Отопление, вентиляция и кондиционирование ( HVAC ) [1] - это технология обеспечения экологического комфорта в помещении и в автомобиле. Его цель - обеспечить тепловой комфорт и приемлемое качество воздуха в помещении . Проектирование систем HVAC - это раздел машиностроения , основанный на принципах термодинамики , механики жидкости и теплопередачи . « Охлаждение » иногда добавляется к аббревиатуре поля, поскольку HVAC & R или HVACR или «вентиляция» опускается, как в HACR (как в обозначении HACR-рейтингаавтоматические выключатели ).
HVAC - важная часть жилых структур, таких как дома на одну семью, многоквартирные дома, отели и жилые помещения для пожилых людей, средние и большие промышленные и офисные здания, такие как небоскребы и больницы, транспортные средства, такие как автомобили, поезда, самолеты, корабли и подводные лодки, и в морской среде, где безопасные и здоровые условия строительства регулируются в отношении температуры и влажности, используя свежий воздух снаружи.
Вентиляция или вентиляция («V» в HVAC) - это процесс обмена или замены воздуха в любом помещении для обеспечения высокого качества воздуха в помещении, который включает в себя контроль температуры, пополнение кислородом и удаление влаги, запахов, дыма, тепла, пыли, переносимых по воздуху. бактерии, углекислый газ и другие газы. Вентиляция удаляет неприятные запахи и излишнюю влажность, выводит наружный воздух, поддерживает циркуляцию воздуха внутри здания и предотвращает застой внутреннего воздуха.
Под вентиляцией часто понимают намеренную подачу наружного воздуха во внутренние помещения здания. Это один из наиболее важных факторов для поддержания приемлемого качества воздуха внутри зданий. Способы вентиляции здания делятся на механические / принудительные и естественные . [2]
Обзор [ править ]
Три основные функции отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха взаимосвязаны, особенно с необходимостью обеспечения теплового комфорта и приемлемого качества воздуха в помещении при разумных затратах на установку, эксплуатацию и техническое обслуживание. Системы HVAC могут использоваться как в домашних, так и в коммерческих условиях. Системы HVAC могут обеспечивать вентиляцию и поддерживать соотношение давления между помещениями. Средства подачи и удаления воздуха из помещений известны как распределение воздуха в помещении . [3]
Индивидуальные системы [ править ]
В современных зданиях системы проектирования, установки и управления этими функциями интегрированы в одну или несколько систем HVAC. Для очень маленьких зданий подрядчики обычно оценивают мощность и тип необходимой системы, а затем проектируют систему, выбирая соответствующий хладагент и различные необходимые компоненты. Для больших зданий проектировщики строительных услуг, инженеры-механики или инженеры по обслуживанию зданий анализируют, проектируют и определяют системы HVAC. Затем специализированные механические подрядчики и поставщики производят, устанавливают и вводят в эксплуатацию системы. Разрешения на строительство и проверки оборудования на соответствие нормам обычно требуются для зданий любого размера.
Районные сети [ править ]
Хотя HVAC выполняется в отдельных зданиях или других закрытых помещениях (например, в подземной штаб-квартире NORAD ), задействованное оборудование в некоторых случаях является расширением более крупной сети централизованного теплоснабжения (DH) или централизованного охлаждения (DC) или комбинированной сети DHC. В таких случаях аспекты эксплуатации и технического обслуживания упрощаются, и становится необходимым измерение для выставления счетов за потребленную энергию, а в некоторых случаях энергию, возвращаемую в более крупную систему. Например, в данный момент одно здание может использовать охлажденную воду для кондиционирования воздуха, а теплая вода, которую оно возвращает, может использоваться в другом здании для отопления или для всей отопительной части сети DHC (вероятно, с добавлением энергии для повышения мощности). температура). [4][5] [6]
Базирование HVAC на большой сеть помогает обеспечить экономию масштаба, которая часто не представляется возможным для отдельных зданий, для использования возобновляемых источников энергии , таких как солнечное тепло, [7] [8] [9] зимнего холода, [10] [11] потенциал охлаждения в некоторых местах озер или морской воды для естественного охлаждения , а также функция включения сезонного накопления тепловой энергии . Использование природных источников, которые могут быть использованы для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, может иметь огромное значение для окружающей среды и помочь расширить знания об использовании различных методов.
История [ править ]
HVAC основан на изобретениях и открытиях Николая Львова , Майкла Фарадея , Роллы Карпентера , Уиллиса Кэрриера , Эдвина Рууда , Рубена Трейна , Джеймса Джоуля , Уильяма Рэнкина , Сади Карно и многих других. [12]
Множество изобретений за этот период времени предшествовали созданию первой системы комфортного кондиционирования воздуха, которая была разработана в 1902 году Альфредом Вольфом (Купер, 2003) для Нью-Йоркской фондовой биржи, в то время как Уиллис Кэрриер оснастил Sacketts-Wilhems Printing Company технологией AC. агрегат того же года. Coyne College был первой школой, которая предложила обучение HVAC в 1899 году [13].
Изобретение компонентов систем HVAC шло рука об руку с промышленной революцией , и компании и изобретатели во всем мире постоянно внедряют новые методы модернизации, повышения эффективности и управления системами.
Отопление [ править ]
Обогреватели - это приборы, предназначенные для выработки тепла (т.е. тепла) для здания. Это можно сделать с помощью центрального отопления . Такая система содержит котел , печь или тепловой насос для нагрева воды, пара или воздуха в центральном месте, таком как топка в доме или механическое помещение в большом здании. Тепло может передаваться посредством конвекции , теплопроводности или излучения . Обогреватели используются для обогрева одноместных комнат и состоят только из одного блока.
