Кондиционер своими руками (сохраняем энергию). Кондиционер водяной


Кондиционер своими руками (сохраняем энергию) / Песочница / Хабр

Давно назревала мысль о создании «хитрого» кондиционера, да так, чтобы его можно было сделать самому, и он сохранял бы энергию. Если уже интересно — добро пожаловать под кат.

Кто знаком с тепловыми машинами и кондиционерами, в частности, — первые два абзаца можно не читать.

Впереди лето, скоро будет жарко! Пора подумать о кондиционере. Всем известные бытовые кондиционеры — это, как правило либо, ящик с небольшую тумбу, стоящий в комнате, либо сплит-система из двух ящиков, меньший из которых располагается в помещении. Ещё был советский вариант — ящик, торчащий из форточки. Сам я сталкивался только с советскими ящиками и сплит-системами. Всё в этих системах хорошо, если бы не одно НО. Для того, чтобы охладить воздух в помещении, надо собрать с него тепло, потом добавить немного энергии для выделения этого тепла из теплоносителя, и выбросить суммарную энергию в атмосферу (см. замкнутые циклы тепловых машин).

Итак, что происходит в обычном кондиционере. Хладагент (теплоноситель) в жидкой фазе забирает тепло у воздуха, испаряясь. Затем, компрессор загоняет пары хладагента в радиатор охлаждения. В радиаторе охлаждения хладагент имеет большее давление и его тепература увеличивается. Температура снижается охлаждающей средой (воздухом) и хладагент сжижается. Затем хладагент снова попадает в радиатор, где производится охлаждения воздуха. Получается, что хладагент сначала получил энергию от тёплого воздуха помещения, затем от сжатия компрессором, и всю эту энергию сбросил во внешний воздух.

Итак, кондиционер выбрасывает в атмосферу энергию, затраченную на работу компрессора. Она является лишней, но без неё — никак. Или есть варианты?

Отличным вариантом почти халявного хладагента является водопроводная вода. Как им грамотно воспользоваться?

Концепция Холодная вода в водопроводе, как правило, «ледяная». Вот ей то и можно отдать теплоту воздуха. Берём бак некоторого объёма для хранения проточной воды из водопровода. Воду в баке используем для охлаждения воздуха. Схема:Прошу прощение за качество изображения, советы по улучшению приветствуются. Что есть что: 1 — приток воды из системы водопровода 2 — оттток к потребителю (кран в ванной, душ, кран на кухне, сливной бачок) 3 — бак хранения проточной воды 4 — радиатор охлаждения воздуха (кондиционер) 5 — клапан, реагирующий на уровень воды в баке (такой же план, как в сливном бачке унитаза) 6 — отток воды от кондиционера (обязательно сверху бака) 7 — приток воды в кондиционер (обязательно внизу бака)

Работает система очень просто. Когда потребитель тратит воду — уровень воды в баке падает. Бак автоматически наполняется из водопровода холодной водой, так как срабатывает клапан 5. Таким образом происходит обновление и охлаждение воды в баке.

Кондиционер, в свою очередь, забирает наиболее холодную воду со дна бака, загоняет её в радиатор, там вода нагревается, отбирая тепло у воздуха. После радиатора вода возвращается в бак в верхние слои воды (там, где она теплее).

В чём профит?

При пользовании кондиционера тратится энергия только на перекачку воды через радиатор (а при правильном проектировании можно вообще отказатсья от использования насоса для перекачки, то есть циркуляция будет естественной) «Ледяная» вода в кране холодной воды уходит в прошлое, она становится немного теплее при использовании такого концидионера.

В чём фэйл?

Напор (давление) воды у потребителя, скорее всего, упадёт. Это зависит от того, насколько выше потребителя расположен бак. Проблема решается добавлением насоса, но это решение, опять же,- лишняя трата энергии. Если при заборе с поверхности воды к потребителю, подача воды будет отключена и бак будет опустошён — восстановление притока воды к потребителю может оказаться проблемой (в зависимости от конструкции забора воды из бака).

Особенности системы

Бак должен быть теплоизолирован (к примеру, изолоном), иначе на нём будет появлятся конденсат. Это плохо и для бака (возможная коррозия материала бака при использовании металла) и для воды в нём (излишнее нагревание). Бак должен иметь перепускной клапан, чтобы давление в верхней части бака было атмосферным. Трубопроводы до кондиционера должны быть так же теплоизолированы (основная причина — вредный конденсат, который капает куда не надо). Давление в трубопроводах к кондиционеру определяется только высотой водяного столба от радиатора до бака. Необходимо отводить конденсат от радиатора (как и в обычных кондиционерах). Вброс воды из водопровода лучше производить снизу бака, сброс к потребителю — сверху водного уровня. Забор воды для кондиционера — снизу, сброс — сверху водного уровня.

Немного о воде Вода имеет наибольшую плотность при температуре +4 по Цельсию (см. соответствующую литературу). Но, так как мы работаем при бОльших температурах, нам это не помешает. То есть, холодная вода в баке будет внизу, более тёплая — вверху.

Общие соображения Систему можно обвязать датчиками температуры, соединить с микроконтроллером, регулировать температуру при помощи скорости подачи воды в кондиционер и т.д. и т.п. Это всё, естественно, очевидные вещи. Но не сказать о них — нехорошо!

Естественная циркуляция Естественная циркуляци воды позволяет не использовать насос для перекачки воды через радиатор кондиционера. Этого можно добиться следующим образом. Радиатор и бак должны иметь существенные размеры в высоту. Таким образом — воздух через радиатор будет проходит сверху вниз самостоятельно, за счёт охлаждения. Вода в радиаторе будет самостоятельно течь вверх за счёт нагревания воздухом. Вода в баке будет самостоятельно утекать в нижнюю точку радиатора по мере нагревания нижней воды в радиаторе. Вот така вот загогулина. Конечно, скорость циркуляции зависит от многих параметров (диаметр трубы, её гидродинамическое сопротивление, конструкция радиатора и т.д.), но, как мне кажется, можно добиться естественной циркуляции без особых проблем.

