HVAC este denumirea generică pentru industria care încorporează aparate de aer condiționat portabile , radiatoare industriale electrice cu ventilator , încălzitoare mari, dezumidificatoare comerciale , ventilatoare de răcire pentru oameni, ventilatoare de depozit, ventilatoare portabile, ventilatoare extractoare, răcitoare evaporative, unități ventiloconvector și cazane portabile .
Încălzirea, ventilația și aerul condiționat (HVAC) este tehnologia confortului mediului într-un spațiu restrâns. Scopul HVAC este de a oferi confort termic și o calitate acceptabilă a aerului în acel mediu. Proiectarea sistemului HVAC este considerată o parte a ingineriei mecanice și utilizează principiile termodinamicii, mecanicii fluidelor și transferul de căldură pentru a-și atinge scopul principal. „Refrigerare” se adaugă uneori la abrevierea câmpului, deoarece HVAC&R sau HVACR sau „ventilația” este eliminată, ca în HACR (ca în denumirea întreruptoarelor cu rating HACR).
HVAC este un factor esențial în proiectarea modernă a clădirilor, fie că sunt structuri rezidențiale, cum ar fi case moderne de familie, blocuri turn înalte, hoteluri sau chiar unități de cazare protejate, cum ar fi satele de pensionari, clădiri industriale și de birouri medii până la mari, zgârie-nori și spitale. De asemenea, este la fel de important în proiectarea vehiculelor, fiind așteptate sisteme de aer condiționat în mașini, trenuri, avioane, nave și submarine. În mediile de producție atipice, cum ar fi mediile marine, sistemele HVAC ajută la menținerea și reglarea condițiilor sigure și sănătoase ale clădirii în ceea ce privește temperatura și umiditatea, în principal prin utilizarea aerului proaspăt din exterior.
V din HVAC se referă la ventilație, acesta este procesul de schimb sau înlocuire a aerului în orice spațiu pentru a oferi o calitate îmbunătățită a aerului din interior, care implică controlul temperaturii sau completarea cu oxigen, precum și eliminarea umidității, mirosurilor, fumului, căldurii, prafului, aerului. bacterii, dioxid de carbon și alte gaze sau substanțe care contribuie la crearea unui mediu neplăcut. Beneficiile suplimentare ale ventilației adecvate sunt îndepărtarea mirosurilor nedorite și a umezelii excesive, în timp ce introducerea continuă de aer proaspăt exterior, menține aerul din interiorul clădirii în circulație, contribuind astfel la prevenirea stagnării aerului interior.
Ventilația poate include atât schimbul de aer din interior cu aer exterior, cât și circulația aerului în interiorul clădirii. Este unul dintre cei mai importanți factori pentru menținerea unei calități acceptabile a aerului interior în clădiri. Există mai multe metode de ventilație utilizate în industria clădirilor și HVAC, dar toate pot fi împărțite în tipuri mecanice/forțate și naturale.
PREZENTARE GENERALĂ LA HVAC
După cum sugerează și numele, cele trei discipline principale ale HVAC sunt încălzirea, ventilația și aerul condiționat, care toate se referă la asigurarea confortului termic și a unei calități acceptabile a aerului interior prin costuri rezonabile de instalare, operare și întreținere. Sistemele HVAC pot fi utilizate în aproape orice mediu, inclusiv în aplicații domestice, industriale și comerciale. Sistemele HVAC asigură, în general, ventilație și mențin relațiile de presiune între spații. Mijloacele de livrare și evacuare a aerului din spații sunt cunoscute sub denumirea de distribuție a aerului din încăpere.
SISTEME INDIVIDUALE HVAC
Pe măsură ce conștientizarea importanței unei bune calități a aerului interior a crescut, împreună cu tehnologia avansată în domeniul confortului termic, sistemele de proiectare de instalare și control al funcțiilor HVAC au fost integrate într-unul sau mai multe sisteme HVAC personalizate. Pentru clădiri foarte mici sau clădiri mai vechi, specialiștii vor estima în mod normal capacitateași tipul de sistem necesar și apoi proiectați un sistem adecvat, utilizând agentul frigorific cel mai potrivit și componentele necesare pentru a obține cel mai bun efect. În cazul clădirilor mai mari, proiectanții de servicii de construcții, inginerii mecanici sau inginerii de servicii de construcții analizează clădirea, apoi proiectează și specifică sistemele HVAC la comandă. Contractori specializați HVAC sau mecanici fabrică, instalează și pun în funcțiune sistemele. Autorizațiile de construire, permisiunea proprietarilor și inspecțiile de conformitate a instalațiilor sunt necesare în mod normal pentru toate sistemele de instalații fixe, indiferent de dimensiunea clădirii.
REȚELE DISTRICTUALE
Deși HVAC este în general preocupat de controlul mediului al clădirilor individuale sau al altor spații închise (cum ar fi sediul subteran al NORAD), sistemele utilizate în unele cazuri sunt o extensie a unei rețele mai mari de încălzire centralizată (DH) sau de răcire centralizată (DC) sau o rețea combinată BHC. Atunci când acesta este cazul, tindeți să găsiți că aspectele de operare și întreținere sunt simplificate, în timp ce măsurarea energiei devine necesară pentru facturarea corectă și corectă a energiei utilizate pentru operarea sistemului sau, într-adevăr, pentru orice energie care este returnată unui sistem mai mare, de ex. atunci când o clădire din DHC (sau chiar încăperea unei clădiri) folosește apă răcită în scopuri de aer condiționat, iar apa caldă pe care o returnează în sistem poate fi folosită într-o altă clădire sau încăpere pentru încălzire,
Bazarea HVAC pe o rețea mai mare în acest mod poate îmbunătăți considerabil economia de scară dincolo de ceea ce este adesea posibil pentru clădirile individuale. De asemenea, poate ajuta la valorificarea la maximum a surselor de energie regenerabile, cum ar fi căldura solară, frigul iernii și potențialul de răcire în locuri apropiate de corpuri mari de apă, cum ar fi râuri, lacuri sau apa de mare, pentru a fi utilizate ca parte a unui sistem de răcire gratuită și pentru a permite stocarea sezonieră a energiei termice.