Поколение [ править ]
Подогреватели существуют для различных видов топлива, включая твердое топливо , жидкости и газы . Другой тип источника тепла - это электричество , обычно нагревательные ленты из проволоки с высоким сопротивлением (см. Нихром ). Этот принцип также используется для обогревателей плинтусов и переносных обогревателей . Электрические нагреватели часто используются в качестве резервного или дополнительного тепла для систем тепловых насосов.
Тепловой насос приобрел популярность в 1950-х годах в Японии и США. [14] Тепловые насосы могут извлекать тепло из различных источников , таких как окружающий воздух, отработанный воздух из здания или из земли. Тепловые насосы передают тепло снаружи конструкции в воздух внутри. Первоначально системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха с тепловым насосом использовались только в умеренном климате, но с улучшением работы при низких температурах и снижением нагрузок за счет более эффективных домов их популярность растет в более прохладном климате.
Распространение [ править ]
Вода / пар [ править ]
В случае нагрева воды или пара для передачи тепла в комнаты используются трубопроводы. Большинство современных водогрейных систем отопления имеют циркуляционный насос, который перемещает горячую воду по распределительной системе (в отличие от старых систем с гравитационной подачей ). Тепло может передаваться в окружающий воздух с помощью радиаторов , змеевиков горячей воды (гидро-воздух) или других теплообменников. Радиаторы можно устанавливать на стенах или в полу для обогрева пола.
Использование воды в качестве теплоносителя известно как гидроника . Нагретая вода может также использоваться во вспомогательном теплообменнике для подачи горячей воды для купания и стирки.
Воздух [ править ]
Системы теплого воздуха распределяют нагретый воздух через канальные системы подачи и возврата воздуха через металлические или стекловолоконные каналы. Во многих системах используются одни и те же воздуховоды для распределения воздуха, охлаждаемого змеевиком испарителя для кондиционирования воздуха. Подача воздуха обычно фильтруется через воздухоочистители для удаления пыли и частиц пыльцы. [ необходима цитата ]
Опасности [ править ]
Использование печей, обогревателей и бойлеров в качестве метода отопления помещений может привести к неполному сгоранию и выбросу монооксида углерода , оксидов азота , формальдегида , летучих органических соединений и других побочных продуктов сгорания. Неполное сгорание происходит при недостатке кислорода; на входе - топливо, содержащее различные загрязнители, а на выходе - вредные побочные продукты, в первую очередь окись углерода, газ без вкуса и запаха, имеющий серьезные неблагоприятные последствия для здоровья. [15]
Без надлежащей вентиляции окись углерода может быть смертельной при концентрации 1000 ppm (0,1%). Однако при концентрации в несколько сотен частей на миллион угарный газ вызывает головные боли, усталость, тошноту и рвоту. Окись углерода связывается с гемоглобином в крови, образуя карбоксигемоглобин, снижая способность крови переносить кислород. Основными проблемами здоровья, связанными с воздействием окиси углерода, являются его сердечно-сосудистые и нейроповеденческие эффекты. Окись углерода может вызвать атеросклероз (затвердение артерий), а также вызвать сердечные приступы. Неврологически воздействие окиси углерода снижает координацию рук и глаз, бдительность и постоянную работоспособность. Это также может повлиять на временную дискриминацию. [16]
Вентиляция [ править ]
Вентиляция - это процесс изменения или замены воздуха в любом помещении для контроля температуры или удаления любой комбинации влаги, запахов, дыма, тепла, пыли, переносимых по воздуху бактерий или углекислого газа, а также для пополнения запасов кислорода. Под вентиляцией часто понимают намеренную подачу наружного воздуха в внутреннее пространство здания. Это один из наиболее важных факторов для поддержания приемлемого качества воздуха внутри зданий. Способы вентиляции здания можно разделить на механические / принудительные и естественные . [17]
Механический или принудительный [ править ]
Механическая или принудительная вентиляция обеспечивается устройством обработки воздуха (AHU) и используется для контроля качества воздуха в помещении. Избыточную влажность , запахи и загрязнения часто можно контролировать путем разбавления или замены наружным воздухом. Однако во влажном климате требуется больше энергии для удаления лишней влаги из вентиляционного воздуха.
Кухни и ванные комнаты обычно имеют механические вытяжки для контроля запахов, а иногда и влажности. Факторы, влияющие на конструкцию таких систем, включают скорость потока (которая зависит от скорости вентилятора и размера выпускного отверстия) и уровень шума. Вентиляторы с прямым приводом доступны для многих приложений и могут снизить потребность в техническом обслуживании.
Летом потолочные вентиляторы и настольные / напольные вентиляторы обеспечивают циркуляцию воздуха в помещении с целью снижения воспринимаемой температуры за счет увеличения испарения пота на коже пассажиров. Поскольку горячий воздух поднимается вверх, потолочные вентиляторы могут использоваться для поддержания тепла в помещении зимой, обеспечивая циркуляцию теплого стратифицированного воздуха от потолка к полу.
Пассивный [ править ]
Естественная вентиляция - это вентиляция здания наружным воздухом без использования вентиляторов или других механических систем. Это может быть через открывающиеся окна, жалюзи или вентиляционные отверстия, когда пространство мало и позволяет архитектура. ASHRAE определяется естественная вентиляция , как поток воздуха через открытые окна, двери, решетки и другие спланированная конверт здания проникновений , и как гонят природных и / или искусственно полученных перепадов давления. [2]
В более сложных схемах теплый воздух может подниматься и выходить из высоких проемов здания наружу ( эффект стека ), в результате чего холодный наружный воздух втягивается в низкие проемы здания. В схемах естественной вентиляции может потребоваться очень мало энергии, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить комфорт. В теплом или влажном климате поддержание теплового комфорта только за счет естественной вентиляции может оказаться невозможным. Системы кондиционирования используются либо как резервные, либо как дополнительные. В экономайзерах воздушной стороны также используется наружный воздух для кондиционирования помещений, но при этом используются вентиляторы, воздуховоды, заслонки и системы управления для подачи и распределения холодного наружного воздуха, когда это необходимо.