Хочу застолбить идею, ибо не нашёл подобного решения. Ссылки на решения приветствуются.

P.S. Это мой первый пост. Я буду рад любым конструктивным советам и по оформлению, и по техническим вопросам.

P.P.S. Как топик связан с IT? Да очень просто, проблема охлаждения летом более чем актуальна.

Берегите энергию!

habrahabr.ru

Автономный кондиционер с водяным конденсатором

 

Автономный кондиционер с водяным конденсатором предназначен в основном для использования в транспортных средствах в замкнутых герметичных объемах, где необходимо собирать выделяемую экипажем влагу и одновременно регулировать температуру воздуха. Это достигается тем, что в состав автономного кондиционера введены двухпозиционный регулятор расхода с приводом, нагревательный теплообменник, задатчики максимально допустимого и минимально допустимого значений температур воздуха, две схемы сравнения, два формирователя управляющих команд на закрытие и открытие регулятора соответственно, при этом датчик температуры подключен к одному входу упомянутых схем сравнения, а ко второму входу этих схем подключены выходы задатчиков максимально допустимого и минимально допустимого значений температур воздуха соответственно, выходы схем сравнения соединены с соответствующими входами формирователей управляющих команд на закрытие и открытие регуляторов, а их выходы - с приводом двухпозиционого регулятора. Техническим результатом является обеспечение непрерывного сбора влаги из атмосферы отсека и регулирование температуры выходящего из него воздуха для поддержания его в диапазоне комфортных значений без дополнительных затрат энергии. 1 ил.

Автономный кондиционер предназначен в основном для использования в замкнутых объемах обитаемых отсеков космических аппаратов, подводных лодок и наземных транспортных средств с герметичным объемом для экипажа, где необходимо собирать выделяемую экипажем влагу и одновременно регулировать температуру воздуха в герметичном объеме.