ISTORIA HVAC
Teoria din spatele HVAC se bazează pe studiile, descoperirile și invențiile făcute de numeroși oameni de știință și ingineri, cei mai remarcabili precum Nikolay Lvov, Michael Faraday, Willis Carrier, Edwin Ruud, Reuben Trane, James Joule, William Rankine, Sadi Carnot, totuși. au fost și mulți, mulți alții care au adus contribuții valoroase.
O serie de invenții făcute în jurul vremii secolului au contribuit la crearea scenei pentru primul sistem de aer condiționat de confort, care a fost proiectat în 1902 de Alfred Wolff (Cooper, 2003), care a fost instalat la Bursa de Valori din New York, în timp ce Willis Carrier a echipat Compania de tipărire Sacketts-Wilhems cu unitatea de procesare AC mai târziu în același an. Se crede că prima școală care oferă un curs specific HVAC este Coyne College încă din 1899.
Odată cu apariția revoluției industriale a apărut dezvoltarea, rafinarea și inventarea componentelor HVAC. Acest lucru a permis modernizarea, o mai mare eficiență și controlul sistemului, pe măsură ce noua „noua știință” a câștigat un loc mai mare și a atras atenția inventatorilor și companiilor dornice să investească.
ÎNCĂLZIRE HVAC
Încălzitoarele sunt aparate precum încălzitoarele electrice industriale sau sistemele pentru întreaga casă, cum ar fi încălzirea centrală, al căror scop este de a genera căldură (adică, căldură) pentru o clădire sau mediu. Sistemele de încălzire centrală cuprind, în general, o sursă centrală de căldură, cum ar fi un cazan, un cuptor sau o pompă de căldură pentru a încălzi mediul utilizat pentru a transporta căldura în jurul sistemului, apă, abur și aer fiind substanțele cele mai frecvent utilizate. Sursa de căldură și pompa utilizate pentru a circula mediul în jurul sistemului tind să fie toate găzduite într-o singură locație, cum ar fi un dulap de aerisire, camera cuptorului sau camera cazanelor. Căldura generată va fi apoi transferată prin convecție, conducție sau radiație.
GENERAŢIE
Încălzitoarele pot folosi o multitudine de tipuri de combustibil, inclusiv sol.id, lichide și gaze. O altă sursă de căldură foarte populară este electricitatea, în special industrială, comercială, unde sursele electrice cu trei fraze permit încălzitoare industriale cu ventilator electric cu o putere mult mai mare. În general , încălzitoarele cu ventilator cuprind elemente de încălzire compuse din fire de înaltă rezistență, cum ar fi Nichrome și un ventilator. Acest principiu este folosit și pentru încălzitoarele cu plinte și alte tipuri de încălzitoare portabile. Aceste încălzitoare electrice comerciale sunt adesea folosite ca căldură de rezervă sau suplimentară pentru sistemele cu pompe de căldură.
În anii 1950, pompele de căldură au cunoscut o creștere a popularității și o creștere mare în Japonia și în Statele Unite. Pompele de căldură pot extrage căldură dintr-o singură sursă, cum ar fi aerul din mediul înconjurător, aerul evacuat dintr-o clădire sau chiar pământul și o pot transfera în altceva; aerul din interiorul unei clădiri, de exemplu. Inițial, sistemele HVAC cu pompă de căldură erau cu adevărat viabile doar în climă moderată. Cu toate acestea, pe măsură ce tehnologia s-a îmbunătățit și casele au devenit din ce în ce mai eficiente, reducând astfel sarcinile, acest lucru le-a îmbunătățit considerabil capacitatea de a funcționa la temperaturi mai scăzute și a văzut popularitatea creșterii și în zonele cu climă mai rece.
DISTRIBUTIE
APĂ SAU ABUR
Când folosiți apă încălzită sau abur pentru a transporta căldura în jurul unui sistem, conductele (în mod tradițional de cupru, dar mai des din plastic în zilele noastre) sunt folosite pentru a distribui căldura în diferitele încăperi și medii. Sistemele moderne de încălzire cu cazane de apă caldă au o pompă standard pentru a muta apa caldă în jurul sistemului de distribuție, în timp ce sistemele mai vechi ar fi fost alimentate prin gravitație. Odată ajunsă în încăperea de încălzit, căldura este transferată în aerul din jur folosind radiatoare, serpentine de apă caldă (hidro-aer) sau alte tipuri similare de schimbătoare de căldură. Radiatoarele sunt în general montate pe pereți sau instalate în pardoseală pentru încălzirea în pardoseală.
Știința utilizării apei ca mediu de transfer de căldură se numește hidronic. Cu multe cazane moderne combinate, apa caldă pe care o creează este, de asemenea, utilizată pentru a furniza apă caldă la robinete pentru scăldat și spălat, prin intermediul unui schimbător de căldură cu plăci auxiliar.
AER
Sistemele de aer cald utilizează conducte de alimentare și retur (în esență doar conducte mari) pentru a distribui un mediu de aer încălzit în întreaga structură. Conducta este, în general, fabricată din tuburi metalice sau fibră de sticlă și montată pe tavanele unei clădiri, în ultimii ani a devenit destul de la modă să lase conducta expusă. De asemenea, nu este neobișnuit ca sistemele de acest tip să folosească aceeași conductă pentru distribuția aerului răcit de o bobină de evaporare pentru aer condiționat. Alimentarea cu aer este curățată prin filtre sau filtre de aer pentru a îndepărta sau reduce praful, particulele de polen și alți poluanți din aer.
PERICOLE
Deși utilizarea de cuptoare, încălzitoare diesel/parafină, cazane (combustibil solid și lichid, dar nu cazane electrice portabile sau încălzitoare electrice industriale)Sunt toate metodele utilizate în mod obișnuit de furnizare a căldurii interioare, există posibilitatea unei arderi incomplete, precum și a emisiilor de monoxid de carbon, oxizi de azot, formaldehidă, compuși organici volatili și alte produse secundare neplăcute ale arderii. După cum știm, procesul de ardere necesită oxigen, prin urmare arderea incompletă va avea loc atunci când oxigenul este insuficient; Intrările sunt combustibili care conțin numeroși contaminanți și, prin urmare, poate fi dăunător, cel mai periculos monoxid de carbon, care, ca gaz insipid și inodor, poate fi deosebit de periculos, este potențial letal, deoarece se poate acumula fără a fi imediat evident.
