Classificació dels sistemes de climatització i les seves característiques

Els sistemes d’aire condicionat, o SCR en breu, estan dissenyats per crear unes condicions tèrmiques confortables per a una persona o equipament d’una habitació. Us permeten crear un microclima favorable tant en temps càlid com fred mitjançant una màquina de refrigeració que funciona amb freó.

L’aire condicionat de confort inclou la preparació essencial de l’aire: refrigeració, escalfament, deshumidificació, humidificació, filtració, ionització, etc. Mantenir els paràmetres especificats és gairebé independent dels paràmetres de l’aire atmosfèric i de les seves fluctuacions. Les úniques excepcions són els casos d’utilitzar SCR a valors de temperatura inacceptables al carrer, que van ser determinats pel fabricant de l’equip.

Si considerem amb més detall la finalitat dels sistemes de climatització, es poden dividir en dos grups:

• SLE còmode: manté els paràmetres bàsics d’aire (temperatura, humitat, neteja) que compleixen les normes sanitàries i higièniques;
• SCR tecnològic: manté els paràmetres d’aire requerits en una sala tècnica o de producció determinada.

Per exemple, una de les tasques d’un sistema de climatització d’un apartament és mantenir un nivell d’humitat normal. El mateix 20% és el límit inferior de la norma, quan s’assoleix la pell humana i les membranes mucoses, i el 70% és el límit superior, en què l’intercanvi de calor del cos amb l’entorn es redueix significativament, el treball de la el sistema cardiovascular es deteriora, comencen els mals de cap i la manca d’oxigen. L’aire condicionat manté els nivells mitjans d’humitat tant a l’estiu com a l’hivern: al voltant d’un 40-60%.

Les LES tecnològiques creen condicions confortables per als equips de producció. Per exemple, la fiabilitat d’ordinadors potents s’assegurarà mitjançant sistemes de precisió capaços de controlar la temperatura, la humitat i la mobilitat de l’aire amb una precisió del 0,5%.

No tothom sap que el propòsit d’un sistema de climatització també és mantenir un nivell acceptable de diòxid de carboni en una habitació.

Als hospitals infantils, oficines, botigues i apartaments, els indicadors difereixen notablement, per tant, s’instal·len tipus completament diferents de sistemes de climatització en aquestes institucions.

La composició normal del gas de l'aire la poden proporcionar els condicionadors d'aire capaços de dur a terme un flux regular d'oxigen a l'habitació, és a dir, augmentar la freqüència d'intercanvi d'aire. L’excés o la manca de diòxid de carboni a l’organisme té un efecte perjudicial per a la salut.

En general, la classificació de LES és molt diversa. Es poden dividir segons diferents criteris:

• basat en el principi d’ubicació en relació amb l’àrea de servei: local i central;
• segons el principi de funcionament: recirculació, flux directe i combinat;
• pel nombre de locals amb servei: una o més zones;
• pel nombre de reguladors de paràmetres d'aire de sortida: un i dos tubs.

Aquesta no és una llista completa de classificacions. Molts autors de llibres temàtics tenen diferents punts de vista sobre aquesta qüestió i presenten les seves pròpies versions de la divisió del LES en classes.

Tipus i dispositiu de condicionadors d'aire

Si parlem dels tipus de sistemes de climatització, hi ha una gran varietat, ja que hi ha dispositius per a un apartament, dispositius per a edificis d’oficines i unitats per a locals industrials.L’automatització dels sistemes de climatització en aquest cas s’aconsegueix mitjançant l’ús d’equips addicionals.

Es poden fabricar en forma de monobloc o un dispositiu de dos components: un sistema dividit. Els primers tenen en un cas tots els elements que asseguren el moviment del freó al llarg del circuit de refrigeració. En aquest darrer, les parts més sorolloses s’extreuen a la unitat exterior, situada a l’exterior, i a la unitat interna (d’habitació) hi ha filtres, un ventilador, un radiador evaporatiu, de vegades una placa de control i altres parts silencioses.

El dispositiu de qualsevol SCR que funcioni amb freó assumeix la presència d’elements tan importants com:

• un compressor que comprimeix i aspira el refrigerant;
• bescanviadors de calor evaporatius i de condensador, a través dels quals l'energia calorífica es transfereix del freó al medi ambient;
• ventiladors que proporcionen bufat d’intercanviadors de calor;
• filtres de neteja mecànics + sovint filtres fins;
• tauler de control responsable del funcionament de tots els aparells electrònics;
• regulador de cabal (vàlvula d’expansió o tub capil·lar) per dosificar refrigerant líquid del condensador a l’evaporador;
• Vàlvula de 4 vies en aparells d'aire condicionat "càlids", que redirigeix ​​el refrigerant en l'altra direcció.

