Кондиционирование воздуха, расчет мощности кондиционера

— Ты с ума сошла! — кричит отец на дочь. — Посмотри вокруг! Краны текут, штукатурка сыплется, телевизор барахлит, холодильник греет, а ты собралась замуж за инженера!

Кондиционер в жилом пространстве уже давно стал привычным элементом обихода. Регулирование микроклимата превратилось в обыденную процедуру. С помощью пульта управления мы словно по мановению волшебной палочки превращаем душную комнату в уголок прохлады. Глобальное потепление ежегодно увеличивает число пользователей различными типами климатической техники.

Кондиционер — это устройство, предназначенное для поддержания в помещении заданных параметров температуры, влажности и циркуляции воздуха. Существуют кассетные, канальные, потолочные, напольные, колонные, оконные и настенные модели.

Широкое распространение и эффективность этих устройств возросли с появлением сплит-систем. Такая система состоит из двух или более раздельных блоков. Наружный блок, в котором происходят самые шумные процессы, монтируется с внешней стороны здания. Внутренние блоки бывают разных видов (настенный, напольно-потолочный, кассетный, канальный). Блоки соединяются между собой медными трубками, по которым циркулирует хладагент (фреон). К одному внешнему блоку можно подключить несколько внутренних. Эта схема называется мультисплит-системой и применяется, когда необходимо обслужить несколько комнат. При этом к одному внешнему модулю можно подключить внутренние блоки разной мощности и конфигурации.

Оконные кондиционеры представляют собой моноблок, где испаритель и конденсатор размещены в едином компактном корпусе. Основные недостатки такой конструкции — повышенный шум и необходимость монтажа в оконный проем. К достоинствам можно отнести возможность подачи свежего воздуха, простоту установки и доступную цену. Выпускаются в двух вариантах: только для охлаждения и модели с режимом обогрева.

Рис. Кассетный кондиционер

Внутренний блок кассетного кондиционера монтируется в помещениях с подвесным потолком. Для этого необходимо наличие межпотолочного пространства 250-400 мм, в зависимости от модели. Кассетный кондиционер эффективно работает в помещениях как со стандартными, так и с высокими потолками — до 3,8 м. Он органично вписывается в интерьер офиса или торгового зала. В помещении видна только декоративная панель, гармонирующая с потолочной отделкой. Охлажденный или нагретый воздух может подаваться в одном, двух или четырех направлениях.

Колонный кондиционер применяется там, где требуется высокая производительность и нет строгих требований к дизайну. Эти устройства по габаритам напоминают холодильник, имеют значительный вес и устанавливаются на полу. Колонные кондиционеры требуют достаточно много места для размещения, поскольку создают мощный поток воздуха и не позволяют находиться в непосредственной близости от них. Их часто используют в залах, ресторанах, холлах и других пространствах, где установка кассетных или канальных моделей невозможна из-за отсутствия подвесных потолков.

Рис. Канальный кондиционер

Рис. Потолочная сплит-система

Канальный кондиционер, в отличие от обычной сплит-системы, оснащен приточно-вытяжной вентиляцией и монтируется за фальшпотолком или в межпотолочном пространстве. Благодаря этому к его внешнему виду не предъявляется особых требований. Канальные системы используются в помещениях площадью до 250 м² с высотой потолка до 3 м. Они могут обслуживать сразу несколько комнат. Это достигается за счет одного наружного и одного внутреннего блока, а также сети воздуховодов и распределительных решеток. Внутренний блок полностью скрыт за подвесным потолком и не имеет декоративного оформления.

Воздух забирается и распределяется по помещениям с помощью сети воздуховодов и вентиляционных решеток. Он также проходит многоступенчатую систему фильтрации, что позволяет очистить его от мельчайших частиц, бактерий и пыли. По сравнению с другими моделями аналогичной мощности внутренний блок канального кондиционера оснащен более мощным вентилятором для прокачки воздуха по всей системе воздуховодов. Мощностной ряд таких кондиционеров варьируется от 7 до 17 кВт. Канальная система является оптимальным решением для кондиционирования помещений. Она обычно устанавливается в крупных офисах, коттеджах или многокомнатных квартирах.

Рис. Напольный кондиционер

Рис. Колонный кондиционер

В настоящее время самым популярным типом кондиционера является настенная сплит-система, которую можно устанавливать в любых комнатах квартиры. Однако следует знать, что многие модели таких «сплитов» обрабатывают внутренний воздух, не обновляя его. Таким образом, помещение все равно необходимо регулярно проветривать. Существуют сплит-системы с функцией подмеса уличного воздуха, но они значительно дороже стандартных моделей.