Având în vedere cele de mai sus, este deosebit de relevant să se asigure utilizarea unei ventilații adecvate acolo unde monoxidul de carbon este un potențial produs secundar al furnizării de căldură. Este nevoie de o concentrație de doar 1000 ppm (0,1%) pentru ca monoxidul de carbon să devină letal, chiar și la concentrații mai mici. de doar câteva sute de ppm, efectele expunerii pot fi resimțite ca dureri de cap, oboseală, greață și vărsături.
Moleculele de monoxid de carbon se leagă de partea din celulele sanguine numită hemoglobină pentru a forma carboxihemoglobina. Hemoglobina este responsabilă pentru transportul oxigenului de la plămâni până acolo unde este necesar în întregul corp în sânge, cu toate acestea, odată legată de monoxid de carbon, își va restricționa sever capacitatea de a face acest lucru. Preocupările primare de sănătate asociate cu otrăvirea cu monoxid de carbon sunt efectele cardiovasculare și neurocomportamentale. Expunerea la monoxid de carbon poate provoca ateroscleroză (întărirea arterelor) și poate declanșa atacuri de cord. Din punct de vedere neurologic, expunerea la monoxid de carbon va reduce coordonarea mână-ochi, vigilența și performanța continuă. De asemenea, poate afecta discriminarea în timp.
VENTILARE
Ventilația este denumirea dată procesului de schimbare a aerului într-un spațiu sau mediu pentru a ajuta la reglarea temperaturii și/sau la îndepărtarea oricăror elemente de reținere. Umiditatea, mirosurile, fumul, căldura, praful, bacteriile din aer, dioxidul de carbon, completarea cu oxigen sau chiar fluxul de aer îmbunătățit pot fi controlate prin ventilație. Ca termen „ventilație” poate include atât schimbul de aer într-un spațiu pentru aer exterior, cât și circulația aerului în interiorul unei clădiri. Ventilația este probabil factorul principal atunci când vine vorba de menținerea unei calități acceptabile a aerului interior în clădiri și include atât metode mecanice (sau forțate) cât și naturale.
VENTILAȚIE MECANICĂ SAU FORȚATĂ
Ventilația mecanică sau forțată este asigurată de un echipament mecanic, cum ar fi un ventilator, un aparat de aer condiționat portabil mare sau un ventiloconvector și este folosită pentru a ajuta la controlul calității generale a aerului într-un mediu. Excesul de umiditate, mirosurile și diverși alți contaminanți sunt, de asemenea, adesea controlate prin ventilație prin diluarea sau înlocuirea aerului cu aer exterior. Cu toate acestea, locurile cu un nivel ridicat de umiditate în mod natural va trebui să folosiți mai mult pentru a elimina excesul de umiditate din aer pe măsură ce acesta intră în noul mediu. Acest proces se numește dezumidificare.
Bucătăriile și băile au de obicei ventilatoare sau extractoare pentru a ajuta la controlul mirosurilor și umidității tipice asociate cu aceste medii. Factorii cei mai importanți de luat în considerare atunci când specificați un ventilator adecvat pentru un astfel de spațiu sunt debitul de aer (care este o funcție de viteza ventilatorului și dimensiunea ventilatorului de evacuare) și nivelul de zgomot (mai ales relevant atunci când este utilizat într-o aplicație casnică). Ventilatoarele cu acționare directă tind să fie cea mai potrivită soluție, cu întreținere redusă, pentru marea majoritate a aplicațiilor.
Ventilatoarele de tavan și ventilatoarele de masă/pardosea, inclusiv răcitoare pentru bărbați și ventilatoare de depozit sunt, în general, o modalitate bună, temporară de a crește circulația într-un spațiu, pentru a ajuta la atenuarea înfundației și pentru a crește percepția de temperatură redusă prin creșterea evaporării transpirației pe pielea oricărei persoane care ar putea fi în mediu. Deoarece aerul cald se ridică, ventilatoarele de tavan pot fi folosite și pentru a ajuta la menținerea unui spațiu mai cald în timpul iernii, deoarece circulă aerul cald stratificat din care se acumulează spre partea superioară a unei încăperi.
VENTILATIE NATURALA
Ventilația naturală este ventilația unei clădiri cu aer exterior fără a utiliza vreo metodă mecanică, cum ar fi ventilatoarele. Poate fi ceva la fel de simplu ca deschiderea ferestrelor, jaluzelelor sau lucruri numite orificii de aerisire atunci când spațiile sunt mici și aplicația o permite. După aceste modalități foarte de bază, există metode mai complicate în care aerul cald este lăsat să se ridice și să scape de clădirea înaltă prin intermediul unor orificii de ventilație specializate în exterior, acest lucru se numește efect de stivă. Deoarece natura detestă un vid, aerul rece din exterior este atras în clădire prin orificiile de ventilație la nivel scăzut. Deoarece ventilația naturală nu utilizează aproape deloc energie, atât costurile de întreținere, cât și de funcționare sunt minime, totuși ar putea să nu fie potrivite pentru toate aplicațiile și trebuie avut grijă pentru a asigura confortul. Acest lucru este valabil mai ales pentru climatele calde sau umede, unde menținerea temperaturii confortabile de lucru folosind doar ventilație naturală ar putea să nu fie posibilă. In astfel de zoneaparatele de aer condiționat portabile și unitățile fixe de aer condiționat sunt folosite pentru a completa sistemul de ventilație naturală sau ca rezervă. Economizoarele din partea aerului folosesc, de asemenea, aerul exterior pentru a condiționa spațiile, dar fac acest lucru folosind ventilatoare, conducte, clapete și sisteme de control pentru a introduce și distribui aer rece din exterior, atunci când este cazul.
