Classificazione degli impianti di condizionamento e loro caratteristiche

I sistemi di condizionamento dell'aria, o SCR in breve, sono progettati per creare condizioni termiche confortevoli per una persona o un'apparecchiatura in una stanza. Permettono di creare un microclima favorevole sia con il caldo che con il freddo utilizzando una macchina frigorifera che funziona a freon.

La climatizzazione comfort include la preparazione dell'aria essenziale: raffreddamento, riscaldamento, deumidificazione, umidificazione, filtrazione, ionizzazione, ecc. Il mantenimento dei parametri specificati è quasi indipendente dai parametri dell'aria atmosferica e dalle loro fluttuazioni. Le uniche eccezioni sono i casi di utilizzo dell'SCR a valori di temperatura inaccettabili per strada, che sono stati determinati dal produttore dell'apparecchiatura.

Se consideriamo più in dettaglio lo scopo dei sistemi di condizionamento dell'aria, possono essere suddivisi in due gruppi:

• SLE confortevole - mantenere i parametri dell'aria di base (temperatura, umidità, pulizia) che soddisfano gli standard sanitari e igienici;
• SCR tecnologico - mantenere i parametri dell'aria richiesti in una particolare produzione o locale tecnico.

Ad esempio, uno dei compiti di un impianto di climatizzazione per un appartamento è mantenere un normale livello di umidità. Lo stesso 20% è il limite inferiore della norma, al raggiungimento del quale la pelle umana e le sue mucose si asciugano, e il 70% è il limite superiore, al quale lo scambio di calore del corpo con l'ambiente è significativamente ridotto, il lavoro di il sistema cardiovascolare si deteriora, iniziano i mal di testa e la mancanza di ossigeno. Il condizionatore d'aria mantiene livelli di umidità medi sia in estate che in inverno - circa il 40-60%.

Gli SLE tecnologici creano condizioni confortevoli per le apparecchiature in produzione. Ad esempio, l'affidabilità di potenti computer sarà garantita da sistemi di precisione in grado di controllare temperatura, umidità e mobilità dell'aria con una precisione dello 0,5%.

Non tutti sanno che lo scopo di un impianto di climatizzazione è anche quello di mantenere un livello accettabile di anidride carbonica in una stanza.

Negli ospedali pediatrici, negli uffici, nei negozi e negli appartamenti, gli indicatori differiscono notevolmente, quindi in queste istituzioni sono installati tipi completamente diversi di sistemi di condizionamento.

La normale composizione gassosa dell'aria può essere fornita da condizionatori in grado di effettuare un regolare flusso di ossigeno nell'ambiente, aumentando cioè la frequenza del ricambio d'aria. L'eccesso o la mancanza di anidride carbonica nel corpo ha un effetto dannoso sulla salute.

In generale, la classificazione di SLE è molto varia. Possono essere suddivisi secondo diversi criteri:

• basato sul principio di localizzazione rispetto all'area servita - locale e centrale;
• secondo il principio di funzionamento: ricircolo, flusso diretto e combinato;
• per numero di locali serviti - singola e multizona;
• dal numero di regolatori dei parametri dell'aria in uscita: un tubo e due tubi.

Questo non è un elenco completo delle classificazioni. Molti autori di libri tematici hanno punti di vista diversi su questo problema e propongono le proprie versioni della divisione di SLE in classi.

Tipi e dispositivo di condizionatori d'aria

Se parliamo dei tipi di sistemi di condizionamento dell'aria, c'è una grande varietà, poiché ci sono dispositivi per un appartamento, dispositivi per edifici per uffici e unità per locali industriali.L'automazione dei sistemi di condizionamento dell'aria in questo caso si ottiene utilizzando apparecchiature aggiuntive.

Possono essere realizzati sotto forma di un dispositivo monoblocco o bicomponente: un sistema diviso. I primi hanno in un caso tutti gli elementi che assicurano il movimento del freon lungo il circuito frigorifero. In quest'ultimo, le parti più rumorose vengono portate nell'unità esterna, che si trova all'esterno, e nell'unità interna (ambiente) sono presenti filtri, un ventilatore, un radiatore evaporativo, a volte una scheda di controllo e altre parti silenziose.

