Приточно-вытяжные установки. В этой статье мы узнаем, как работают блоки обработки воздуха, и рассмотрим различные виды кондиционеров.
Установки обработки воздуха находятся в средних и крупных коммерческих и промышленных зданиях. Обычно они располагаются в подвале, на крыше или на этажах здания. Приточно-вытяжные установки будут обслуживать определенную область или зону внутри здания, например, восточную сторону, или этажи с 1 по 10, или, возможно, одну цель, например, только туалеты в здании. Поэтому очень часто можно найти несколько кондиционеров вокруг здания.
В некоторых зданиях может быть только одна большая вентиляционная установка, обычно расположенная на крыше. Они снабжают все здание. У них может не быть обратного канала, в некоторых старых конструкциях воздух просто выходит из здания. Эта конструкция больше не так распространена в новых зданиях, потому что она очень неэффективна, теперь чаще всего используется несколько небольших установок, снабжающих разные зоны. Здания также более герметичны, поэтому нам нужен обратный канал для регулирования давления внутри здания.
Приточно-вытяжные установки забирают свежий окружающий воздух снаружи, очищают его, нагревают или охлаждают, возможно, увлажняют, а затем направляют его через воздуховоды в предусмотренные зоны внутри здания. У большинства агрегатов есть дополнительный воздуховод, чтобы отводить использованный воздух из помещений обратно в вентиляционную установку, где вентилятор выбрасывает его обратно в атмосферу. Часть этого возвратного воздуха может быть рециркулирована обратно в подачу свежего воздуха для экономии энергии, мы рассмотрим это позже в этой статье. В противном случае, если это невозможно, тепловую энергию можно извлекать и подавать на приток свежего воздуха.
В базовой модели у нас есть два корпуса для подачи и возврата воздуха. В самой передней части на входе и выходе каждого корпуса есть решетка для предотвращения попадания посторонних предметов в механические компоненты внутри кондиционера. Если бы не решетка, воздухозаборник засосал бы целую кучу мусора, вот почему это важно. На входе в корпус свежего воздуха и на выходе корпуса рециркуляционного воздуха есть несколько заслонок. Демпферы представляют собой несколько листов металла, которые могут вращаться. Они могут закрываться, чтобы предотвратить вход или выход воздуха, они могут открываться, чтобы полностью впускать или выпускать воздух, а также могут изменять свое положение где-то посередине, чтобы ограничить количество воздуха, которое может входить или выходить.
После демпферов идут фильтры, которые ловят всю грязь и пыль от попадания в установку и здание. Если этих фильтров нет, пыль будет скапливаться внутри воздуховодов и механического оборудования, она также попадет в здание, и будет вдыхаться жильцами, а также сделает здание грязным. На каждом ряду фильтров расположен датчик давления. Это позволит определить, насколько загрязнены фильтры, и предупредит инженеров о том, что пришло время их заменить. Поскольку фильтры собирают грязь, количество воздуха, которое может пройти через них, ограничивается, что вызывает падение давления на фильтрах. Как правило, есть несколько панельных фильтров или предварительных фильтров для улавливания самых крупных частиц пыли. Есть также несколько мешочных фильтров для улавливания более мелких частиц пыли.
Следующее, что мы найдем, это охлаждающие и нагревательные змеевики. Они предназначены для нагрева или охлаждения воздуха. Температура приточного воздуха измеряется на выходе из кондиционера и на входе в воздуховод. Это должна быть расчетная температура, чтобы люди внутри здания чувствовали себя комфортно, эта расчетная температура называется заданной температурой. Если температура воздуха ниже этого значения, нагревательный змеевик будет добавлять тепло, чтобы повысить температуру воздуха и довести ее до заданного значения. Если воздух слишком горячий, охлаждающий змеевик будет отводить тепло, чтобы понизить температуру воздуха и достичь заданного значения. Змеевики представляют собой теплообменники, внутри змеевика находится горячая или холодная жидкость, обычно что-то вроде нагретой или охлажденной воды, хладагента или пара.
Далее – вентилятор. Он втягивает воздух снаружи, а затем через заслонки, фильтры и змеевики, выталкивает его в воздуховоды вокруг здания. Центробежные вентиляторы очень распространены в старых и существующих вентиляционных установках, но теперь вентиляторы устанавливаются, а также модернизируются для повышения энергоэффективности. Поперек вентилятора есть датчик давления, который будет определять, работает ли вентилятор. Если он работает, то он создаст перепад давления, можно использовать это, чтобы обнаружить сбой в оборудовании и предупредить инженеров о проблеме.
Далее идут воздуховоды, которые направляют воздух вокруг здания в запланированные зоны. Этот возвратный агрегат обычно находится рядом с подачей, но это не обязательно, он может быть расположен в другом месте. Обратный агрегат в самой простой форме имеет внутри только вентилятор и заслонку. Вентилятор втягивает воздух со всего здания, а затем выталкивает его из здания. Заслонка расположена на выходе из корпуса агрегата и закрывается при выключении агрегата.