O componentă importantă a ventilației naturale este rata de schimbare a aerului sau schimbările de aer pe oră: rata orară de ventilație împărțită la volumul spațiului. De exemplu, șase schimburi de aer pe oră înseamnă că se adaugă o cantitate de aer nou, egală cu volumul spațiului, la fiecare zece minute. Pentru confortul uman, un minim de patru schimbări de aer pe oră este tipic, deși depozitele ar putea avea doar două. O rată de schimbare a aerului prea mare poate fi inconfortabilă, asemănătoare unui tunel de vânt care are mii de schimbări pe oră. Cele mai mari rate de schimbare a aerului sunt pentru spațiile aglomerate, baruri, cluburi de noapte, bucătării comerciale la aproximativ 30 până la 50 de schimbări de aer pe oră.
Presiunea din încăpere poate fi pozitivă sau negativă în raport cu exteriorul camerei. Presiunea pozitivă apare atunci când este mai mult aer furnizat decât evacuat și este obișnuită pentru a reduce infiltrarea contaminanților din exterior.
BOLI TRANSMISE PRIN AER
Ventilația naturală este un factor cheie pentru a ajuta la minimizarea răspândirii bolilor și a bolilor transmise prin aer, cum ar fi tuberculoza, răceala, gripa și meningita. Ventilația naturală este cea mai ușoară și simplă formă de HVAC, deoarece necesită puțină sau deloc întreținere, este adesea gratuită sau cel puțin ieftină, deoarece poate fi asigurată de ceva atât de simplu, cum ar fi deschiderea ușilor, ferestrelor sau folosirea ventilatoarelor de tavan sunt toate modalități de a crește natura. ventilație și, prin urmare, reduce riscul de contagiune prin aer.
AER CONDIȚIONAT
Un sistem de aer condiționat sau un aparat de aer condiționat portabil, asigură răcirea și, într-o oarecare măsură, controlul umidității pentru un singur mediu sau chiar o clădire completă, în funcție de sistemul pe care îl aveți. Clădirile proiectate și construite cu sisteme integrate de aer condiționat sau HVAC vor avea, de obicei, ferestre sigilate, acest lucru se datorează faptului că, pentru a maximiza eficiența, controlul climatului ar trebui să se facă într-un mediu etanș, prin urmare, ferestrele deschise sunt contraproductive atunci când încercați să mențineți condiții constante de aer interior. Acolo unde este necesar aer proaspăt exterior, acesta va fi, în general, aspirat în sistem printr-un punct de aerisire care duce direct la secțiunea interioară a schimbătorului de căldură, creând o presiune pozitivă a aerului. Raportul sau amestecul aer retur/aer proaspăt poate fi de obicei ajustat prin deschiderea și/sau închiderea acestui aerisire. În majoritatea sistemelor, ar trebui să vă așteptați la o admisie tipică de aer proaspăt de aproximativ 10%.
Pentru a satisface cea de-a doua lege a termodinamicii, aerul condiționat și un efect de refrigerare sunt asigurate prin îndepărtarea căldurii mai degrabă decât prin adăugarea de răcire. Această îndepărtare se poate face prin radiație, convecție sau conducție. Într-o unitate de aer condiționat, mediul de conducere frigorifică va fi, în general, un material cum ar fi apă, aer, gheață și/sau substanțe chimice special concepute (care vor avea în mod normal un nume alfanumeric al industriei, cum ar fi R22, R454C, R290 etc.) sunt denumite ca „refrigerantul”. Agentul frigorific va fi utilizat fie ca parte a unui sistem de pompă de căldură în care un compresor este utilizat pentru a conduce un ciclu de refrigerare termodinamic (acest lucru se aplică, în general, substanțelor chimice special concepute), fie un sistem de răcire liberă care utilizează pompe pentru a circula un agent frigorific rece (de obicei apă sau un amestec de glicol).
Când instalați un sistem de aer condiționat este esențial să vă asigurați că aveți un sistem corect specificat. În cazul sistemelor specificate, vor avea ca rezultat o utilizare ineficientă și o risipă de energie.
CICLUL DE REFRIGERARE
Cel mai elementar, un ciclu de refrigerare cuprinde patru elemente esențiale pentru a asigura răcirea:
Un agent frigorific. Aceasta va începe ciclul în stare gazoasă. Un compresor va pompa apoi gazul frigorific până la o presiune și o temperatură ridicate.
În faza următoare a procesului, gazul intră într-o formă de schimbător de căldură, cunoscut în general sub numele de serpentină de condensare sau condensator. În acest moment va pierde energie (sub formă de căldură) către exterior și astfel se va răci. Pe măsură ce se răcește, se va condensa în stare lichidă.
Un anumit tip de supapă de expansiune sau capilar va regla debitul de lichid frigorific pentru a asigura o rată adecvată.
În cele din urmă, agentul frigorific lichid este returnat la un alt schimbător de căldură unde să se evapore, prin urmare schimbătorul de căldură de pe această parte a sistemului este adesea numit serpentină de evaporare sau evaporator. Pe măsură ce agentul frigorific lichid se evaporă, acesta absoarbe energie (din nou sub formă de căldură) din aerul din interior, se întoarce la compresor și repetă ciclul. În timpul acestui tip de proces, căldura este absorbită din aerul interior și transferată în exterior, ceea ce duce la răcirea mediului.
Acolo unde se folosește un sistem de aer condiționat undeva cu o climă variabilă, probabil că va fi montată o supapă de inversare. Acestea sunt dispozitive care comută sistemul de la încălzire la răcire după cum este necesar. Prin inversarea fluxului de agent frigorific, ciclul de refrigerare al pompei de căldură este schimbat de la răcire la încălzire sau invers. Acest lucru permite unei instalații să fie încălzită și răcită de un singur echipament prin aceleași mijloace și cu același hardware.