Важным компонентом естественной вентиляции является скорость воздухообмена или воздухообмен в час : почасовая скорость вентиляции, деленная на объем помещения. Например, шесть замен воздуха в час означает, что количество нового воздуха, равное объему помещения, добавляется каждые десять минут. Для удобства людей типично минимум четыре воздухообмена в час, хотя на складах может быть только два. Слишком высокая скорость воздухообмена может быть неудобной, как в аэродинамической трубе, в которой тысячи воздухообменов в час. Самые высокие показатели воздухообмена наблюдаются в людных помещениях, барах, ночных клубах, коммерческих кухнях - от 30 до 50 воздухообменов в час. [18]
Давление в помещении может быть как положительным, так и отрицательным по отношению к внешнему виду помещения. Положительное давление возникает, когда поступает больше воздуха, чем выпускается, и обычно используется для уменьшения проникновения посторонних загрязняющих веществ. [19]
Заболевания, передающиеся воздушно-капельным путем [ править ]
Естественная вентиляция - ключевой фактор в сокращении распространения заболеваний, передающихся воздушно-капельным путем, таких как туберкулез, простуда, грипп и менингит. Открытие дверей и окон - хороший способ максимизировать естественную вентиляцию, что значительно снизит риск заражения воздухом, чем при использовании дорогостоящих и требующих обслуживания механических систем. Старомодные клинические помещения с высокими потолками и большими окнами обеспечивают максимальную защиту. Естественная вентиляция стоит недорого и не требует технического обслуживания и особенно подходит для условий с ограниченными ресурсами и тропическим климатом, где бремя ТБ и передачи ТБ в учреждениях является самым высоким. В условиях, когда респираторная изоляция затруднена и позволяют климатические условия, окна и двери следует открывать, чтобы снизить риск заражения воздушно-капельным путем. Естественная вентиляция требует небольшого ухода и стоит недорого.[20]
Кондиционер [ править ]
Система кондиционирования воздуха или автономный кондиционер обеспечивает охлаждение и / или контроль влажности для всего или части здания. Здания с кондиционированием воздуха часто имеют герметичные окна, потому что открытые окна будут работать против системы, предназначенной для поддержания постоянных условий воздуха в помещении. Снаружи свежий воздух обычно втягивается в систему через вентиляционное отверстие в камеру смешивания воздуха для смешивания с возвратным воздухом помещения. Затем смешанный воздух поступает в секцию теплообменника внутреннего или наружного блока, где воздух должен быть охлажден, а затем направляется в пространство, создавая положительное давление воздуха. Процент возвратного воздуха, состоящего из свежего воздуха, обычно можно регулировать, регулируя открытие этого вентиляционного отверстия. Обычно забираемый свежий воздух составляет около 10% от общего приточного воздуха. [ необходима цитата ]
Кондиционирование и охлаждение обеспечивается за счет отвода тепла. Тепло можно отвести за счет излучения , конвекции или теплопроводности . Средой теплопередачи является холодильная система, например вода, воздух, лед, а химические вещества называются хладагентами . Хладагент используется либо в системе теплового насоса, в которой компрессор используется для привода термодинамического цикла охлаждения , либо в системе естественного охлаждения, которая использует насосы для циркуляции холодного хладагента (обычно воды или смеси гликоля).
Крайне важно, чтобы мощность кондиционера была достаточной для охлаждаемой зоны. Недостаточная мощность системы кондиционирования приведет к потерям энергии и неэффективному использованию. Для любого установленного кондиционера требуется соответствующая мощность в лошадиных силах.
Цикл охлаждения [ править ]
Холодильный цикл использует четыре основных элемента для охлаждения: компрессор, конденсатор, измерительное устройство и испаритель.
- На входе в компрессор хладагент внутри системы находится в газообразном состоянии низкого давления, низкой температуры. Компрессор нагнетает газообразный хладагент до высокого давления и температуры.
- Оттуда он поступает в теплообменник (иногда называемый конденсирующим змеевиком или конденсатором), где он теряет тепло наружу, охлаждается и конденсируется в жидкую фазу.
- Расширительный клапан (также называемый дозирующим устройством) регулирует хладагент жидкости течь в надлежащей скорости.
- Жидкий хладагент возвращается в другой теплообменник, где ему позволяют испариться, поэтому теплообменник часто называют испарительным змеевиком или испарителем. Когда жидкий хладагент испаряется, он поглощает тепло из внутреннего воздуха, возвращается в компрессор и повторяет цикл. При этом тепло поглощается из помещения и передается на улицу, что приводит к охлаждению здания.
В изменяющемся климате система может включать реверсивный клапан, который переключается с обогрева зимой на охлаждение летом. Путем изменения направления потока хладагента цикл охлаждения теплового насоса переключается с охлаждения на нагрев или наоборот. Это позволяет нагревать и охлаждать объект с помощью одной единицы оборудования одними и теми же средствами и с одним и тем же оборудованием.