Известны различные типы системы регулирования температурно-влажностного режима замкнутых объемов, одной из разновидностью которых являются автономные кондиционеры. Принцип действия их практически одинаков, различаются они системами регулирования и температурным уровнем хладагента в испарителе. Такие системы приведены в книге В.Мааке, Г.Ю.Эккерт, Ж.Л.Кошпен. "ПОЛЬМАНН - Учебник по холодильной технике, изд. МГУ, 1998 г. стр. 326, в книге авторов М. Р. Барского и др. "Электрооборудование и кондиционирование воздуха пассажирских вагонов", Трансжелезнодориздат, 1963 г., стр. 165, и ряде других изданий. Регулирование температуры в камере осуществляется путем изменения расхода хладагента через испаритель-воздухоохладитель, что обеспечивает постоянство заданной температуры испарения в трубках этого теплообменника. Как правило, такие системы, аналогичные системам регулирования холодильного контура домашних холодильников, вызывают частые циклы включения и выключения компрессора. При этом компрессор выбирается исходя из максимально возможной нагрузки на камеру, тем самым его энергопотребление является также достаточно большим. При этом для оттаивания вымороженной на поверхности воздухоохладителя влаги компрессор выключают принудительно, что является одним из недостатков такой системы. Необходимо учитывать, что в период оттайки влажность воздуха в камере повышается. Типовая система регулирования температурно-влажностного режима, использукющая для регулирования температурно-влажностного режима датчик температуры воздуха в камере, представлена в упомянутой выше книге авторов В. Мааке, Г.Ю.Эккерт, Ж.Л.Кошпен "ПОЛЬМАНН - Учебник по холодильной технике"; изд. МГУ, 1998 г., на стр.217. В этой системе температура воздуха регулируется путем включения и выключения компрессора по сигналу от этого датчика. Недостатком систем этого типа является невозможность сбора влаги, а периоды остановки компрессора, а также повышение влажности воздуха в период оттайки. Одним из аналогов предлагаемого кондиционера является кондиционер БК-1500, устройство и принцип работы которого описаны на стр. 254-255 в книге О.Я.Кокорина "Установки кондиционирования воздуха", Москва, изд. Машиностроение, 1978 г. Работа холодильного компрессора осуществляется от команды датчика, контролирующего температуру воздуха в обслуживаемом помещении. При понижении внутренней температуры от контролируемого значения датчик воздействует на привод компрессора и останавливает его. При повышении внутренней температуры воздуха по команде от указанного датчика электродвигатель компрессора выключается. Прототипом заявляемого кондиционера выбран автономный кондиционер КВ1-17 с водяным конденсатором, описанным в книге О.Я.Кокорина "Установки кондиционирования воздуха", Москва, изд. Машиностроение, 1978 г., стр.247-249. Указанный кондиционер включает компрессор, водяной конденсатор, терморегулирующий вентиль, испаритель с вентилятором, двухполостной теплообменник и датчик температуры воздуха, установленный на входе в испаритель. Датчик температуры контролирует температуру воздуха в охлаждаемом объеме и при понижении температуры датчик подает команду на выключение компрессора, а при повышении температуры - на его включение. Недостатком прототипа является то, что в периоды остановки компрессора, которые при малой тепловой нагрузке могут достигать практически 50-60% суточного времени, влага, выделяемая в воздух замкнутого объема, не собирается на поверхности испарителя, что снижает комфортность пребывания человека в этом объеме. При использовании кондиционера такого типа на борту орбитальной космической станции "Мир" проявились крайне нежелательные следствия этого недостатка. Влажный воздух, попадая на холодные элементы конструкции станции, начинал конденсироваться, после чего частицы влаги в условиях невесомости перемещались в капельном виде в потоках воздуха, создаваемых вентилятором. Периодически возникала опасность попадания капельной влаги внутрь электронных приборов, обдуваемых вентиляторами, и выхода их из строя по причине короткого замыкания. При непрерывной работе кондиционера (принудительная работа с отключением канала регулирования) выделяемая в гермоотсеке влага постоянно конденсировалась в испарителе-воздухоохладителе, поэтому приведенная выше опасность устранялась, однако при этом температура воздуха в обитаемом объеме термоотсека снижалась ниже допустимого значения. Особый дискомфорт у членов экипажа вызывала холодная струя воздуха, выходящая из испарителя воздухоохладителя кондиционера. Для подогрева воздуха в процессе работы кондиционера на осушку воздуха экипаж был вынужден включать электронагревательные устройства, что накладывало ограничения на проведение в этот период времени энергоемких работ на борту станции. Задачей предлагаемого изобретения являлось создание автономного кондиционера, позволяющего регулировать температуру выходящего из теплообменника охлаждения и осушки воздуха при непрерывном процессе осушки воздуха в замкнутом объеме за счет использования тепла сжатого хладагента, т.е. без затрат дополнительной электроэнергии. Решение поставленной задачи достигается тем, что в состав кондиционера, содержащем компрессор, водяной конденсатор, терморегулирующий вентиль, испаритель, двухполостной теплообменник, одна полость которого связана с выходом водяного конденсатора и входом терморегулирующего вентиля, а другая полость связана с выходом испарителя и входом компрессора, и датчик температуры воздуха, введены двухпозиционный регулятор расхода с приводом, установленный на выходе из компрессора, нагревательный теплообменник, при этом один выход регулятора соединен с входом нагревательного теплообменника, другой выход регулятора подключен к выходу нагревательного теплообменника и входу конденсатора, нагревательный теплообменник установлен в воздушном канале на выходе из испарителя датчик температуры воздуха установлен по воздушному каналу на выходе из нагревательного теплообменника, введены также задатчики максимально допустимого и минимально допустимого значений температур воздуха, две схемы сравнения, два формирователя управляющих команд на закрытие и открытие регулятора соответственно, при этом датчик температуры подключен к одному входу упомянутых схем сравнения, а ко второму входу этих схем подключены выходы датчиков максимально допустимого и минимально допустимого значений температур воздуха соответственно, выходы схем сравнения соединены с соответствующими входами формирователей управляющих команд на закрытие и открытие регуляторов, а их выходы с приводом двухпозиционного регулятора. На фиг 1 изображен предложенный автономный кондиционер, где 1 - компрессор, 2 - водяной конденсатор, 3 - терморегулирующий вентиль, 4 - испаритель с вентилятором, 5 - двухполостной теплообменник, 6 - двухпозиционный регулятор, 7 - нагревательный теплообменник, 8 - задатчик минимальной допустимой температуры воздуха, 9 - задатчик максимально допустимой температуры воздуха, 10 - схема сравнения, 11 - схема сравнения, 12 - формирователь управляющей команды на открытие регулятора, 13 - формирователь управляющей команды на закрытие регулятора, 14 - привод регулятора, 15 - датчик температуры воздуха. Автономный кондиционер включает компрессор 1, на выходе которого установлен двухпозиционный регулятор 6 с приводом 14, при этом один выход регулятора 6 соединен с входом нагревательного теплообменника 7, другой выход регулятора 6 соединен с выходом данного теплообменника 7 и входом водяного конденсатора 2. Выход водяного конденсатора 2 соединен через одну из полостей теплообменника 5 с входом терморегулирующего вентиля 3, а выход терморегулирующего вентиля 3 соединен с входом испарителя 4 с вентилятором, причем выход испарителя 4 через другую полость теплообменника 5 гидравлически связан с входом компрессора 1. По воздушному каналу нагревательный теплообменник 7 установлен на выходе испарителя 4 с вентилятором, а датчик температуры воздуха 15 установлен на выходе воздуха из нагревательного теплообменника 4. Датчик температуры воздуха 15 электрически подключен к одному из двух входов схем сравнения 10 и 11, при этом ко второму входу схемы сравнения 10 электрически подключен выход задатчика минимально допустимой температуры воздуха 8, а ко второму входу схемы сравнения 11 подключен выход задатчика максимально допустимой температуры воздуха. Выход схемы сравнения 10 электрически соединен с входом формирователя управляющей команды 13 на закрытие регулятора 6, а выход схемы сравнения 11 соединен с формирователем управляющей команды 12 на открытие регулятора 6, при этом выходы этих формирователей соединены с приводом 14 двухпозиционного регулятора. Кондиционер работает следующим образом. Для поддержания заданного влажностного режима с постоянным выделением влаги компрессор 1 работает непрерывно в течение всего периода активного выделения влаги, например в течение всего рабочего дня экипажа. Сжатые в компрессоре 1 пары хладагента, например R218, поступают на вход двухпозиционного регулятора 6, после которого в зависимости от температуры воздуха на выходе из кондиционера, измеренной датчиком температуры 15, поступают либо непосредственно в водяной конденсатор 2 (положение регулятора "закрыто"), либо сначала проходят через нагревательный теплообменник 7 (положение регулятора "открыто") и лишь затем поступают в водяной конденсатор 2. В конденсаторе 2 пары хладагента конденсируются за счет его охлаждения, например теплоносителем контура системы термостатирования оболочки гермоотсека. Из конденсатора 2 жидкий хладагент через одну из полостей рекуперативного теплообменника 5 поступает в терморегулирующий вентиль 3, где происходит его дросселирование с понижением температуры, после которого он попадает в испаритель 4 с вентилятором. В этом теплообменнике хладагент охлаждает и осушает проходящий через него воздух, при этом сам хладагент испаряется и его пары проходят через другую полость теплообменника 5, охлаждая жидкость, поступающую на вход терморегулирующего вентиля 3. При этом пары хладагента подогреваются. Из теплообменника 5 подогретые пары засасываются компрессором 1. Поток воздуха, создаваемый вентилятором через теплообменную поверхность испарителя 4, имеющую температуру ниже точки росы, охлаждается, при этом влага из него конденсируется на поверхности теплообменника и удаляется системой сбора конденсата. Осушенный и охлажденный воздух попадает затем в нагревательный теплообменник 7, где при его низкой температуре подогревается до необходимого комфортного значения. Датчик температуры воздуха 15 измеряет температуру выходящего из нагревательного теплообменника 7 воздуха, при этом, если намеренное значение температуры воздуха выходит за минимальнодопустимый диапазон, устанавливаемый задатчиком минимально допустимой температуры воздуха 8, например, 15oC, это значение через схему сравнения 11 и формирователь 12 выдает управляющее воздействие на привод 14 регулятора 6, после чего регулятор открывается и нагретые до 50 - 60oC пары хладагента поступают в нагревательный теплообменник, который, в свою очередь, подогревает осушенный воздух. При повышении температуры воздуха выше максимально допустимого значения, например 25oC, сигнал от датчика 5 попадает в схему сравнения 10, где сравнивается с значением максимально допустимой температуры, выдаваемым задатчиком 9, после чего формирователь 13 выдаст управляющую команду на привод 14 регулятора для его закрытия и подогрева воздуха не происходит. Предложенный кондиционер позволяет полностью выполнить поставленную задачу, а именно обеспечить непрерывный сбор влаги из атмосферы отсека и поддержание температуры выходящего из испарителя воздуха в диапазоне комфортных значений. При этом не требуется дополнительной электроэнергии, поскольку в системе используется тепло, выделяемое в холодильном цикле. Данный автономный кондиционер в полном объеме реализовал при проектировании и изготовлении системы терморегулирования служебного модуля новой международной орбитальной станции, при этом использованы все комплектующие отечественного производства.