RĂCIRE GRATUITĂ
Unul dintre cele mai atractive atribute ale sistemelor de răcire liberă este potențialul de a oferi eficiențe foarte mari, care atunci când sunt combinate cu un fel de metodă de stocare sezonieră a energiei termice le permite să folosească frigul iernii pentru aer condiționat de vară. Mijloacele utilizate în mod obișnuit pentru o astfel de stocare pot fi acvifere adânci sau mase de rocă subterane care apar în mod natural, care sunt apoi accesate folosind un număr de foraje de diametru mic, echipate cu schimbător de căldură. Sistemele cu depozite mici pot fi hibride, folosind răcirea liberă la începutul sezonului mai cald înainte de a trece la o pompă de căldură pentru a răci și mai mult circulația provenită din depozit mai târziu în sezon. Aceste pompe de căldură sunt adăugate deoarece stocarea acționează ca un radiator atunci când sistemul este în modul de răcire (spre deosebire de încărcare),
O altă caracteristică a unor sisteme este ceva numit „modul economizor” sau, alternativ, „modul de răcire liberă”. Când se află în acest mod, sistemul de comandă deschide clapeta de aer exterior la distanța optimă în timp ce simultan închide clapeta de aer de retur la cea mai eficientă distanță, ceea ce are ca efect alimentarea sistemului cu aer proaspăt exterior. Când aerul exterior este mai rece decât este necesar, sistemul va permite satisfacerea cererii fără a utiliza alimentarea mecanică de răcire (de obicei apă răcită sau o unitate „DX”) cu expansiune directă, economisind astfel energie. Sistemul de control al unui sistem de răcire liberă poate monitoriza temperatura aerului exterior față de aerul de retur sau poate compara entalpia aerului, ceea ce se face adesea în climate cu umiditate ridicată și provoacă o problemă mai mare. În ambele cazuri,
SISTEM AMBALAT VS. SPLIT
În Statele Unite, un sistem de aer condiționat fix, central, „tot aerul” (numit mai frecvent sisteme ambalate) cu unități combinate de condensator/evaporator exterioare sunt de obicei instalate în reședințe, birouri și clădiri publice în timpul construcției, totuși pentru că necesită o rețea de conducte mari de aer în întreaga clădire sunt foarte greu de modernizat (instalați într-o clădire care nu a fost proiectată pentru a o primi). Acolo unde este necesar un sistem de aer condiționat după construcție, atunci poate fi utilizat un sistem minisplit fără conducte. În afara Americii de Nord, sistemele ambalate sunt de obicei montate numai în aplicații care implică spațiu interior mare, cum ar fi stadioane, teatre sau săli de expoziție.
Una dintre cele mai populare alternative la sistemele împachetate este folosirea separată a bobinelor ind/theatre-pac/poor și exterior în sisteme split. Astfel de sisteme sunt metoda preferată în întreaga lume, cu excepția Americii de Nord, unde sistemele split sunt mai des folosite în aplicații domestice. Cu toate acestea, ele câștigă popularitate în clădirile comerciale mai mici. Sistemele split sunt o opțiune foarte bună pentru clădirile mici, unde lucrările complicate ale conductelor nu sunt o opțiune, eficiența condiționării spațiului este de primă preocupare. Printre beneficiile sistemelor de aer condiționat fără conducte se numără instalarea ușoară, lipsa conductelor, controlul pentru diferite medii și flexibilitatea controlului plus funcționarea silențioasă. Conductele într-un sistem ambalat poate explica o pierdere mare de eficiență, deoarece poate fi direct responsabil pentru până la 30% din consumul total de energie al sistemului. Sistemele minisplit utilizate corect pot fi o parte eficientă a unei strategii de eficiență energetică, deoarece nu există niciuna dintre pierderile asociate conductelor.
Într-un sistem split, condensatorul este amplasat de la distanță, de obicei pe un perete exterior, în timp ce evaporatorul este instalat în zona care necesită răcire. Cele două părți ale sistemului sunt apoi conectate folosind conducte de refrigerare din cupru. Secțiunea evaporatorului este denumită în mod obișnuit „unitatea interioară”, va fi în mod normal montată pe un perete sau suspendată de un tavan și are aerisire oscilante pentru a asigura o distribuție uniformă a răcirii. În cazul în care se folosește un tavan fals, alte unități interioare se montează în interiorul golului din tavan și permit lungimi scurte de aer din mânerul conductei de la unitatea interioară la mai multe orificii de aerisire sau difuzoare plasate în jurul camerei sau camerelor
În timp ce, pe de o parte, sistemele split oferă o eficiență mai mare și o amprentă mai mică decât sistemele ambalate. Pe de altă parte, sistemele de pachete tind să fie puțin mai silențioase în interior, deoarece ventilatorul este situat în exterior.
DEZUMIDIFICARE
Procesul de dezumidificare (îndepărtarea umezelii din aer) într-un sistem de aer condiționat se realizează de către evaporator. Deoarece evaporatorul este de obicei mai rece decât aerul ambiant și sub punctul de rouă, orice umiditate din aer se condensează pe tuburile bobinei. Această umiditate curge apoi pe aripioarele bobinei și este colectată într-o tavă de picurare care se află sub serpentină, de unde este îndepărtată fie printr-un fel de dispozitiv de colectare a condensului (o găleată), fie printr-o pompă de condens.
Un dezumidificator comercial este un dispozitiv asemănător unui aer condiționat, care ajută la controlul umidității, sau cel puțin a excesului de umiditate, dintr-o cameră sau clădire. Ele vor fi adesea folosite în subsoluri care au o umiditate relativă mai mare din cauza temperaturii mai scăzute și, de asemenea, pentru că sunt în mod normal sub pământ și, prin urmare, suferă de o tendință pentru podele și pereți umezi. În unitățile de vânzare cu amănuntul a produselor alimentare, cum ar fi supermarketurile, vitrinele mari deschise și răcite acționează ca dezumidificatoare foarte eficiente . Spre deosebire de un dezumidificator, un umidificator crește umiditatea unei clădiri.
ÎNTREȚINEREA SISTEMELOR DE AER CONDIȚIONAT
Majoritatea sistemelor moderne de aer condiționat, chiar și unitățile de pachete de ferestre mici, sunt de obicei echipate cu filtre de aer. În general, fabricate dintr-un material ușor asemănător unui tifon, acestea sunt înlocuite, spălate sau curățate în mod regulat folosind un aspirator pentru a evita restricția fluxului de aer, reducerea performanței și, în cele mai grave cazuri, defecțiuni catastrofale. De exemplu, dacă vă imaginați o clădire într-un mediu cu mult praf, cum ar fi o tâmplărie, sau o casă cu animale de companie blană, aceste medii vor necesita schimbări mai regulate ale filtrelor decât locurile cu medii mult mai curate. Trebuie remarcat că filtrele murdare contribuie la o rată mai scăzută de schimb de căldură, ceea ce înseamnă o eficiență redusă și risipă de energie, o durată de viață scurtă a echipamentului și facturi mai mari de energie electrică; un alt efect al fluxului de aer inhibat este bobinele evaporatorului cu gheață, care pot opri complet fluxul de aer.
