Отопление, вентиляция, кондиционирование — Heating, ventilation, and air conditioning

Отопление, вентиляция и кондиционирование ( HVAC ) — это технология обеспечения комфорта в помещениях 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, как HVAC & R или HVACR или «вентиляция» опускается, как в HACR (как в обозначении автоматических выключателей с рейтингом HACR ).

HVAC — важная часть жилых структур, таких как дома на одну семью, многоквартирные дома, отели и жилые помещения для пожилых людей, средние и крупные 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 чрезмерную влажность, выводит наружный воздух, поддерживает циркуляцию воздуха внутри здания и предотвращает застой внутреннего воздуха.

Под вентиляцией часто понимают преднамеренную 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 .

СОДЕРЖАНИЕ

Обзор

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 доставки и удаления воздуха из помещений известны как распределение воздуха в помещении .

Индивидуальные системы

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

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).

Основание HVAC на более крупной сети помогает обеспечить экономию масштаба, которая часто невозможна для отдельных зданий, для использования возобновляемых источников энергии, таких как солнечное тепло, зимний холод, охлаждающий потенциал в некоторых местах озер или морской воды для естественного охлаждения , а также включение функции сезонного накопления тепловой энергии . Использование природных источников, которые можно использовать для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, может иметь огромное значение для окружающей среды и помочь расширить знания об использовании различных методов.

История

Множество изобретений в 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.

Изобретение компонентов систем HVAC шло рука об руку с промышленной революцией , и компании и изобретатели по всему миру постоянно внедряют новые методы модернизации, повышения эффективности и управления системами.

Обогрев

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 конвекцией , теплопроводностью или излучением . Обогреватели используются для обогрева одноместных комнат и состоят только из одного блока.

Поколение

Подогреватели существуют для различных видов топлива, включая твердое топливо , жидкости и газы . Другой тип источника тепла — это электричество , обычно это нагревательные ленты, состоящие 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. 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 они становятся все более популярными в более прохладном климате.

Распределение

Вода / пар

В случае нагретой воды или пара для передачи тепла в комнаты используются трубопроводы. Большинство современных водогрейных систем отопления имеют циркуляционный насос, который представляет собой насос для перемещения горячей воды 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 монтировать на стенах или устанавливать внутри пола 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.

Воздуха

Системы теплого воздуха распределяют нагретый воздух через системы воздуховодов приточного и возвратного воздуха через металлические или стекловолоконные воздуховоды. 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.

Опасности

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, наиболее опасный — окись углерода, газ без вкуса и запаха, имеющий серьезные неблагоприятные последствия для здоровья.

Без надлежащей вентиляции окись углерода может быть смертельной при концентрации 1000 ppm (0,1%). Однако при концентрации нескольких сотен частей на миллион окись углерода вызывает головные боли, усталость, тошноту и рвоту. Окись углерода связывается с гемоглобином в крови, образуя карбоксигемоглобин, снижая способность крови переносить кислород. Основными проблемами для 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.

Вентиляция

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 преднамеренную 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 .

Механический или принудительный

Механическая или принудительная вентиляция обеспечивается устройством обработки воздуха (AHU) и используется для контроля качества воздуха в помещении. Избыточную влажность , запахи и загрязняющие вещества 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 механическую вытяжку для контроля запахов, а иногда и влажности. Факторы, влияющие на конструкцию таких систем, включают скорость потока (которая зависит от скорости вращения 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, можно использовать потолочные вентиляторы для поддержания тепла в помещении зимой, циркулируя теплый многослойный воздух от потолка к полу.

Пассивный

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.

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. Схемы естественной вентиляции могут потреблять очень мало энергии, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить комфорт. В теплом или влажном климате поддержание теплового комфорта исключительно за счет естественной вентиляции может оказаться невозможным. Системы кондиционирования используются в качестве резервных или дополнительных. 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.

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.

Заболевания, передающиеся воздушно-капельным путем

Естественная вентиляция — ключевой фактор в сокращении распространения болезней, 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 воздушно-капельным путем, 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 должны быть открыты, чтобы снизить риск заражения воздушно-капельным путем. Естественная вентиляция требует небольшого ухода и стоит недорого.