Бесплатное охлаждение [ править ]
Системы естественного охлаждения могут иметь очень высокую эффективность и иногда комбинируются с сезонным накоплением тепловой энергии, так что холод зимой можно использовать для кондиционирования воздуха летом. Обычными средами хранения являются глубокие водоносные горизонты или естественный подземный массив горных пород, доступ к которому осуществляется через группу скважин малого диаметра, оборудованных теплообменниками. Некоторые системы с небольшими хранилищами представляют собой гибриды, использующие естественное охлаждение в начале сезона охлаждения, а затем применяющие тепловой насос для охлаждения циркуляции, поступающей из хранилища. Тепловой насос добавлен, потому что накопитель действует как теплоотвод, когда система находится в режиме охлаждения (в отличие от режима зарядки), вызывая постепенное повышение температуры в течение сезона охлаждения.
Некоторые системы включают «режим экономайзера», который иногда называют «режимом естественного охлаждения». В режиме экономии система управления откроет (полностью или частично) заслонку наружного воздуха и закроет (полностью или частично) заслонку возвратного воздуха. Это приведет к подаче свежего наружного воздуха в систему. Когда наружный воздух холоднее, чем требуемый холодный воздух, это позволит удовлетворить потребность без использования механического источника охлаждения (обычно охлажденной воды или блока прямого расширения "DX"), тем самым экономя энергию. Система управления может сравнивать температуру наружного воздуха и возвратного воздуха, или может сравнивать энтальпию.воздуха, как это часто бывает в климате, где влажность является более важной проблемой. В обоих случаях внешний воздух должен быть менее энергичным, чем возвратный воздух, чтобы система перешла в режим экономайзера.
Комплектация сплит-системой [ править ]
Центральные системы кондиционирования воздуха (или комплексные системы) с комбинированным наружным конденсатором / испарителем часто устанавливаются в жилых, офисных и общественных зданиях в Северной Америке, но их трудно модернизировать (устанавливать в здании, которое раньше было не предназначен для его приема) из-за требуемых громоздких воздуховодов. (В таких ситуациях используются бесканальные системы Minisplit.) За пределами Северной Америки блочные системы используются только в ограниченных приложениях, включая большие внутренние помещения, такие как стадионы, театры или выставочные залы.
Альтернативой блочным системам является использование отдельных внутренних и внешних змеевиков в сплит-системах . Сплит-системы являются предпочтительными и широко используются во всем мире, за исключением Северной Америки. В Северной Америке сплит-системы чаще всего используются в жилых помещениях, но они набирают популярность в небольших коммерческих зданиях. Сплит-системы - отличный выбор для небольших зданий, где использование воздуховодов невозможно или где эффективность кондиционирования помещения имеет первостепенное значение. [21] Преимущества бесканальных систем кондиционирования воздуха включают простую установку, отсутствие воздуховодов, больший зональный контроль, гибкость управления и тихую работу. [22] При кондиционировании помещения потери в воздуховоде могут составлять 30% потребляемой энергии. [23] Использование minisplit может привести к экономии энергии при кондиционировании помещения, поскольку отсутствуют потери, связанные с воздуховодом.
В сплит-системе змеевик испарителя подключается к удаленному конденсаторному блоку с помощью трубопровода хладагента между внутренним и наружным блоками вместо воздуховодов напрямую от наружного блока. Внутренние блоки с направленными вентиляционными отверстиями устанавливаются на стены, подвешиваются к потолку или вписываются в потолок. Другие внутренние блоки устанавливаются внутри полости потолка, так что короткие отрезки воздуховода направляют воздух из внутреннего блока в вентиляционные отверстия или диффузоры по всему помещению.
Сплит-системы более эффективны и занимают меньше места, чем пакетные системы. С другой стороны, пакетные системы, как правило, имеют немного более низкий уровень шума в помещении по сравнению со сплит-системами, поскольку двигатель вентилятора расположен снаружи.
Осушение [ править ]
Осушение (осушение воздуха) в системе кондиционирования воздуха обеспечивается испарителем. Поскольку испаритель работает при температуре ниже точки росы , влага из воздуха конденсируется на трубках змеевика испарителя. Эта влага собирается на дне испарителя в поддоне и удаляется по трубопроводу в центральный слив или на землю снаружи.
Осушитель представляет собой кондиционер, как устройство , которое контролирует влажность в помещении или здании. Его часто используют в подвалах с более высокой относительной влажностью из-за более низкой температуры (и склонности к влажным полам и стенам). На предприятиях розничной торговли продуктами питания большие открытые холодильные шкафы очень эффективно осушают внутренний воздух. И наоборот, увлажнитель увеличивает влажность в здании.
Техническое обслуживание [ править ]
Все современные системы кондиционирования, даже небольшие оконные блоки, оснащены внутренними воздушными фильтрами. Как правило, они сделаны из легкого марлевого материала, и их необходимо заменять или стирать, если того требуют условия. Например, в здании с высокой запыленностью или в доме с пушистыми домашними животными нужно будет менять фильтры чаще, чем в зданиях без этих загрязнений. Невозможность замены этих фильтров по мере необходимости приведет к снижению скорости теплообмена, что приведет к потере энергии, сокращению срока службы оборудования и увеличению счетов за электроэнергию; низкий поток воздуха может привести к обледенению змеевиков испарителя, что может полностью остановить поток воздуха. Кроме того, очень грязные или забитые фильтры могут вызвать перегрев во время цикла нагрева и привести к повреждению системы или даже возгоранию.
Поскольку кондиционер перемещает тепло между внутренним и наружным змеевиками, оба должны содержаться в чистоте. Это означает, что, помимо замены воздушного фильтра на змеевике испарителя, необходимо также регулярно чистить змеевик конденсатора. Несоблюдение требований по содержанию конденсатора в чистоте в конечном итоге приведет к повреждению компрессора, поскольку змеевик конденсатора отвечает за отвод тепла в помещении (принимаемого испарителем) и тепла, выделяемого электродвигателем, приводящим в движение компрессор.