Il dispositivo di qualsiasi SCR operante su freon presuppone la presenza di elementi così importanti come:

• un compressore che comprime e aspira il refrigerante;
• scambiatori di calore di tipo evaporativo e a condensatore, attraverso i quali l'energia termica viene trasferita dal freon all'ambiente;
• ventilatori che forniscono il soffiaggio degli scambiatori di calore;
• filtri di pulizia meccanica + filtri spesso fini;
• scheda di controllo responsabile del funzionamento di tutta l'elettronica;
• regolatore di flusso (valvola di espansione o tubo capillare) per il dosaggio della fornitura di refrigerante liquido dal condensatore all'evaporatore;
• Valvola a 4 vie nei condizionatori "caldi", reindirizzando il refrigerante nell'altra direzione.

La progettazione di un impianto di condizionamento industriale è molto più complessa. Lo stesso refrigeratore può avere più file di ventilatori o un numero di valvole a 3 vie che cambiano la direzione del flusso d'acqua per un refrigeratore raffreddato ad acqua.

Il diagramma schematico più semplice di un sistema di condizionamento è mostrato qui. Riflette tutti i principali componenti del ciclo frigorifero a compressione, insieme alle comunicazioni di collegamento.

In quasi tutti gli SCR, lo schema elettrico è identico. Il ciclo di raffreddamento può anche essere rappresentato graficamente, come mostrato in figura. Qui, la parte sinistra della curva è lo stato del liquido saturo, la destra è lo stato del vapore saturo. Al punto di giunzione, il freon può trovarsi in qualsiasi stato.

Condizionatori d'aria SCV domestici

Come già accennato, esistono sistemi di condizionamento per locali residenziali - si tratta di sistemi split domestici e industriali - per soddisfare le esigenze della produzione o di altri impianti industriali e tecnologici. Esistono sistemi cosiddetti semi-industriali o commerciali che vengono installati in uffici, negozi, edifici amministrativi e altre strutture pubbliche.

I sistemi di climatizzazione per un appartamento comprendono sistemi split parete, pavimento-soffitto, cassette, canalina e colonna, nonché monoblocchi finestra e mobili, che si differenziano per il design dell'unità interna. Sono spesso utilizzati anche come dispositivi semi-industriali, ma solo con un intervallo di potenza maggiore. L'elettrodomestico più diffuso è lo split a parete, ma la sua capacità è limitata in quanto gli utilizzatori di elettrodomestici non necessitano di un forte getto di aria fredda.

Nei sistemi split, il compressore si trova in un'unità esterna, quindi il funzionamento di tali dispositivi è completamente silenzioso. Se sono presenti più unità interne collegate a fili elettrici esterni e una linea freon, allora stiamo già parlando di un impianto di climatizzazione multisplit. Un'unità esterna può collegare da 2 a 9 unità interne.

Sistemi di condizionamento VRV e VRF

Esistono sistemi multizona che funzionano con un solo tipo di unità interna, ad esempio a parete, ovvero tutti i moduli interni devono essere esclusivamente dello stesso tipo. Ma i produttori moderni producono sistemi di condizionamento multi-split con la possibilità di collegare diversi tipi di unità interne a un'unità esterna, mentre per edifici che hanno un gran numero di stanze con carichi termici diversi, i sistemi multizona con un flusso di refrigerante variabile hanno stato creato per diversi anni.Hanno un'unità esterna in grado di fornire decine di unità interne.

Ad esempio, in MITSUBISHI ELECTRIC, la serie CITY MULTI è predisposta per 16 moduli interni di varia tipologia e capacità completamente differenti. Questi sistemi inverter a portata variabile sono dotati di una speciale valvola termostatica, che modifica la potenza dell'unità a seconda del carico e regola così il consumo di freon. A causa di ciò, la temperatura viene mantenuta in modo più accurato e non ci sono differenze.