Deoarece un aparat de aer condiționat deplasează căldura între vaporizatorul și bobinele condensatorului, este imperativ ca ambele să fie păstrate curate. Pe lângă înlocuirea sau curățarea filtrului de aer de la serpentina vaporizatorului, este necesară și curățarea regulată a serpentinei condensatorului. Eșecul de a menține curat condensatorul va duce în cele din urmă la deteriorarea compresorului, deoarece serpentina condensatorului este responsabilă pentru descărcarea atât a căldurii interioare (așa cum este preluată de evaporator), cât și a căldurii generate de motorul electric care antrenează compresorul.
EFICIENȚĂ ENERGETICĂ ÎN SISTEMELE HVAC
Cu costuri de funcționare mai mari și o mai mare conștientizare a problemelor de mediu, producătorii de echipamente HVAC au făcut eforturi pentru a crește eficiența echipamentelor lor. Deși inițial a fost rezultatul creșterii costurilor la energie, mai recent a fost determinată de eforturile de reducere a impactului asupra mediului al unor astfel de echipamente. În plus, îmbunătățirea eficienței sistemului HVAC ar putea ajuta, de asemenea, la creșterea sănătății ocupanților și poate avea un efect pozitiv asupra productivității. În SUA, EPA a impus restricții mai stricte de-a lungul anilor. Există mai multe metode pentru a face sistemele HVAC mai eficiente.
ENERGIE DE ÎNCĂLZIRE – SISTEME CU AER FORȚAT
Din punct de vedere istoric, încălzirea apei a fost văzută ca cea mai eficientă modalitate de a furniza încălzire în întreaga clădire și, ca atare, a fost standard în mare parte din lume. În zilele noastre, sistemele de aer forțat care se pot dubla și pentru aer condiționat în lunile mai calde și sunt mai populare în Statele Unite.
Sistemele de aer forțat sunt utilizate pe scară largă în biserici, școli și reședințe de lux și se bucură de câteva beneficii:
Efecte mai bune de aer condiționat
Economii de energie de până la 15-20%
Chiar și condiționare
Cu toate acestea, un dezavantaj este costul de instalare, care este marginal mai mare decât un sistem HVAC fix tradițional.
Eficiența energetică a unui sistem de încălzire centrală poate fi îmbunătățită prin introducerea unor comenzi independente pentru fiecare zonă sau zonă din clădire. Acest lucru permite utilizatorilor să pornească și să oprească căldura și să o controleze termostatic numai în locurile unde este nevoie, mai degrabă decât să încălzi o clădire întreagă, similar într-un fel cu sistemele de încălzire non-centrale. În cazul în care sistemele de încălzire a apei, așa cum sunt utilizate, termostatele controlează supapele de zonă, în timp ce în sistemele cu aer forțat controlează clapetele de zonă din interiorul orificiilor de aerisire care măresc sau scad selectiv debitul de aer pentru a se potrivi cerințelor. În acest caz, sistemul de control este foarte critic pentru menținerea unei temperaturi adecvate.
Prognoza este o altă metodă de control al încălzirii clădirii prin calcularea cererii de energie termică care ar trebui să fie furnizată clădirii în fiecare unitate de timp.
POMPĂ DE CĂLDURĂ LA SOL
Pompele de căldură cu sursă terestră, cunoscute și sub numele de pompe de căldură geotermale, sunt foarte asemănătoare cu pompele de căldură obișnuite cu aer, dar mai degrabă transferă căldură către sau din aer, se bazează pe temperatura stabilă și uniformă a pământului pentru a asigura încălzirea și răcirea. Deoarece multe regiuni se confruntă cu fluctuații sezoniere mari ale temperaturii, acestea ar avea nevoie de instalații de încălzire și răcire de capacitate foarte mare pentru a menține medii confortabile pe tot parcursul anului. Alternativ, un sistem convențional de pompă de căldură folosit pentru a încălzi o clădire într-un loc cum ar fi temperaturile extrem de scăzute din Montana (chiar atingând -57 °C) sau pentru a răci o clădire în Valea Morții, unul dintre cele mai fierbinți locuri de pe Pământ ar necesita o cantitate enormă. de energie datorită diferenței extreme dintre temperatura controlabilă necesară în interior și temperaturile extreme ale aerului exterior. În timp ce nu departe de suprafața pământului, solul rămâne la o temperatură relativ constantă. Prin utilizarea acestei surse uriașe de temperatură relativ moderată, capacitatea necesară a unui sistem de încălzire sau răcire poate fi adesea redusă dramatic. Deși temperaturile solului variază în funcție de latitudine, la 1,8 m sub pământ, temperaturile variază în general doar între 7 și 24 °C.
Un exemplu de pompă de căldură geotermală care utilizează un corp de apă ca un radiator eficient este sistemul existent la Trump International Hotel and Tower din Chicago, Illinois. Deoarece clădirea este situată pe râul Chicago, are acces ușor la o resursă mare de HVAC și, prin urmare, folosește apa rece de râu prin pomparea acesteia într-un sistem de răcire cu recirculare, unde schimbătoarele de căldură transferă căldura de la clădire în apă, iar apoi acum- apa încălzită este pompată înapoi în râul Chicago.
Deci, în timp ce costurile inițiale de instalare și configurare ar putea fi puțin mai mari decât pompele de căldură obișnuite, pompele de căldură geotermale pot produce facturi de energie semnificativ mai mici – cu până la 30 până la 40% mai mici, potrivit estimărilor Agenției pentru Protecția Mediului din SUA.
Pompele de căldură geotermale oferă, de asemenea, o eficiență mai mare decât pompele de căldură cu sursă de aer. Unele modele arată o economie de până la 70% în comparație cu încălzitoarele electrice cu rezistență.
RECUPERAREA ENERGIEI DE VENTILAȚIE
Sistemele de recuperare a energiei pot utiliza sisteme de ventilație cu recuperare de căldură sau sisteme de ventilație cu recuperare de energie care folosesc schimbătoare de căldură sau roți entalpie pentru a recupera căldura sensibilă sau latentă din aerul evacuat. Acest lucru se realizează prin transferul de energie către aerul proaspăt care intră din exterior.