Энергоэффективность [ править ]
С 1980-х годов производители оборудования HVAC [24] прилагают усилия, чтобы сделать системы, которые они производят, более эффективными. Первоначально это было вызвано ростом стоимости энергии, а в последнее время - повышением осведомленности об экологических проблемах. Кроме того, повышение эффективности системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха также может помочь улучшить здоровье и производительность труда людей. [25] В США EPA ввело более жесткие ограничения на протяжении многих лет. Есть несколько методов повышения эффективности систем HVAC.
Тепловая энергия [ править ]
В прошлом водяное отопление было более эффективным для отопления зданий и было стандартом в США. Сегодня системы с принудительной подачей воздуха могут использоваться для кондиционирования воздуха вдвое и более популярны.
Некоторые преимущества систем принудительной подачи воздуха, которые сейчас широко используются в церквях, школах и элитных жилых домах, включают:
- Лучшие эффекты кондиционирования воздуха
- Экономия энергии до 15-20%
- Даже кондиционирование [ необходима ссылка ]
Недостатком является стоимость установки, которая может быть немного выше, чем у традиционных систем HVAC.
Энергоэффективность систем центрального отопления можно повысить еще больше, если ввести зонированное отопление. Это позволяет более равномерно подавать тепло, как в системах нецентрального отопления. Зоны контролируются несколькими термостатами. В системах водяного отопления термостаты управляют клапанами зон , а в системах принудительного воздушного охлаждения они управляют заслонками зон внутри вентиляционных отверстий, которые выборочно блокируют поток воздуха. В этом случае система управления очень важна для поддержания надлежащей температуры.
Прогнозирование - это еще один метод управления отоплением здания путем расчета потребности в тепловой энергии, которая должна подаваться в здание в каждую единицу времени.
Земной тепловой насос [ править ]
Наземные тепловые насосы, или геотермальные, похожи на обычные тепловые насосы, но вместо передачи тепла наружному воздуху или от него они полагаются на стабильную, равномерную температуру земли для обеспечения отопления и кондиционирования воздуха. Во многих регионах наблюдаются сезонные экстремальные температуры, поэтому для обогрева или охлаждения зданий потребуется мощное отопительное и охлаждающее оборудование. Например, обычная система теплового насоса, используемая для обогрева здания в Монтане при низкой температуре –57 ° C (–70 ° F ) или охлаждения здания до самой высокой температуры, когда-либо зарегистрированной в США - 57 ° C (134 ° F) в Долина Смерти, Калифорния, в 1913 году потребовалось бы большое количество энергии из-за огромной разницы между внутренней и внешней температурами воздуха. Однако на метр ниже поверхности земли температура земли остается относительно постоянной. Используя этот большой источник земли с относительно умеренной температурой, мощность системы отопления или охлаждения часто может быть значительно снижена. Хотя температура земли варьируется в зависимости от широты, на глубине 1,8 метра (6 футов) под землей температура обычно колеблется только от 7 до 24 ° C (от 45 до 75 ° F).
Рекуперация энергии вентиляции [ править ]
В системах рекуперации энергии иногда используются системы вентиляции с рекуперацией тепла или системы вентиляции с рекуперацией энергии , в которых используются теплообменники или энтальпийные колеса для рекуперации явного или скрытого тепла из отработанного воздуха. Это достигается за счет передачи энергии поступающему снаружи свежему воздуху.
Энергия кондиционирования [ править ]
Производительность парокомпрессионных холодильных циклов ограничена термодинамикой . [26] Эти устройства для кондиционирования воздуха и тепловые насосы перемещают тепло, а не преобразуют его из одной формы в другую, поэтому термический КПД не описывает надлежащим образом производительность этих устройств. Коэффициент полезного действия (COP) измеряет производительность, но этот безразмерный показатель не принят. Вместо этого коэффициент энергоэффективности ( EER) традиционно использовался для характеристики производительности многих систем HVAC. EER - это коэффициент энергоэффективности, основанный на температуре наружного воздуха 35 ° C (95 ° F). Для более точного описания характеристик оборудования для кондиционирования воздуха в течение типичного сезона охлаждения используется модифицированная версия EER, сезонного коэффициента энергоэффективности ( SEER ), или в Европе ESEER . Рейтинги SEER основаны на средних сезонных температурах, а не на постоянной температуре наружного воздуха 35 ° C (95 ° F). Текущий минимальный отраслевой рейтинг SEER составляет 14 SEER. [27]Инженеры указали на некоторые области, в которых можно повысить эффективность существующего оборудования. Например, лопасти вентилятора, используемые для перемещения воздуха, обычно штампуются из листового металла, что является экономичным методом производства, но в результате они не являются аэродинамически эффективными. Хорошо спроектированное лезвие могло снизить электрическую мощность, необходимую для перемещения воздуха, на треть. [28]
Регулируемая вентиляция кухни [ править ]
Автоматическая вентиляция кухни (DCKV) - это подход к управлению зданием, позволяющий регулировать объем вытяжного и приточного воздуха с кухни в ответ на фактическую нагрузку на готовку на коммерческой кухне. Традиционные коммерческие кухонные системы вентиляции работают со 100% скоростью вращения вентилятора независимо от объема приготовления пищи, и технология DCKV меняет, чтобы обеспечить значительную экономию энергии вентилятора и кондиционированного воздуха. Используя интеллектуальную сенсорную технологию, можно управлять как вытяжным, так и приточным вентиляторами, чтобы извлечь выгоду из законов сродства для экономии энергии двигателя, снизить потребление энергии на нагрев и охлаждение подпиточного воздуха, повысить безопасность и снизить уровень шума на кухне. [29]
Фильтрация и очистка воздуха [ править ]
Очистка и фильтрация воздуха удаляет из воздуха частицы, загрязнения, пары и газы. Затем фильтрованный и очищенный воздух используется в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. При защите окружающей среды в зданиях необходимо учитывать очистку и фильтрацию воздуха. [30]
Скорость подачи чистого воздуха (CADR) - это количество чистого воздуха, которое воздухоочиститель подает в комнату или пространство. При определении CADR учитывается количество воздушного потока в помещении. Например, воздухоочиститель с расходом 30 кубических метров (1000 куб футов) в минуту и эффективностью 50% имеет CADR 15 кубических метров (500 куб футов) в минуту. Наряду с CADR, эффективность фильтрации очень важна, когда речь идет о воздухе в наших помещениях. Это зависит от размера частицы или волокна, плотности и глубины упаковки фильтра, а также скорости воздушного потока. [30]
Промышленность и стандарты [ править ]
Отрасль HVAC - это всемирное предприятие, в обязанности которого входит эксплуатация и техническое обслуживание, проектирование и строительство систем, производство и продажа оборудования, а также образование и исследования. Исторически отрасль HVAC регулировалась производителями оборудования HVAC, но для поддержки отрасли и поощрения высоких стандартов и стандартов были созданы организации по регулированию и стандартизации, такие как HARDI, ASHRAE , SMACNA , ACCA , Uniform Mechanical Code , International Mechanical Code и AMCA. достижение. ( UL как комплексное агентство не относится только к отрасли HVAC.)