Кондиционирование воздуха

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 приток свежего воздуха составляет около 10% от общего количества приточного воздуха.

Кондиционирование и охлаждение обеспечивается за счет отвода тепла. Тепло можно отводить посредством 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 управления термодинамическим циклом охлаждения , либо в системе естественного охлаждения, в которой используются 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.

Холодильный цикл

Холодильный цикл использует четыре основных элемента для охлаждения: компрессор, конденсатор, дозирующее 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 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 дают 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 наружу, что приводит к охлаждению здания.

В переменном климате система может включать реверсивный клапан, который переключается с нагрева зимой на охлаждение летом. Путем изменения направления потока хладагента цикл охлаждения теплового насоса переключается с охлаждения на нагрев или наоборот. Это позволяет обогревать и охлаждать объект с помощью одной единицы оборудования одними и теми же средствами и с одним и тем же оборудованием.

Естественное охлаждение

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 небольшого диаметра, оборудованных теплообменниками. Некоторые системы с небольшими хранилищами являются гибридами, в которых в начале сезона охлаждения используется естественное охлаждение, а затем используется 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 более холодный, 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 рециркуляционного воздуха или может сравнивать энтальпию воздуха, как это часто делается в климате, где влажность является более важной проблемой. В обоих случаях наружный воздух должен быть менее энергичным, чем возвратный воздух, чтобы система перешла в режим экономайзера.

Компактная сплит-система

Центральные системы кондиционирования воздуха (или комплексные системы) с комбинированным наружным блоком конденсатора / испарителя часто устанавливаются в жилых, офисных и общественных зданиях в Северной Америке, но их трудно модернизировать (устанавливать в здании, которое ранее использовалось). не предназначен для его приема) из-за необходимости в громоздких воздуховодах. (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 пакетным 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. Преимущества бесканальных систем кондиционирования воздуха включают простоту установки, отсутствие воздуховодов, больший зональный контроль, гибкость управления и бесшумную работу. При кондиционировании помещения потери в воздуховоде могут составлять 30% потребляемой энергии. 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

Осушение (осушение воздуха) в системе кондиционирования воздуха обеспечивается испарителем. Поскольку испаритель работает при температуре ниже точки росы , влага в воздухе 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 эффективны для осушения внутреннего воздуха. И наоборот, увлажнитель увеличивает влажность в здании.

Обслуживание

Все современные системы кондиционирования, даже небольшие оконные блоки, оснащены внутренними воздушными фильтрами. Как правило, они изготовлены из легкого марлевидного материала и должны быть заменены или промыты в зависимости от условий. 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 расход воздуха может привести к обледенению змеевиков испарителя, что может полностью остановить поток воздуха. Кроме того, очень грязные или засоренные фильтры могут вызвать перегрев во время цикла нагрева и привести к повреждению системы или даже возгоранию.

Поскольку кондиционер передает тепло между внутренним и наружным змеевиками, оба должны содержаться в чистоте. Это означает, что, помимо замены воздушного фильтра на змеевике испарителя, также необходимо регулярно чистить змеевик конденсатора. Несоблюдение чистоты конденсатора в конечном итоге приведет к повреждению компрессора, поскольку змеевик конденсатора отвечает за отвод тепла в помещении (принимаемого испарителем) и тепла, вырабатываемого электродвигателем, приводящим в движение компрессор.

Энергоэффективность

С 1980-х годов производители оборудования HVAC 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. В США EPA ввело более жесткие ограничения на протяжении многих лет. Есть несколько методов повышения эффективности систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Тепловая энергия

В прошлом водяное отопление было более эффективным для отопления зданий и было стандартом в Соединенных Штатах. 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, заключаются в следующем:

• Лучшие эффекты кондиционирования воздуха
• Экономия энергии до 15-20%
• Даже кондиционирование

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 зонными клапанами , а в системах принудительной подачи воздуха они управляют зонными заслонками 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.