Формула изобретения

Автономный кондиционер с водяным охлаждением, содержащий компрессор, водяной конденсатор, терморегулирующий вентиль, испаритель с вентилятором, двухполостной теплообменник, одна полость которого связана с выходом водяного конденсатора и входом терморегулирующего вентиля, а другая полость соединена с выходом испарителя и входом компрессора, датчик температуры воздуха, отличающийся тем, что в него введены двухпозиционный регулятор расхода с приводом, установленный на выходе из компрессора, нагревательный теплообменник, при этом один выход регулятора соединен с входом нагревательного теплообменника, другой выход регулятора подключен к выходу нагревательного теплообменника и входу водяного конденсатора, нагревательный теплообменник установлен в воздушном канале на выходе из испарителя, датчик температуры воздуха установлен по воздушному каналу на выходе из нагревательного теплообменника, введены также задатчики максимально допустимого и минимально допустимого значений температур воздуха, две схемы сравнения, два формирователя управляющих команд на закрытие и открытие регулятора соответственно, при этом датчик температуры подключен к одному входу упомянутых схем сравнения, а ко второму входу этих схем подключены выходы задатчиков максимально допустимого и минимально допустимого значений температур воздуха соответственно, выходы схем сравнения соединены с соответствующими входами формирователей управляющих команд на закрытие и открытие регуляторов, а их выходы - с приводом двухпозиционного регулятора.

РИСУНКИ

Рисунок 1

www.findpatent.ru

Тепло от кондиционера - Журнал АКВА-ТЕРМ

За кондиционером на бытовом уровне прочно закрепилась репутация устройства, работающего в основном на охлаждение воздуха в помещении. Функция обогрева рассматривается при этом как дополнительная. Однако сплит-система, работающая в режиме теплового насоса (ТН), может нагревать не только воздух в помещении, но и воду. А при кондиционировании воздуха хладон (фреон) нагревается до 55–60 °С. Обычно это тепло просто рассеивается во внешней среде. Но в последнее время на рынке появились приборы, в которых предусматривается использование этой энергии для горячего водоснабжения или отопления.

Подписаться на статьи можно на главной странице сайта.

Реверсивный кондиционерИнверторный кондиционер DaikinДля того чтобы кондиционер стал работать на обогрев, в принципе, достаточно изменить направление термодинамического цикла. Модели, у которых наряду с основной функцией предусмотрена и возможность нагрева воздуха в помещении, – не редкость. Они стоят дороже, но в межсезонье (осенью и весной) могут заменить обогреватель. Такой кондиционер нагревает воздух в помещении теплом, забираемым извне: имеет место тот же процесс, что и при охлаждении, но наружный и внутренний блоки кондиционера как бы меняются местами. Соответственно, как и в режиме охлаждения, потребляемая аппаратом мощность может быть в три и более раз меньше мощности обогрева. Обычно при температуре наружного воздуха ниже –5 °С включать кондиционер не рекомендуется: изменяются физические характеристики фреона и компрессорного масла. «Холодный» компрессор может выйти из строя при старте, но и при удачном запуске его износ будет выше допустимого. Кроме этого, при отрицательных температурах замерзает сливное отверстие дренажного шланга, и весь конденсат начинает течь в помещение. Поэтому для предотвращения поломки некоторые модели кондиционеров автоматически отключаются, если температура на улице опустилась ниже определенной отметки.  Но разработаны кондиционеры, адаптированные к зимним условиям. Так, минимальная температура среды для работы на обогрев инверторных кондиционеров FTXG-E/RXG-E производства компании Daikin (Япония) составляет –15 °С, а неинверторных – –10 °С. (Мощность охлаждения и нагрева инверторного кондиционера можно изменять за счет частотного регулирования работы привода компрессора. Это позволяет снизить потребление электроэнергии в среднем на 30 % и более точно поддерживать заданную температуру.) Сплит-системы японских компаний Toshiba рассчитаны на обогрев при температуре окружающей среды до –15 °С, Sharp – до –8 °С, Panasonic – до –5 °С. Инверторные модели корейских фирм LG эффективны до –15 °С, неинверторные – до –10 °С, Samsung (модели Monte) – до –15 °С (но при использовании фреона R-22 – только до –5 °С).  Существуют и модели, которые рассчитаны на работу при более низкой температуре и при этом могут использоваться как довольно дорогие системы отопления. Например, кондиционеры серии FTXR-E/RXR-E фирмы Daikin работают при наружной температуре до –20 °С, японские Hitachi Premium XH, Cut Out и Air Exchanger – до –20 °С. А сплит-системы серии Zubadan компании Mitsubishi (Япония) – даже до –25 °С. Компания позиционирует это оборудование как ТН, целенаправленно предлагая его для обогрева объектов. Использование практически любого кондиционера в течение всего года возможно благодаря встраиваемому в него дополнительному адаптационному устройству – всесезонному блоку, который осуществляет подогрев дренажа, картера компрессора и управляет работой вентилятора наружного блока. В этом случае возможна эксплуатация сплит-системы при температурах наружного воздуха до –15…– 25 °С. Однако и у адаптированного кондиционера при понижении температуры уменьшается КПД. Так, при –18 °С он становится меньше примерно втрое, по сравнению с номинальным. Поэтому обогреваться кондиционером имеет смысл осенью и весной, когда отопление еще не включили или уже выключили, а на улице холодно. При температуре наружного воздуха ниже +5 °С внешний блок кондиционера может покрыться слоем инея или льда, что приводит к ухудшению теплообмена или даже к поломке вентилятора. Предотвратить это может такая функция как автоматическое размораживание. Система управления следит за условиями работы кондиционера и в случае риска обледенения периодически запускает его на 5–10 мин в режиме охлаждения без включения вентилятора внутреннего блока, при этом теплообменник наружного блока нагревается и оттаивает.