Отправная точка при выполнении сметы как для охлаждения, так и для обогрева зависит от внешнего климата и заданных внутренних условий. Однако, прежде чем приступить к расчету тепловой нагрузки, необходимо подробно определить требования к свежему воздуху для каждой зоны, поскольку создание давления является важным фактором.
Международный [ править ]
ISO 16813: 2006 - один из стандартов ISO по окружающей среде зданий. [31] Он устанавливает общие принципы проектирования среды здания. Он принимает во внимание необходимость обеспечения здоровой окружающей среды в помещении для жителей, а также необходимость защиты окружающей среды для будущих поколений и содействия сотрудничеству между различными сторонами, участвующими в экологическом проектировании зданий в целях обеспечения устойчивости. ISO16813 применим к новому строительству и модернизации существующих зданий. [32]
Стандарт экологического проектирования зданий направлен на: [32]
- обеспечить ограничения, касающиеся вопросов устойчивости, с начальной стадии процесса проектирования, с учетом жизненного цикла здания и завода, который следует рассматривать вместе с собственными и эксплуатационными расходами с самого начала процесса проектирования;
- оценить предложенный проект с помощью рациональных критериев качества воздуха в помещении, теплового комфорта, акустического комфорта, визуального комфорта, энергоэффективности и средств управления системами HVAC на каждом этапе процесса проектирования;
- повторять решения и оценки дизайна на протяжении всего процесса проектирования.
Соединенные Штаты [ править ]
В Соединенных Штатах инженеры HVAC обычно являются членами Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха ( ASHRAE ), EPA Universal CFC.сертифицирован (для установки и обслуживания устройств CFC HVAC) или сертифицирован местным инженером, например, специальная лицензия для главного бойлера, выданная государством или, в некоторых юрисдикциях, городом. ASHRAE - это международное техническое общество для всех людей и организаций, заинтересованных в HVAC. Общество, разделенное на регионы, отделения и студенческие отделения, позволяет обмениваться знаниями и опытом в области HVAC на благо специалистов-практиков и общественности. ASHRAE предоставляет множество возможностей для участия в развитии новых знаний, например, посредством исследований и многочисленных технических комитетов. Эти комитеты обычно встречаются дважды в год на ежегодных и зимних собраниях ASHRAE. Популярная выставка продуктов, AHR Expo, проводилась в связи с каждой зимней встречей ASHRAE. Общество насчитывает около 50,000 членов и имеет штаб-квартиру вАтланта, Джорджия .
Наиболее признанные стандарты проектирования систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха основаны на данных ASHRAE. Четыре тома самых популярных справочников ASHRAE - это «Основы», «Холодильное оборудование», «Приложения HVAC» и «Системы и оборудование HVAC». Текущие версии четырех справочников показаны ниже: [33]
- Справочник ASHRAE 2020 г. - Системы и оборудование HVAC
- Справочник ASHRAE 2019 г. - Приложения для ОВК
- Справочник ASHRAE 2018 г. - Холодильное оборудование
- Справочник ASHRAE, 2017 г. - основы
Каждый том справочника ASHRAE обновляется каждые четыре года. Справочник по основам включает расчеты отопления и охлаждения. Специалист по проектированию должен обращаться к данным ASHRAE, чтобы узнать о стандартах проектирования и ухода, поскольку типовые строительные нормы и правила не предоставляют практически никакой информации о методах проектирования HVAC; Однако коды, такие как UMC и IMC, содержат подробные сведения о требованиях к установке. Другие полезные справочные материалы включают статьи из SMACNA , ACGIH и технических торговых журналов.
Американские стандарты проектирования закреплены в Едином механическом кодексе или Международном механическом кодексе. В некоторых штатах, округах или городах любой из этих кодексов может быть принят и изменен посредством различных законодательных процессов. Эти коды обновляются и публикуются Международной ассоциацией сантехников и механиков ( IAPMO ) или Международным советом по кодам ( ICC ) соответственно в течение трехлетнего цикла разработки кода. Как правило, местные отделы разрешений на строительство отвечают за соблюдение этих стандартов в отношении частной и определенной общественной собственности =.