ENERGIE PENTRU AER CONDIȚIONAT
Capacitățile ciclurilor de refrigerare cu compresie de vapori sunt limitate de termodinamică. Aceasta este cea mai folosită formă de răcire în aparatele de aer condiționat portabile, sistemele de aer condiționat și dispozitivele cu pompe de căldură și modul în care transferă căldura, mai degrabă decât o convertesc dintr-o formă de energie în alta, astfel încât eficiența termică obișnuită nu descrie în mod corespunzător performanța acestor dispozitive. În timp ce coeficientul de performanță (COP) este folosit pentru a măsura performanța, este o măsură fără dimensiune care nu a fost adoptată universal. În schimb, ceva numit raportul de eficiență energetică (EER) este folosit pentru a reprezenta performanța multor sisteme HVAC. În plus, pentru a caracteriza mai precis performanța echipamentelor de aer condiționat într-un sezon de răcire tipic, poate fi utilizată o versiune ajustată a EER, raportul de eficiență energetică sezonieră (SEER) sau în Europa ESEER. Spre deosebire de EER, care se bazează pe o temperatură exterioară constantă de 35°C (95°F), Evaluările SEER se bazează în schimb pe mediile sezoniere ale temperaturii. Valoarea minimă actuală a industriei SEER este de 14 SEER, iar inginerii au evidențiat domenii în care eficiența instalației de răcire existente ar putea fi îmbunătățită. Un exemplu este o mai bună proiectare și fabricare a palelor ventilatorului. Cel mai economic proces de fabricare a palelor ventilatorului este ștampilarea acestora din tablă, dar acest lucru tinde să compromită eficiența aerodinamică. În schimb, o lamă bine proiectată, o lamă bine proiectată poate reduce puterea electrică necesară pentru deplasarea aerului cu până la 33%. Cel mai economic proces de fabricare a palelor ventilatorului este ștergerea acestora din tablă, dar acest lucru tinde să compromită eficiența aerodinamică. În schimb, o lamă bine proiectată, o lamă bine proiectată poate reduce puterea electrică necesară pentru deplasarea aerului cu până la 33%. Cel mai economic proces de fabricare a palelor ventilatorului este ștergerea acestora din tablă, dar acest lucru tinde să compromită eficiența aerodinamică. În schimb, o lamă bine proiectată, o lamă bine proiectată poate reduce puterea electrică necesară pentru deplasarea aerului cu până la 33%.
SISTEME DINAMICE
VENTILATIE CONTROLATA LA CERERE
Ventilația controlată a bucătăriei (DCKV) este o formă de HVAC care utilizează o abordare de control al clădirii pentru a monitoriza și ajusta volumul de evacuare și de alimentare cu aer într-o bucătărie comercială în răspuns în timp real la sarcinile reale de gătit.. Sistemele comerciale tradiționale de ventilație a bucătăriei funcționează într-un mod simplu de pornire/oprire, deci sunt fie la 100% viteza ventilatorului, fie la 0%, indiferent de cerința reală și, ca atare, nu sunt atât de eficiente pe cât ar putea fi, tehnologia DCKV schimbă acest lucru pentru a oferi economii semnificative de energie a ventilatorului și aer condiționat. Prin utilizarea tehnologiei de detectare inteligentă în acest fel, atât ventilatoarele de evacuare, cât și cele de alimentare pot fi ajustate pentru a valorifica legile de afinitate pentru economiile de energie ale motoarelor, pentru a reduce energia de încălzire și răcire a aerului de completare și, astfel, crescând siguranța, reducând în același timp nivelul de zgomot din bucătărie.
FILTRAREA ȘI CURĂȚAREA AERULUI
Curățarea și filtrarea aerului îndepărtează particulele, contaminanții, vaporii și gazele nedorite, neplăcute sau chiar potențial periculoase din aerul dintr-un mediu. Aerul filtrat, curățat este apoi folosit pentru încălzirea, ventilarea și climatizarea mediului respectiv. Curățarea și filtrarea aerului trebuie luate în considerare atunci când se protejează mediile din interiorul clădirilor.
RATA DE LIVRARE A AERULUI CURAT ȘI PERFORMANȚA FILTRULUI
Rata de livrare a aerului curat este volumul de aer curat pe care un filtru de aer îl oferă unei încăperi sau spațiu. Pentru a determina CADR, trebuie luată în considerare cantitatea de flux de aer dintr-un spațiu. De exemplu, un purificator de aer cu un debit de 100 cfm (piciori cubi pe minut) și o eficiență de 50% are un CADR de 50 cfm. Pe lângă CADR, performanța de filtrare este o parte esențială a menținerii unui mediu interior dezirabil. Performanța filtrului depinde de dimensiunea particulei sau a fibrei, de densitatea și adâncimea ambalajului filtrului, precum și de debitul de aer.
INDUSTRIA ȘI STANDARDELE HVAC
Industria HVAC se întinde pe tot globul, cu personal instruit pentru orice, de la operare și întreținere, proiectare și construcție de sisteme, fabricarea și vânzarea echipamentelor, până la educație și cercetare. Deși s-au auto-reglementat istoric de către producătorii de echipamente HVAC, reglementările și organizațiile de standarde ale echipamentelor HVAC, cum ar fi HARDI, ASHRAE, SMACNA, ACCA, Uniform Mechanical Code, International Mechanical Code și AMCA au fost înființate pentru a sprijini industria și a încuraja standardele și realizările înalte.
Punctul de plecare în efectuarea unei estimări atât pentru răcire, cât și pentru încălzire ar trebui să ia în considerare atât climatul exterior, cât și condițiile interioare dorite. Cu toate acestea, înainte de a începe calculul încărcăturii termice, cerințele de aer proaspăt pentru fiecare zonă trebuie verificate cu precizie, deoarece presurizarea este, de asemenea, un aspect cheie.