Рекуперация теплаМультизональная система GreeКондиционеры с рекуперацией тепла комплектуются емкостью, в которой аккумулируется вода, нагреваемая хладоном в теплообменнике. Такие сплит-системы, в основном канального или зонального типов, называются «кондиционеры с функцией ГВС». В настоящее время на рынке представлены преимущественно модели, относящиеся по мощности к верхней границе бытового сегмента (при работе на охлаждение – 10 кВт), полупромышленным и промышленным системам. Но сама идея утилизации отводимого избыточного тепла настолько привлекательна, что кондиционеры с функцией нагрева воды уже появляются и на рынке менее мощной техники. Компанией Ruud (США) разработаны серии кондиционеров и чиллеров SSQ. Данное оборудование способно одновременно с созданием комфортной атмосферы в помещении обеспечить ГВС. Для более экономичной работы блок имеет возможность ступенчатого регулирования. При этом кондиционеры с производительностью по холоду 10,2–81,0 и теплу 11,2–87,0 кВт могут реализовывать следующие схемы работы: «Охлаждение», «Нагрев», «Только ГВС», «Охлаждение и ГВС», «Нагрев и ГВС». Ряд моделей комплектуется встроенным двухконтурным газовым котлом, осуществляющим теплоснабжение при температурах наружного воздуха ниже –10 °С, т.е. тогда, когда использование ТН становится экономически нерентабельным. Кондиционеры с рекуперацией тепла SHRM (Super Heat Recovery Multi) фирмы Toshiba могут рассматриваться как ступень развития зональных VRF-систем. Если в обычном двухтрубном кондиционере все внутренние блоки работают одновременно только на охлаждение или на обогрев, и его энергоэффективность зависит лишь от заложенных конструкторами характеристик, то при использовании трехтрубных систем появляются дополнительные резервы для экономии энергии. Работа классической системы кондиционирования в режиме охлаждения подразумевает перенос тепла от воздуха в помещении к более нагретой среде, например, воздуху на улице, при совершении работы (расход энергии на сжатие хладагента компрессором). В трехтрубной системе каждый внутренний блок может функционировать в своем режиме. Причем именно тогда, когда одни внутренние блоки охлаждают, а другие обогревают, и проявляется основное достоинство таких систем – рекуперация тепла: забираемое из охлаждаемых помещений, оно не сбрасывается в атмосферу, а переносится туда, где требуется обогрев. Для осуществления этого процесса в систему кондиционирования добавляются устройства FS (Flow selector – распределители потоков). Они представляют собой компактные модули с электронными клапанами, которые задают режим работы теплообменника внутреннего блока. К блоку FS подводятся три трубы системы с рекуперацией тепла, а выходят из него уже две трубы, подключаемые к внутренним блокам. Для каждого из них требуется отдельный распределитель потоков. В зависимости от числа внутренних блоков, работающих на охлаждение или обогрев, система выбирает приоритетный режим функционирования внешнего блока и осуществляет распределение потоков хладона. Трехтрубные системы кондиционирования могут работать как в режиме только охлаждения, так и 100 % обогрева, но в этом случае их энергоэффективность будет несколько меньше, чем у стандартных, – за счет более сложной сети и дополнительных элементов. Однако такие «100-процентные» режимы в среднем занимают не более 1/5 общего времени работы кондиционера. Все остальное время потребитель может экономить до 50 % электроэнергии за счет рекуперации тепла. FS-распределитель весит 5 кг и не требует отвода дренажа. От внутреннего блока он может монтироваться на расстоянии до 15 м. В настоящее время компания Toshiba выпускает уже вторую, усовершенствованную серию систем с рекуперацией тепла. Она построена по модульному принципу и может состоять из трех внешних блоков суммарной производительностью до 84 кВт при числе внутренних блоков – до 48. Все внешние блоки комплектуются двумя идентичными, независимыми инверторными компрессорами двухроторного типа. Компания «Афрос» (Украина) также предлагает ряд моделей сплит-систем канального типа с функцией ГВС, собранных на базе японских компрессоров, мощностью 5,1–8,5 и 5,6–17,5 кВт по охлаждению и нагреву соответственно. Они реализуют режимы только обогрева, охлаждения воздуха, нагрева воды, а также ее нагрева и охлаждения/обогрева помещения. В бытовом секторе предложение кондиционеров с функцией ГВС пока невелико, но и здесь «лед тронулся». Так, в апреле 2010 г. китайская компания Gree Electric Appliances представила на российском рынке мультизональную систему Home-GMV, совмещающую функции кондиционера и водонагревателя. Ее максимальная энергоэффективность достигается при одновременной работе в режиме охлаждения воздуха и ГВС. Это стало возможным благодаря гидромодулю, включающему в себя теплообменник «хладон/вода» и насос. Фреон отдает тепло, нагревая воду до 60 °С. Это позволяет не только установить комфортную температуру в помещениях, но и обеспечить ГВС односемейного дома или квартиры. По словам разработчиков, использование ТН для нагрева воды делает систему в четыре раза экономичнее электрического водонагревателя, а при одновременном охлаждении воздуха – в шесть раз. Новинка оснащена инверторным компрессором, который изменяет свою производительность при частичной нагрузке, т.е. когда включены не все внутренние блоки. Изготовитель предлагает четыре модификации наружных блоков мощностью 10–16 кВт. Внутренние блоки могут быть настенными, напольно-потолочными, кассетными и канальными. Их холодопроизводительность – от 2,2 до 14,0 кВт. Система Home-GMV эффективно функционирует при температуре на улице от –15 до +48 °С. При более низких температурах для нагрева воды используется встроенный в водяной бак электронагреватель. Емкость бойлеров – от 250 до 400 л. Компания Mitsubishi также приступает к производству нового прибора для нагрева воды PWFY-P100-E-BU. Он имеет теплопроизводительность 12,5 кВт, потребляя всего 2,48 кВт электроэнергии, и может быть использован только в составе систем с утилизацией тепла. При этом температура наружного воздуха изменяется в диапазоне от –20 до 32 °С. Расход воды – 0,60–2,15 м3/ч. Используя энергию теплового насоса и рекуперативное тепло от системы кондиционирования воздуха City Multi R2, новинка может нагревать воду до 70 °С.