Техники [ править ]
| Род занятий | |
|---|---|
Тип занятия | Профессионально-техническое |
Сферы деятельности | Строительство |
| Описание | |
Требуется образование | Ученичество |
Связанные вакансии | Плотник , электрик , сантехник , сварщик |
HVAC техник является торговцем , который специализируется на отопление, вентиляцию, кондиционирование воздуха и охлаждения. Специалисты по HVAC в США могут пройти обучение в официальных учебных заведениях, где большинство из них получают степени младшего специалиста . Обучение технических специалистов HVAC включает в себя аудиторные лекции и практические задания, за которыми может последовать стажировка, при которой недавний выпускник временно работает вместе с профессиональным техником HVAC. [ необходима цитата ] Специалисты по HVAC, прошедшие обучение, также могут быть сертифицированы в таких областях, как кондиционирование воздуха, тепловые насосы, газовое отопление и коммерческое охлаждение. [34]
Соединенное Королевство [ править ]
Дипломированный институт строительных услуг инженеров является органом , который охватывает существенную службу (архитектура систем) , которые позволяют зданиям работать. Он включает в себя электротехническую, отопительную , вентиляционную , климатическую, холодильную и сантехническую отрасли. Для того, чтобы обучать , как инженер по обслуживанию зданий , в академических требования GCSEs (AC) / Стандартные классы (1-3) по математике и науке, которые имеют важное значение в измерениях, планирования и теории. Работодатели часто хотят получить степень в области инженерии, например инженерии среды зданий., электротехника или машиностроение. Чтобы стать полноправным членом CIBSE и, следовательно, быть зарегистрированным Инженерным советом Великобритании в качестве дипломированного инженера, инженеры также должны иметь диплом с отличием и степень магистра в соответствующем инженерном предмете. [ необходима цитата ] CIBSE издает несколько руководств по проектированию систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, актуальных для рынка Великобритании, а также Ирландии, Австралии, Новой Зеландии и Гонконга. Эти руководства включают различные рекомендуемые критерии и стандарты проектирования, некоторые из которых цитируются в строительных нормах Великобритании и, следовательно, образуют законодательное требование для основных строительных работ. Основные руководства:
- Руководство A: Экологический дизайн
- Руководство B: Отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха и охлаждение
- Руководство C: Справочные данные
- Руководство D: Транспортные системы в зданиях
- Руководство E: Техника пожарной безопасности
- Руководство F: Энергоэффективность в зданиях
- Руководство G: Инженерия общественного здравоохранения
- Руководство H: Системы управления зданием
- Руководство J: данные о погоде, солнечной энергии и освещенности
- Руководство K: Электричество в зданиях
- Руководство L: устойчивость
- Руководство M: Техническое обслуживание и менеджмент
В строительном секторе работа инженера по обслуживанию зданий заключается в проектировании и надзоре за установкой и обслуживанием основных служб, таких как газ, электричество , вода, отопление и освещение , а также многих других. Все это помогает сделать здания удобными и здоровыми для жизни и работы. Строительные услуги являются частью сектора, в котором насчитывается более 51 000 предприятий, а занятость составляет 2–3% ВВП .
Австралия [ править ]
За это отвечают Австралийская ассоциация подрядчиков по кондиционированию и механическому оборудованию (AMCA), Австралийский институт холода, кондиционирования и отопления (AIRAH), Австралийская ассоциация механиков холодильного оборудования и CIBSE.
Азия [ править ]
Азиатский архитектурный контроль температуры имеет другие приоритеты, чем европейские методы. Например, азиатское отопление традиционно ориентировано на поддержание температуры таких предметов, как пол или мебель, такую как столы Котацу, и непосредственное обогревание людей, в отличие от западного подхода в современные периоды к проектированию воздушных систем.
Филиппины [ править ]
Филиппинское общество инженеров по вентиляции, кондиционированию и охлаждению (PSVARE) вместе с Филиппинским обществом инженеров-механиков (PSME) регулируют нормы и стандарты для HVAC / MVAC (MVAC означает «механическая вентиляция и кондиционирование воздуха») на Филиппинах.
Индия [ править ]
Индийское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ISHRAE) было создано с целью продвижения индустрии HVAC в Индии. ISHRAE является партнером ASHRAE. ISHRAE была основана в Дели в 1981 году, а отделение - в Бангалоре в 1989 году. В период с 1989 по 1993 год отделения ISHRAE были сформированы во всех крупных городах Индии. [ необходима цитата ]
См. Также [ править ]
- Скорость воздуха (HVAC)
- Архитектурное Проектирование
- Справочник ASHRAE
- Вспомогательный блок питания
- Электрическое отопление
- Фанкойл
- Глоссарий терминов HVAC
- Мощность головного узла
- Электроэнергия гостиницы
- Машиностроение
- Открытый дровяной котел
- Лучистое охлаждение
- Синдром больного здания
- Единые коды
- Единый механический код
- Вентиляция (архитектура)
- Всемирный день холода
Ссылки [ править ]
- ^ «HVAC». Словарь Мерриама – Вебстера .
- ^ a b Глава , посвященная вентиляции и инфильтрации , том "Основные положения" Руководства по ASHRAE , ASHRAE, Inc., Атланта, Джорджия, 2005 г.
- ^ Руководство дизайнера по потолочной диффузии воздуха , Rock and Zhu, ASHRAE , Inc., Нью-Йорк , 2002
- ^ Резаи, Behnaz; Розен, Марк А. (2012). «Централизованное отопление и охлаждение: обзор технологий и потенциальных улучшений». Прикладная энергия . 93 : 2–10. DOI : 10.1016 / j.apenergy.2011.04.020 .