Тепловой насос наземного источника

Наземные тепловые насосы или геотермальные тепловые насосы аналогичны обычным тепловым насосам, 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 в Калифорнии в 1913 году потребовала бы большого количества энергии из-за огромной разницы между температурой воздуха внутри и снаружи. 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

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

Производительность парокомпрессионных холодильных циклов ограничена термодинамикой . Эти устройства для кондиционирования воздуха и тепловые насосы перемещают тепло, а не преобразуют его из одной формы в другую, поэтому термический КПД не может надлежащим образом описывать характеристики этих устройств. Коэффициент полезного действия (КПД) мер, но эта безразмерная мера не была принята. 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 производительности 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. 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.

Регулируемая вентиляция кухни

Автоматическая вентиляция кухни (DCKV) — это подход к управлению зданием, позволяющий регулировать объем вытяжного и приточного воздуха из кухни в ответ на фактическую нагрузку на готовку на коммерческой кухне. Традиционные коммерческие системы вентиляции кухонь 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.

Фильтрация и очистка воздуха

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.

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.

Промышленность и стандарты

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 регулирующие и стандартизирующие организации, такие как HARDI, ASHRAE , SMACNA , ACCA, Uniform Mechanical Code , International Mechanical Code и AMCA. достижение. ( UL как комплексное агентство не относится к отрасли HVAC.)

Отправная точка при выполнении оценки 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

ISO 16813: 2006 — один из стандартов ISO по окружающей среде зданий. Он устанавливает общие принципы проектирования среды здания. Он принимает во внимание необходимость обеспечения здоровой внутренней среды 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.

Стандарт экологического проектирования зданий направлен на:

• 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 системой HVAC на каждом этапе процесса проектирования;
• повторять решения и оценки дизайна на протяжении всего процесса проектирования.

Соединенные Штаты

В Соединенных Штатах инженеры HVAC обычно являются членами Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха ( ASHRAE ), сертифицированы EPA Universal CFC (для установки и обслуживания устройств CFC HVAC) или сертифицированы местными инженерами, например Специальная лицензия для главного котла, выданная штатом или, в некоторых юрисдикциях, городом. ASHRAE — международное техническое общество для всех людей и организаций, заинтересованных в HVAC. Общество, организованное по регионам, отделениям и студенческим отделениям, позволяет обмениваться знаниями и опытом в области HVAC на благо практикующих специалистов и общественности. ASHRAE предоставляет множество возможностей для участия в развитии новых знаний, например, посредством исследований и многочисленных технических комитетов. Эти комитеты обычно встречаются два раза 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 в Атланте, штат 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», «Применения HVAC» и «Системы и оборудование HVAC». Текущие версии четырех справочников показаны ниже:

• 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 практически не содержат 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 специалистов по сантехнике и механике ( IAPMO ) или Международным советом кодов ( ICC ) соответственно в течение трехлетнего цикла разработки кода. Как правило, местные отделы по выдаче разрешений на строительство отвечают за соблюдение этих стандартов в отношении частной и определенной общественной собственности.

Техников

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. Специалисты по HVAC, прошедшие обучение, также могут быть сертифицированы в таких областях, как кондиционирование воздуха, тепловые насосы, газовое отопление и коммерческое охлаждение.

Великобритания

Дипломированный институт строительных услуг инженеров является органом , который охватывает существенную службу (архитектура систем) , которые позволяют зданиям работать. Он включает в себя электротехническую, отопительную , вентиляционную , кондиционерную, 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, такой как инженерия окружающей среды здания , 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. 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 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: Устойчивое развитие
• 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

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.

Азиатский архитектурный контроль температуры имеет другие приоритеты, чем европейские методы. Например, азиатское отопление традиционно ориентировано на поддержание температуры таких предметов, как пол или мебель, например столы Котацу, и непосредственное обогревание людей, в отличие от западного подхода в современные периоды к проектированию воздушных систем.

Филиппины

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

Индийское общество инженеров по отоплению, холодильной технике и кондиционированию воздуха (ISHRAE) было создано для 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.