С. Трехов Журнал «Аква-Терм» №6 (58) 2010

 

Опубликовано: 12 марта 2012 г.

вернуться назад

Читайте так же:

aqua-therm.ru

Фанкойл - кондиционер работающий на воде

Фанкойл — это теплообменник с вентилятором. Он забирает тепло или холод от теплоносителя и нагревает или охлаждает помещение. Существует большое разнообразие фанкойлов по мощности, конструктивному исполнению, способу управления и внешнему виду.

konder-2

Фанкойл может устанавливаться на полу, подвешиваться на стене или потолке, встраиваться в воздуховоды за подшивным потолком. Но в любом случае фанкойл состоит из одинаковых по назначению составных элементов. Теплообменник с алюминиевыми ребрами, прикрепленными к змеевикам из медных трубок, по которым подаётся холодная или горячая вода. Змеевик с одной стороны имеет муфты для соединения с трубопроводами и воздушные клапаны для выпуска воздуха при заполнении системы водой. Змеевик теплообменника имеет два или три ряда. Фанкойл с одним теплообменником называется двухтрубным.

Иногда в фанкойл может устанавливаться дополнительный теплообменник или дополнительный ряз змеевика с отдельными соединительными муфтами для подключения к независимому источнику горячей воды системы центрального отопления. Такой фанкойл называется четырёхтрубным.

  • Вентилятор — тангенциального типа для фанкойлов малой мощности или центробежного типа для фанкойлов средней или большой мощности. Равномерно распределяет поток по всей длине фанкойла и работает с малым уровнем шума.
  • Электродвигатель — роторного типа, самоохлаждаемый. Как правило, электродвигатель может иметь несколько фиксированных скоростей вращения или иметь плавное регулирование скорости.
  • Поддон для сбора конденсата — обеспечивает сбор и слив конденсата с теплообменника при вертикальной или горизонтальной установке фанкойла. иногда предусматривается дополнительный поддон для сбора конденсата с соединительных муфт и подсоединённых к ним частей трубопроводов.
  • Воздушный фильтр — легкосъёмный, моющийся фильтр с открытыми ячейками, пригодными для повторного использования. Размещается в раме и фиксируется непосредственно в специальных направляющих на корпусе фанкойла.
  • Электронагреватель — может устанавливаться на выходе фанкойла для повышения эффективности работы фанкойла в режиме обогрева.
  • Управление фанкойлом — может выполняться вручную или автоматически с помощью термостата.

При ручном управлении скорость вентилятора задаётся (плавно или ступенчато) с пульта управления, установленного на самом корпусе фанкойла, на стене или с помощью дистанционного пульта управления.

При автоматическом управлении замеряется температура воздуха на входе в фанкойл или температура в помещении и термостат включает вентилятор с заданной скоростью, или выключает. Иногда применяется плавное регулирование скорости.

Необходимо отметить, что в обоих случаях управления (скоростью вентилятора или его включением-отключением) через фанкойл всегда имеет определённый расход теплоносителя. Поэтому даже при выключенном вентиляторе фанкойл продолжает, хоть и с малой мощностью, охлаждать или обогревать помещение. Ситуация усложняется, если через фанкойл проходит воздух от центрального кондиционера или приточной установки. В этом случае при выключении вентилятора фанкойла в помещение продолжает поступать холодный воздух.

Для исключения этого неприятного явления рекомендуется устанавливать перед фанкойлом трёхходовой клапан, перепускающий теплоноситель мимо фанкойла.

conditionery.ru

Самодельный кондиционер своими руками: руководство и видео

Современные кондиционеры имеют существенную стоимость и доступны далеко не всем, в связи с чем появилась альтернатива — самодельный кондиционер. Как показывает практика, подобные агрегаты хоть и далеки от идеала, но могут какое-то время спасать от жары.