Когда температура наружного воздуха достигает примерно 6°C, включается обогреватель и нагревает воздух, чтобы защитить внутренние компоненты от замерзания. В противном случае нагревательные и охлаждающие змеевики внутри могут замерзнуть.
В некоторых зданиях необходимо контролировать влажность воздуха. Датчик влажности на выходе приточного кондиционера для измерения влажности приточного воздуха обладает заданным значением того, сколько влаги должно быть в воздухе по проекту.
Если содержание влаги в воздухе ниже этого значения, необходимо ввести влагу в воздух с помощью увлажнителя, обычно это одна из последних вещей в приточно-вытяжной установке. Это устройство обычно либо добавляет пар, либо распыляет водяной туман в воздух. Многие стандартные здания офисного типа отключили свои блоки влажности или удалили их для экономии энергии. Хотя они по-прежнему имеют решающее значение для таких мест, как магазины и компьютерные классы.
Если воздух слишком влажный, его можно уменьшить с помощью охлаждающего змеевика. Когда воздух попадает на охлаждающий змеевик, холодная поверхность вызывает конденсацию влаги в воздухе и ее вытекание. Вы найдете дренажный поддон под охлаждающим змеевиком, чтобы собрать воду и слить ее. Охлаждающий змеевик можно использовать для дальнейшего снижения содержания влаги за счет отвода большего количества тепла, но, конечно, это снизит температуру воздуха ниже заданного значения подачи, если это произойдет, то можно также включить нагревательный змеевик, чтобы снова поднять температуру. Это будет работать, хотя это очень энергоемко.
Если приточные и вытяжные агрегаты расположены в разных местах, то обычным способом рекуперации части тепловой энергии является использование вращающегося змеевика. Используется змеевик, как в подающем, так и в возвратном агрегатах. Они подключаются через трубопровод. Насос обеспечивает циркуляцию воды между ними. Это заберет отработанное тепло из вытяжного агрегата и добавит его к приточному агрегату. Это снизит потребность нагревательного змеевика в тепле, когда температура наружного воздуха ниже заданной температуры приточного воздуха, а температура возвратного воздуха выше заданного значения, в противном случае тепло будет отбрасываться в атмосферу. Поэтому нам понадобится датчик температуры воздуха в обратном агрегате на входе. Датчики температуры воздуха после обратного теплообменника, а также перед входом свежего воздуха используются для управления насосом, а также для измерения эффективности. Поскольку насос будет потреблять электроэнергию, его включение экономически выгодно только в том случае, если сэкономленной энергии больше, чем потребляет насос.
Воздуховод может находиться между выхлопом и впуском свежего воздуха. Это позволяет рециркулировать часть отработанного воздуха обратно во впуск свежего воздуха, чтобы компенсировать потребность в нагреве или охлаждении. Это безопасно и полезно для здоровья, но нужно убедиться, что выхлопной воздух имеет низкое содержание кислорода, поэтому нужны датчики кислорода, чтобы контролировать это. Если уровень кислорода слишком высок, повторное использование воздуха невозможно, смесительная заслонка закроется, и весь возвратный воздух будет выброшен из здания. В режиме рециркуляции основные впускные и выпускные клапаны не будут полностью закрыты в этой настройке, потому что все еще требуется минимальное количество свежего воздуха для входа в здание. Можно использовать это зимой, если возвратный воздух теплее, чем наружный воздух, и летом, если возвратный воздух холоднее наружного воздуха, в соответствии с заданной температурой приточного воздуха. Некоторым зданиям требуется 100% свежий воздух, поэтому эту стратегию нельзя использовать везде, это диктуется местными законами и правилами.
Тепловое колесо очень распространено в новых компактных кондиционерах. При этом используется большое вращающееся колесо, половина которого находится в потоке отработанного воздуха, а половина – во впуске свежего воздуха. Колесо будет вращаться, приводимое в движение небольшим асинхронным двигателем, который при вращении забирает нежелательное тепло от потока выхлопных газов и поглощает его материалом колеса. Затем колесо вращается во впускной поток свежего воздуха, этот воздух имеет более низкую температуру, чем выхлопной поток, поэтому тепло будет передаваться от колеса в поток свежего воздуха, который, очевидно, нагревает этот входящий поток воздуха и, таким образом, снижает потребность в нагревательный змеевик. Это очень эффективно, но некоторое количество воздуха будет просачиваться из вытяжного в поток свежего воздуха, поэтому его можно использовать не во всех зданиях.
В теплообменнике с воздушными пластинами используются тонкие листы металла для разделения двух потоков воздуха, чтобы они вообще не соприкасались и не смешивались, разница температур между двумя воздушными потоками вызовет передачу тепла от горячего потока выхлопных газов через металлические стенки, теплообменник и в холодный впускной поток.