Le unità interne del sistema di condizionamento multisplit, come quello di MITSUBISHI ELECTRIC, possono funzionare in diverse modalità contemporaneamente. Questo è fornito dal controller BC, che distribuisce il freon tra le unità e lo separa con un separatore in vapore e liquido ad alta pressione. Grazie a questo separatore, il design di questo sistema di condizionamento dell'aria è semplificato: le unità sono collegate al controller con solo due tubi. L'installazione diventa più economica e più semplice, il numero di raccordi di attracco diminuisce, la lunghezza consentita della tubazione e le differenze di altezza aumentano in modo significativo.

Di norma, nei semplici sistemi multisplit, le unità esterne e interne sono collegate in modo lineare, ovvero è necessario un percorso separato per ciascun modulo della stanza. In quelli multizona, solo una coppia di tubi esce dal blocco esterno, che poi si dirama secondo un principio ad albero con l'aiuto di refnet.

Refnet ha diverse dimensioni della sezione trasversale. Quando combinato con il tubo, viene tagliato lungo una linea di diametro adeguato.

I dispositivi multizona con flusso di refrigerante variabile hanno un altro nome: sistemi di condizionamento dell'aria VRV o VRF. I loro vantaggi sono evidenti:

• la lunghezza di un singolo sistema di tubazioni raggiunge i 100 m o anche più, le differenze di altezza tra i blocchi sono fino a 50 m, il che consente di posizionare il modulo esterno in qualsiasi luogo conveniente;
• il numero di unità interne collegate ad una esterna arriva a diverse decine, mentre la produttività di quest'ultima può essere del 30% inferiore alla produttività totale delle prime;
• il controllo può essere effettuato sia da singoli telecomandi che da una console o da un computer fisso centrale - un software speciale consente di combinare una rete di computer con una rete di climatizzazione e controllare ciascun condizionatore da un personal computer in diverse zone dell'edificio.

Non c'è praticamente alcuna differenza tra i concetti di sistema di climatizzazione VRF e VRV. Inizialmente, la creazione di un tale sistema appartiene a DAIKIN, quindi altri produttori utilizzano un'abbreviazione diversa, che non cambia il significato. È solo che diversi produttori conferiscono all'attrezzatura prodotta diverse capacità tecniche (lunghezza del percorso, possibilità di recupero, ecc.)

Vale la pena ricordare che il funzionamento di tutte le unità in diverse modalità (raffreddamento e riscaldamento) è possibile solo con un sistema di collegamento a tre tubi. Un sistema di climatizzazione VRF a due tubi è in grado di fornire diversi parametri dell'aria impostati, ma solo in una modalità.

L'unità esterna di alcuni sistemi di condizionamento dell'aria VRV può sembrare un'unità semi-industriale a due ventole o avere un design più serio, come nella foto.

Lo svantaggio dell'aria condizionata che utilizza un sistema VRV è il rumore notevole emesso dalla valvola di flusso. Cercano di nasconderlo in un ripostiglio o in un controsoffitto. Esistono anche dispositivi con valvola remota.

Progettazione e calcolo di impianti di condizionamento

Quando si seleziona il giusto dispositivo di refrigerazione per un appartamento, viene spesso utilizzato un metodo espresso per il calcolo dell'SLE, in cui viene preso in considerazione il carico termico approssimativo sulla stanza, in relazione al quale viene selezionata la dimensione standard più vicina del dispositivo. La selezione viene effettuata in base alla potenza frigorifera nominale.

Per 10 m², viene prelevato 1 kW di potenza fredda e aggiunto ai dati ottenuti dal 10 al 30% sotto forma di margine per il calore in ingresso da elettrodomestici, aperture di finestre e porte, apparecchi di illuminazione, ecc.

Questo metodo di calcolo di un idoneo impianto di condizionamento consente di semplificare il lavoro di progettazione, ma consente imprecisioni se applicato ad impianti con maggiori capacità e ad un dispositivo più complesso, ad esempio ad SCR multizona. È abbastanza applicabile quando si acquistano sistemi split domestici e monoblocchi finestra / mobili.