как сделать самодельный кондиционер

Содержание статьи:

Устройство и принцип действия кондиционера

Чтобы осуществить изготовление кондиционера в домашних условиях, для начала разберем, как работает обычный бытовой охладитель. Он состоит из двух теплообменников, компрессора, дроссельного устройства и двух вентиляторов.

Теплообменник, находящийся внутри помещения, отбирает теплоту у проходящего через него воздушного потока, в результате чего последний поступает обратно в комнату охлажденным. Хладагент переносит отнятое тепло по трубкам во второй радиатор, который передает его в окружающую среду.

Ниже на схеме показан принцип работы кондиционера.

Устройство и схема работы кондиционера

Устройство кондиционера

Эффективность бытовых и промышленных кондиционеров основывается на процессах парообразования и конденсации, сопровождающихся обменом большого количества теплоты.

Чтобы в этом разобраться, достаточно вспомнить школьный курс физики. Количество энергии, затрачиваемой на нагрев либо охлаждение вещества, характеризуется его удельной теплоемкостью. Но есть и дополнительные затраты теплоты, идущие на осуществление перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое, и эти затраты весьма существенны. Жидкость нагревается до кипения с помощью определенного количества теплоты, после чего переходит в пар, на что уходит дополнительная энергия, называемая удельной теплотой парообразования. При остывании пар конденсируется, выделяя эту же энергию обратно.

Домашний кондиционер забирает теплоту для вскипания хладагента из комнатного воздуха. Компрессор, создающий в закрытой системе давление, перемещает его через дроссель во второй теплообменник, где хладагент конденсируется под воздействием потока наружного воздуха, которому и отдает тепловую энергию.

Пример: чтобы нагреть 1 литр воды на 1 ºС, потребуется 4.187 кДж теплоты, а на испарение этого же количества надо целых 2256 кДж. Вот откуда берется КПД 300% у холодильных установок.

Виды самодельных кондиционеров

Самодельные кондиционеры отличаются простотой, но работают по разным принципам. Условно их можно разделить на следующие группы:

  • домашний кондиционер из холодильника, бывшего в употреблении;
  • охладитель, работающий на проточной воде;
  • кондиционер, использующий лед, замороженный в другом устройстве.

Перед тем как сделать кондиционер из подручных средств, нужно выбрать для себя самый удобный из 3-х предложенных вариантов, а для этого рассмотрим их принцип действия. Первый в списке агрегат – единственный, который функционирует по традиционной эффективной схеме «испарение – конденсация». И то, потому что для его изготовления берется вся начинка от старого холодильника: компрессор, наружный теплообменник – конденсор и морозильная камера, являющаяся испарителем.Подобный кондиционер можно изготовить своими руками. В охлаждаемую комнату помещают испаритель, предварительно установив с его задней стороны осевой бытовой вентилятор. Трубку с фреоном пропускают сквозь стену и присоединяют к конденсору и компрессору, смонтированным в смежном помещении. При необходимости можно взять 2 комплекта теплообменного оборудования, как показано на видео.

 

Недостатки изготовления кондиционера из старого из старого холодильника:

  1. Отличия в конструкции скажутся и на эффективности работы, так как холодильник изначально рассчитан на поддержание низкой температуры в небольшом закрытом пространстве.
  2. В силу вышесказанного компрессор этого устройства никогда не остановится, а в таком режиме он долго не прослужит. Разве что система охлаждения будет дополнительно автоматизирована с помощью датчиков температуры воздуха и блока управления питанием.

Кондиционеры, использующие холод воды и льда

Взяв обычный автомобильный радиатор и бытовой вентилятор, можно собрать кондиционер на воде. К его патрубкам придется изготовить переходники для подключения шлангов с проточной водой, а вентилятор закрепить сзади.

Кондиционер из радиатораНужно только организовать его питание напряжением 12 В.

Через радиатор протекает холодная вода, отбирая тепло у воздуха, нагнетаемого вентилятором. Подобный аппарат трудно назвать кондиционером, скорее это простой охладитель воздуха, поскольку интенсивность остывания воздуха напрямую зависит от температуры воды. Такие применяются в промышленной вентиляции, только питательную воду охлаждают для них специальные установки – чиллеры. В домашних же условиях воду охладить нечем, придется брать какую есть, из-под крана. По поводу этого варианта следует отметить, что идея неплохая, слабое место есть только одно, но существенное – невозможность обеспечить питательную воду низкой температуры. Понятная инструкция, как сделать кондиционер своими руками на воде, представлена на видео.

Третий вариант – это самый простой кондиционер, охлаждающий воздух с помощью готового льда. В плотно закрывающейся емкости из пластика проделывают 2 отверстия: одно для вентилятора, второе – для выходного воздушного патрубка. Емкость заполняется льдом, закрывается, и вентилятор нагнетает внутрь нагретую воздушную смесь из комнаты. Последняя быстро остывает, омывая лед, и выходит обратно через патрубок. Подобным способом также делают кондиционеры для автомобиля. Одна дополнительная рекомендация: емкость изнутри лучше оклеить листовым пенополистиролом.

Некоторые умельцы приспосабливают бытовой охладитель под автомобильный кондиционер, так как установить штатный выйдет дороже. Операция достаточно трудоемкая и непростая, но дает некоторое преимущество: работа холодильной установки не зависит от двигателя.

Рекомендуем:

venteler.ru

Кондиционер | Мастер-класс своими руками

Для начала надо четко осознать, что бортовая сеть авто имеет напряжение 12 вольт (грузовики не берем - пусть жарятся там). Самый доступный способ подключиться к бортовой сети - гнездо прикуривателя.