- ^ Вернер С. (2006). ECOHEATCOOL (WP4) Возможности расширения централизованного теплоснабжения в Европе. Euroheat & Power, Брюссель. Архивировано 24 сентября 2015 года на Wayback Machine.
- ^ Далин П., Рубенхаг А. (2006). ECOHEATCOOL (WP5) Возможности расширения централизованного холодоснабжения в Европе, заключительный отчет по проекту. Заключительный представитель Брюсселя: Euroheat & Power. Архивировано 15 октября 2012 года на Wayback Machine.
- ^ Нильсен, Ян Эрик (2014). Опыт солнечного централизованного теплоснабжения из Дании. Энергетические системы в Альпах - хранение и распределение… Семинар по энергетической платформе 3, Цюрих - 13 февраля 2014 г.
- ^ Вонг Б., Торнтон Дж. (2013). Интеграция солнечных и тепловых насосов . Цех возобновляемого тепла.
- ^ Паушингер Т. (2012). Солнечное централизованное теплоснабжение с сезонным накоплением тепловой энергии в Германии. Архивировано 18 октября 2016 г. в Wayback Machine . Европейская неделя устойчивой энергетики, Брюссель. 18–22 июня 2012 г.
- ^ «Как возобновляемые источники энергии меняют определение HVAC | AltEnergyMag» . www.altenergymag.com . Проверено 29 сентября 2020 .
- ^ " " Источник озера "Система теплового насоса" . HVAC-Talk: обсуждение отопления, воздуха и охлаждения . Проверено 29 сентября 2020 .
- ^ Свенсон, С. Дон (1995). HVAC: отопление, вентиляция и кондиционирование . Хоумвуд, Иллинойс: Американские технические издатели. ISBN 978-0-8269-0675-5.
- ^ "История отопления, кондиционирования и охлаждения" . Койн-колледж .
- ^ Iain Стаффелл, Дэн Бретт, Найджел Brandon и Адам Hawkes (30 мая 2014). «Обзор бытовых тепловых насосов» .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Bearg, Дэвид В. (1993). Качество воздуха в помещении и системы HVAC . Нью-Йорк: Lewis Publishers. С. 107–112.
- ^ Dianat, Nazari, я, я. «Характеристика непреднамеренного отравления угарным газом на северо-западе Ирана - Тебриз» . Международный журнал контроля и продвижения травм . Проверено 15 ноября 2011 .
- ^ Вентиляции и инфильтрации глава, объем Основы ASHRAE Handbook , ASHRAE, Inc., Атланта, Джорджия, 2005
- ^ «Скорость изменения воздуха для типичных комнат и зданий» . Engineering ToolBox . Проверено 12 декабря 2012 .
- ^ Белл, Джеффри. «Скорость смены воздуха в номере» . Руководство по дизайну для энергоэффективных исследовательских лабораторий . Проверено 15 ноября 2011 .
- ^ Эскомб, АР; Oeser, CC; Гилман, Р.Х .; и другие. (2007). «Естественная вентиляция для предотвращения заражения воздушно-капельным путем» . PLOS Med . 4 (68): e68. DOI : 10.1371 / journal.pmed.0040068 . PMC 1808096 . PMID 17326709 .
- ^ «Бесконтактные тепловые насосы с мини-разъемом» . Проверено 29 июля 2019 .
- ^ «Плюсы и минусы бесконтактных мини-сплит-кондиционеров» . Дата обращения 9 сентября 2020 .
- ^ "Бестоковые мини-сплит-кондиционеры" . Проверено 29 ноября 2019 .
- ^ «Значение HVAC: Что означает HVAC» . returnsolar . Дата обращения 2 июля 2020 .
- ^ «Инструмент устойчивого развития: Обзор системы HVAC» . sftool.gov . Проверено 2 июля 2014 .
- ^ «Отопление и кондиционирование» . www.nuclear-power.net . Проверено 10 февраля 2018 .
- ^ "Что означает ВИДЯЩИЙ?" . www.airrepairpros.com . 2015-09-07 . Проверено 7 сентября 2015 .
- ↑ Сохранение спокойствия и зелени , The Economist 17 июля 2010 г., стр. 83
- ^ "Технологический профиль: Вентиляция с контролем спроса (DCKV)" (PDF) . Проверено 4 декабря 2018 .
- ^ Б Говарда, J (2003), Руководство по фильтрации и очистки воздуха , системы защиты здания Среды от Airborne химических, биологических или радиологических атак , Национальный институт по безопасности и гигиене труда , DOI : 10,26616 / NIOSHPUB2003136 , 2003-136
- ^ ISO. «Стандарты строительной среды» . www.iso.org . Проверено 14 мая 2011 .
- ^ a b ISO. «Дизайн строительной среды - Внутренняя среда - Общие принципы» . Проверено 14 мая 2011 года .
- ^ "Интернет-справочник ASHRAE" . www.ashrae.org . Проверено 17 июня 2020 .
- ^ «Основы сертификации / 101» . NATE. Архивировано из оригинала на 2011-10-06 . Проверено 10 июля 2013 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Механическая система (служба строительства) в Британской энциклопедии
- Международный механический кодекс (2012 г. (второй выпуск)) Международного совета кодов, Thomson Delmar Learning.
- «Современное охлаждение и кондиционирование воздуха» (август 2003 г.) от Althouse, Turnquist и Bracciano, Goodheart-Wilcox Publisher; 18-е издание.
- Стоимость крутого.
Внешние ссылки [ править ]
- СМИ, связанные с климат-контролем, на Викискладе?