Cosa è necessario sapere e considerare quando si progettano sistemi di climatizzazione conditioning con un dispositivo complesso? Prima di tutto, guardano i dati iniziali:

• posizione regionale dell'oggetto e posizione relativa ai punti cardinali;
• disegni costruttivi e planimetrie;
• categoria dell'oggetto, tenendo conto degli standard di sicurezza antincendio;
• disegni che mostrano la posizione di tutte le attrezzature edili;
• numero di apparecchi di illuminazione;
• caratteristiche dei vettori energetici;
• dati di SLE già esistenti.

Dopo aver analizzato tutti i dati forniti, si procede direttamente alla progettazione dell'SCR, che solitamente avviene in due fasi.

Nella prima fase, viene scelto un sistema con una giustificazione tecnica per cui questo particolare tipo è migliore per questa stanza. Qui calcolano il sistema di condizionamento dell'aria in base alla capacità, determinano la sua posizione nella struttura, prescrivono il numero di dispositivi coinvolti, determinano i parametri dell'area per l'installazione e calcolano il costo approssimativo di tutto il lavoro con l'attrezzatura.

La seconda fase prevede lo sviluppo di un progetto di lavoro, tenendo conto del layout dell'edificio, delle caratteristiche termiche delle strutture edilizie e di un compito tecnologico. Assicurati di calcolare lo scambio d'aria, il bilancio termico e termico-umidità della stanza, eseguire il calcolo aerodinamico delle reti d'aria e il calcolo idraulico delle comunicazioni fluide.

Inoltre, tutto viene concordato con il cliente, SES, ispezione antincendio e, se necessario, vengono apportate modifiche al progetto. Successivamente, l'attrezzatura viene ordinata e i disegni esecutivi vengono consegnati agli installatori.

Manutenzione e riparazione di condizionatori d'aria

Qualsiasi SCR richiede una manutenzione regolare, ovvero pulizia e controllo dei parametri operativi e, in alcuni casi, riparazione.

La manutenzione standard dell'SCR è la prevenzione di guasti alle apparecchiature. Esso consiste in:

• pulizia esterna dei blocchi;
• lavaggio e disinfezione di filtri, ventilatori, radiatori;
• pulizia della tubazione di drenaggio;
• verifica della pressione nell'impianto e della temperatura dei flussi d'aria in uscita;
• brocciatura di elementi di fissaggio.

Se necessario, potrebbe essere necessario fare rifornimento o riempire completamente il circuito con freon.

Solitamente, lo scopo principale della pulizia di un sistema di condizionamento dell'aria è prevenire il guasto di parti come il ventilatore, la valvola a quattro vie, il compressore. Se non viene eseguito, l'efficienza del dispositivo diminuisce, i batteri iniziano a moltiplicarsi all'interno, quando il dispositivo viene acceso, appare un odore sgradevole e gli elementi elencati si rompono.

Anche se l'impianto di climatizzazione è stato pulito regolarmente, a volte i guasti sono inevitabili. Le cadute di tensione portano al guasto della scheda di controllo, che è il "cervello" della macchina, e la violazione delle raccomandazioni del produttore per il suo utilizzo entro determinati limiti di temperatura porta a problemi con gli elementi meccanici del circuito.

Nella tabella è riportato un esempio di come possono essere necessarie le riparazioni dell'aria condizionata.

La manutenzione degli SCR industriali e i lavori di riparazione e ripristino per eliminare i malfunzionamenti in essi vengono eseguiti secondo uno schema più complesso e richiedono più tempo. L'identificazione tempestiva dei problemi e la loro eliminazione aiutano a evitare l'interruzione dell'intero flusso di lavoro in produzione o in qualsiasi altra grande struttura non residenziale.

La manutenzione preventiva degli impianti domestici è consigliata due volte l'anno. Gli impianti industriali devono essere ispezionati e puliti molto più spesso, almeno una volta al trimestre, al massimo una volta al mese. Tutto dipende dalle condizioni operative e dalla posizione dell'SCR.