INTERNAŢIONAL
ISO 16813:2006 este un standard ISO semnificativ de mediu al clădirii care evidențiază principiile generale ale proiectării mediului clădirii, o parte importantă din care este asigurarea unui mediu interior sănătos pentru orice ocupant, precum și necesitatea de a menține mediul în viitor. generatii. De asemenea, promovează colaborarea între părțile interesate și părțile implicate în mod obișnuit în proiectarea clădirilor și a mediului pentru o mai mare durabilitate. În Statele Unite, ISO16813 se aplică atât pentru construcțiile noi, cât și pentru modernizarea clădirilor existente
STANDARDUL DE PROIECTARE DE MEDIU A CLĂDIRII URMĂREȘTE:
să prevadă constrângerile privind problemele de sustenabilitate încă din etapa inițială a procesului de proiectare, cu ciclul de viață al clădirii și al instalației care să fie luate în considerare împreună cu costurile de deținere și operare de la începutul procesului de proiectare;
evaluarea proiectării propuse cu criterii raționale pentru calitatea aerului din interior, confortul termic, confortul acustic, confortul vizual, eficiența energetică și controalele sistemului HVAC în fiecare etapă a procesului de proiectare;
repetarea deciziilor și evaluărilor de proiectare pe tot parcursul procesului de proiectare.
EUROPA
REGATUL UNIT
Chartered Institution of Building Services Engineers este organismul care acoperă serviciul esențial (arhitectura sistemelor) care permite funcționarea clădirilor. Include industria electrotehnică, încălzire, ventilație, aer condiționat, refrigerare și instalații sanitare. Pentru a pregăti ca inginer de servicii de construcții, cerințele academice sunt GCSE (AC) / Clasele standard (1-3) în matematică și știință, care sunt esențiale pentru măsurători, planificare și teorie. În plus, majoritatea angajatorilor necesită, de asemenea, o diplomă într-o ramură relevantă a ingineriei, cum ar fi ingineria mediului construcțiilor, inginerie electrică sau inginerie mecanică. Pentru a deveni membru cu drepturi depline al CIBSE și, prin urmare, pentru a fi înregistrați de Consiliul de Inginerie din Marea Britanie ca inginer autorizat, inginerii trebuie, de asemenea, să obțină o diplomă cu onoare și o diplomă de master într-o materie relevantă de inginerie.
CIBSE publică mai multe ghiduri de proiectare HVAC relevante pentru piața din Marea Britanie, precum și pentru Republica Irlanda, Australia, Noua Zeelandă și Hong Kong. Aceste ghiduri includ diverse criterii și standarde de proiectare recomandate, dintre care unele sunt menționate în reglementările privind construcțiile din Regatul Unit și, prin urmare, formează o cerință legislativă pentru lucrările majore de servicii de construcții. Ghidurile principale sunt:
Ghid A: Ghid de proiectare a mediului
B: Ghid de încălzire, ventilație, aer condiționat și refrigerare
C: Ghid de date de referință
D: Ghid de sisteme de transport în clădiri
Ghid E: Ghid de inginerie pentru securitatea la incendiu
F: Ghid de eficiență energetică în clădiri
Ghid G: Ghid de inginerie de sănătate publică
H: Ghidul sistemelor de control al clădirilor
J: Ghidul de date privind vremea, solarul și iluminarea
K: Ghidul de energie electrică în clădiri
L:
Ghid de durabilitate M: Ingineria și managementul întreținerii
În sectorul construcțiilor, sarcina inginerului de servicii de construcții este să proiecteze și să supravegheze instalarea și întreținerea serviciilor esențiale precum gaz, electricitate, apă, încălzire și iluminat, precum și multe altele. Toate acestea ajută la crearea clădirilor în locuri confortabile și sănătoase în care să locuiți și să lucrați. Serviciile de construcții fac parte dintr-un sector care are peste 51.000 de afaceri și are angajați în America de Nord
STATELE UNITE
În Statele Unite, inginerii HVAC sunt în general membri ai Societății Americane de Ingineri de Încălzire, Refrigerare și Aer Condiționat (ASHRAE), certificat EPA Universal CFC (pentru instalarea și service-ul dispozitivelor CFC HVAC) sau certificat de inginer local, cum ar fi un Licență specială pentru șef cazane eliberată de stat sau, în unele jurisdicții, de oraș. ASHRAE este o societate tehnică internațională pentru toate persoanele și organizațiile interesate de HVAC. Societatea, organizată în regiuni, capitole și ramuri studențești, permite schimbul de cunoștințe și experiențe HVAC în beneficiul practicienilor din domeniu și al publicului. ASHRAE oferă multe oportunități de a participa la dezvoltarea de noi cunoștințe prin, de exemplu, cercetare și numeroasele sale comitete tehnice. Aceste comitete se reunesc de obicei de două ori pe an la întâlnirile anuale și de iarnă ASHRAE. O expoziție populară de produse, AHR Expo, are loc împreună cu fiecare întâlnire de iarnă. Societatea are aproximativ 50.000 de membri și are sediul în Atlanta, Georgia.
Cele mai recunoscute standarde pentru proiectarea HVAC se bazează pe datele ASHRAE. Cel mai general dintre cele patru volume ale Manualului ASHRAE este Fundamentals; include calcule de încălzire și răcire. Fiecare volum al Manualului ASHRAE este actualizat la fiecare patru ani. Profesionist în proiectare trebuie să consulte datele ASHRAE pentru standardele de proiectare și îngrijire, deoarece codurile tipice de construcție oferă puține sau deloc informații despre practicile de proiectare HVAC; codurile precum UMC și IMC includ totuși multe detalii despre cerințele de instalare. Alte materiale de referință utile includ articole din SMACNA, ACGIH și reviste tehnice de comerț.
Standardele americane de proiectare sunt legiferate în Codul Mecanic Uniform sau Codul Mecanic Internațional. În anumite state, județe sau orașe, oricare dintre aceste coduri poate fi adoptat și modificat prin diferite procese legislative. Aceste coduri sunt actualizate și publicate de către Asociația Internațională a Oficialilor din Instalații și Mecanici (IAPMO) sau, respectiv, Consiliul Internațional al Codului (ICC), pe un ciclu de dezvoltare a codului de 3 ani. De obicei, departamentele locale pentru autorizații de construire sunt însărcinate cu aplicarea acestor standarde pe proprietăți private și anumite proprietăți publice.