Современные кондиционеры также оснащаются ионизаторами, фильтрами тонкой очистки или ароматизаторами. Большинство моделей обладают стандартным набором функций и могут работать в одних и тех же основных режимах. Самый востребованный режим — охлаждение. В нем устройство понижает температуру и влажность, а также фильтрует воздух. Как правило, производители рекомендуют использовать этот режим, когда температура на улице составляет от +5 до +46 °C. Второй основной режим — обогрев. Он используется, когда температура снаружи находится в пределах от -5 до -21 °C. Однако эта функция есть не во всех моделях.

Другой режим работы — осушение. В этом режиме агрегат снижает влажность и умеренно охлаждает воздух в помещении. Его рекомендуется использовать, когда воздух достаточно прохладен, но обладает высокой влажностью. В режиме вентилятора кондиционер обеспечивает циркуляцию и фильтрацию воздуха в помещении, поддерживая его постоянное движение. Скорость вентилятора можно регулировать.

С помощью таймера можно запрограммировать включение или выключение кондиционера в заданное время.

В ночном режиме создаются комфортные условия для сна. Через определенное время после включения кондиционер немного повышает температуру (на 1,0-3,0 °C), если работает на охлаждение, или понижает ее, если работает на обогрев. В автоматическом режиме устройство анализирует параметры климата в помещении и самостоятельно выбирает оптимальный режим работы, приводя температуру и влажность к заданным значениям (например, к 23 °C). Обычно эти значения установлены заводскими настройками. Этот режим наиболее прост для пользователя — включил и забыл. Кондиционер будет постоянно поддерживать комфортный для человека микроклимат или корректировать его в зависимости от изменения тепловой нагрузки в помещении.

В науке кондиционирования воздуха существуют расчетные параметры теплопоступлений в квартиру, которые необходимо компенсировать. Так, через 1 м² остекленной поверхности в среднем проникает около 450 Вт тепла. Еще 150 Вт выделяет каждый человек. Следует учесть и бытовую технику: компьютер дает около 300 Вт, лазерный принтер — 400 Вт, копировальный аппарат — 500 Вт. Также действует правило: на каждые 10 м² площади должно приходиться не менее 1000 Вт холодильной мощности. Таким образом, производительность кондиционера должна превышать сумму теплопоступлений от всех указанных источников.

В идеале тип кондиционера, его мощность и место установки должен определять специалист после осмотра помещения. Как следует из вышесказанного, на тепловую нагрузку комнаты влияет множество факторов — размер окон, тип штор, материал стен, ориентация по сторонам света, количество техники, высота потолков, площадь и число проживающих людей.

Однако в большинстве случаев подбор мощности кондиционера сводится к упрощенной формуле: один киловатт холодильной мощности на каждые десять квадратных метров. То есть, для комнаты площадью 23 м² требуется кондиционер мощностью не менее 2,3 кВт. А так как минимальная стандартная мощность в этом диапазоне обычно составляет 2,5 кВт, то следует выбирать модель именно такой производительности.

Что такое типовая мощность? Кондиционеры известных брендов соответствуют общепринятой линейке стандартных мощностей, по крайней мере, в бытовом сегменте. Более того, большинство моделей имеют в названии индекс мощности, который выражен не в киловаттах, а в Британских Тепловых Единицах (BTU). Таким образом, минимальный типоразмер современных кондиционеров — 2,0 кВт (7000 BTU). Это одни из самых распространенных аппаратов, на профессиональном сленге их называют «семерки». Также очень популярны так называемые «девятки» — 2,5 кВт. Далее следуют «двенадцатые» (3,5 кВт) и так далее. Соответственно, «семерка» подходит для помещения до 20 м², «девятка» — до 25 м², «двенадцатый» — до 35 м², «восемнадцатый» — до 50 м².

Мощность будущего кондиционера можно подобрать следующим образом:

1. Определяем Q1 — теплоизбытки от солнечного излучения и ограждающих конструкций. Q1 = площадь помещения (м²) × высота помещения (м) × q, где q — коэффициент, равный: 30 Вт — если в помещении нет прямого солнца, 35 Вт — среднее значение, 40 Вт — если окна выходят на солнечную сторону.
2. Подсчитываем избыточное тепло Q2 от работающей в помещении оргтехники: в среднем принимается 300 Вт на один компьютер или монитор, или примерно 30% от потребляемой мощности оборудования.
3. Определяем избыточное тепло Q3 от людей, находящихся в помещении; для одного человека эта величина принимается в диапазоне от 100 до 300 Вт.
4. Рассчитываем общую тепловую нагрузку помещения: Qобщ = Q1 + Q2 + Q3.

По полученному значению подбирается один или несколько кондиционеров, чья суммарная холодопроизводительность равна или немного превышает расчетную величину Qобщ.