Берется старенький всеми забытый контейнер (сумка-холодильник),

салонный радиатор печки (подходящий по размеру),

погружной насосик, пару вентиляторов (размер так же имеет значение), трубочки, проводочки, и старый зарядник для мобилы.

Укрепляем насос на дне контейнера. кстати насос можно взять аквариумный или из бочка омывателя стёкл автомобиля. Протягиваем провода наружу.

В крышке сумки-холодильника делаем изнутри квадратный вырез, а снаружи два круглых под вентиляторы. Привинчиваем вентияторы, объединяем их проводку.

На внутреннюю сторону крышки укрепляем радиатор(патрубками вниз). Можно посадить на силикон.

Для удобства крышку приделываем к корпусу рояльной петлей (валялась в гараже).

Соединяем выход насоса со входом радиатора на крышке. На выход радиатора можно тоже какой-нть шланг приделать, чтобы вода не сильно журчала. Все проводочки подводим к проводам бэушного зарядника и вся эта Система готова к подключению к прикуривателю!

Как это все работает?

В коонтейнер засыпается лед (можно аккумуляторы холода), заливается вода. При включении насос начинает перекачивать холоднуюю воду из резервуара в радиатор, а вентиляторы выдувают охлажденный воздух наружу. Экологично? 100% Экономно? 100% Эффективно - да, но только около часа, потомнадо засыпать новый лед. Эту систему можно спроецировать на бОльшие размеры-объемы. Причем можно использовать и в помещении (тогда уж можно сделать и 220В).

USB кондиционер

Жаркая пора. Но во многих домах или офисах к сожалению нет кондиционеров, и поэтому приходится сидеть и изнывать от жары. Но выход есть! Можно сделать очень простенький USB кондиционер из подручных средств.

Нам понадобится:

1) Ненужный CD\DVD диск

2) Емкость (пластиковая, металлическая, без разницы)

3) Несколько шурупов или палочек

4) Куллер, или иной вентилирующий девайс

5) USB-шнур

Устройство: 

1) В изготовлении такого кондиционера нет ничего сложного. Возьмите вашу емкость, и зрительно разделите ее на 3 части.

2) Возьмите диск, и насверлите\наковыряйте в нем много-много отверстий. А если у вас есть металлическая сетка,ненужное сито то можно использовать его.

3) Вставьте это наше получившееся сито на расстоянии 1\3 от дна.

4) В этой нижней части с боку стакана проковыряйте отверстий - в них будет поступать теплый воздух.

5) сверху на сито положите льда. При таянии все это будет стекать в нижний отсек, и эту воду потом можно будет просто слить.

6) Ну и заключительный шаг - сверху всей этой конструкции нужно закрепить куллер, дующий наружу. Я для него прорезал в крышке квадратную дыру, и просто закрепил клеем на ней, и закрыл крышку.

7) Осталось только прицепить USB-шнур к проводу. Для этого обрежьте конец, который нужно цеплять к венитлятору, и подцепите к контактам красный и черный провода.

Кондиционер своими руками

Автономный испарительный кондиционер предназначен для жилых и общественных помещений площадью до 30 кв. м. В зимний период, когда относительная влажность воздуха понижена, кондиционер применяется для увлажнения воздуха. В летний период можно установить его в окне, он одновременно усилит вентиляцию и охладит воздух. Схема работы кондиционера проста. 

Воздух поступает в него через решетку, в масляном фильтре очищается от пыли, проходит через увлажнитель и через направляющую решетку подается в помещение. Осевой вентилятор (производительностью 300 куб. м./час) иногда шумит, что раздражает. Для снижения шума в электрическую схему вентилятора последовательно с ним включена электрическая лампа или другое сопротивление. Мощность лампы подобрана так, чтобы шум был минимальным. Если включена лампа, отверстие служит индикатором работы кондиционера. 

Увлажнитель кондиционера представляет собой короб, сквозь который пропущены гигроскопические фитили из марли, батиста и т.п. Диаметры отверстий для фитилей - 3 мм, шаг - 5 мм. В поперечном сечении короба - 8 рядов отверстий. 

На коробе на подставке - бачок емкостью 1,5-2 л. В бачок наливается вода. По фитилям она спускается из бачка вниз, по пути испаряется, увлажняя воздух, а не успевшая испариться скапливается в поддоне. После опорожнения бачка вода из поддона по фитилям поднимается вверх и опять испаряется. Чтобы фитили не гнили, включать кондиционер лучше только после полного испарения воды. 

Масляный фильтр - это деревянная рамка, к которой крепится проволочная сетка. Размер ячейки сетки 1х1 мм. Сетка смазывается вазелиновым маслом. Когда фильтр загрязнится, промойте его горячей водой (1-2 раза) в месяц. 

Испарительный кондиционер опробован в нескольких квартирах и дал положительный эффект. 

ОХЛАДИТЕЛЬ-УВЛАЖНИТЕЛЬ. Принцип действия комнатного охладителя-увлажнителя основан на потребности большого количества тепла для испарения воды. В поддон (8), установленный горизонтально, наливается около 3 литров воды. 

Встроенные в поддоне секции из гигроскопического материала (можно применять обычную ткань для полотенец) постоянно впитывают воду, а поставленный (со стороны улицы) перед секциями комнатный вентилятор непрерывным потоком воздуха постоянно их осушает. Устройство устанавливается в форточке. При этом разница температур на входе и выходе - примерно 10 градусов, а расход воды (для климата Средней Азии) примерно 1 литр в час. Забор воздуха можно сделать как с улицы, так и из комнаты, регулируя заслонками. Для направления потока воздуха имеются жалюзи (12), а для заливки воды - лючок (13). Пыль, поступающая с воздухом, оседает в поддоне. Для изготовления этого устройства можно применить деревянные бруски и прессованый и хорошо окрашенный картон или фанеру.

sdelaysam-svoimirukami.ru


Смотрите также