El disseny d’un sistema de climatització industrial és molt més complex. El mateix refrigerador pot tenir diverses files de ventiladors o diverses vàlvules de 3 vies que canvien la direcció del flux d’aigua d’un refrigerador refrigerat per aigua.

Aquí es mostra el diagrama esquemàtic més senzill d’un sistema de climatització. Reflecteix tots els components principals del cicle de refrigeració per compressió, juntament amb les comunicacions de connexió.

En gairebé tots els SCR, el diagrama de circuits és idèntic. El cicle de refrigeració també es pot representar gràficament, tal com es mostra a la figura. Aquí, la part esquerra de la corba és l’estat del líquid saturat, la dreta és l’estat del vapor saturat. En el punt d’unió, el freó pot estar en qualsevol estat.

Condicionadors domèstics SCV

Com ja s’ha esmentat, hi ha sistemes de climatització per a locals residencials (es tracta de sistemes dividits domèstics i industrials) per satisfer les necessitats de producció o d’altres instal·lacions industrials i tecnològiques. Hi ha els sistemes anomenats semiindustrials o comercials que s’instal·len a oficines, botigues, edificis administratius i altres equipaments públics.

Els sistemes d’aire condicionat d’un apartament inclouen sistemes de separació de paret, terra-sostre, casset, canal i columna, així com monoblocs de finestres i mòbils, que es diferencien pel disseny de la unitat interior. També s’utilitzen sovint com a dispositius semi-industrials, però només amb un rang de potència augmentat. L’aparell de refrigeració domèstic més popular és la divisió de paret, però la seva capacitat és limitada, ja que els usuaris d’aparells domèstics no necessiten un raig fort d’aire refredat.

En sistemes dividits, el compressor es troba en una unitat externa, de manera que el funcionament d’aquests dispositius és completament silenciós. Si hi ha diverses unitats interiors connectades a cables elèctrics externs i una línia de freó, ja estem parlant d’un sistema de climatització multipartit. Una unitat exterior pot connectar de 2 a 9 unitats interiors.

Sistemes de climatització VRV i VRF

Hi ha sistemes multizona que només funcionen amb un tipus d’unitat interior, per exemple, muntats a la paret, és a dir, tots els mòduls interiors han de ser exclusivament del mateix tipus. Però els fabricants moderns produeixen sistemes de climatització multipartits amb la possibilitat de connectar diferents tipus d’unitats interiors a una unitat exterior, mentre que per als edificis que tenen un gran nombre d’habitacions amb càrregues de calor diferents, els sistemes multizona amb un flux de refrigerant variable tenen s’ha creat durant diversos anys.Disposen d'una unitat externa capaç de proporcionar desenes d'unitats internes.

Per exemple, a MITSUBISHI ELECTRIC, la sèrie CITY MULTI està dissenyada per a 16 mòduls interns de diversos tipus i capacitats completament diferents. Aquests sistemes inversors de capacitat variable estan equipats amb una vàlvula termostàtica especial, que canvia la potència de la unitat en funció de la càrrega i, per tant, regula el consum de freó. A causa d'això, la temperatura es manté amb més precisió i no hi ha diferències.

Les unitats interiors del sistema de climatització multi-split, com el de MITSUBISHI ELECTRIC, poden funcionar en diferents modes alhora. Això ho proporciona el controlador BC, que distribueix el freó entre les unitats i el separa amb un separador en vapor i líquid d'alta pressió. Gràcies a aquest separador, el disseny d’aquest sistema de climatització es simplifica: les unitats es connecten al controlador amb només dues canonades. La instal·lació es fa més barata i senzilla, disminueix el nombre d’equipaments d’acoblament, augmenten significativament les diferències d’alçada i longitud permeses de la canonada.

Com a regla general, en sistemes simples multipartits, les unitats interiors i exteriors es connecten linealment, és a dir, es necessita una ruta independent per a cada mòdul de sala. En els de zones múltiples, només surt un parell de tubs del bloc extern, que després es ramifica segons un principi semblant a l’arbre amb l’ajut de xarxes.

Refnet té diferents mides de secció transversal. Quan es combina amb la canonada, es talla al llarg d’una línia d’un diàmetre adequat.

Els dispositius multi-zona amb flux de refrigerant variable tenen un altre nom: sistemes de climatització VRV o VRF. Els seus avantatges són evidents:

• la longitud d’un sistema de canonades únic arriba a 100 m o més, les diferències d’alçada entre els blocs són de fins a 50 m, cosa que permet col·locar el mòdul exterior en qualsevol lloc convenient;
• el nombre d’unitats interiors connectades a una externa arriba a diverses dotzenes, mentre que la productivitat d’aquestes pot ser un 30% inferior a la productivitat total de les primeres;
• el control es pot realitzar tant des de comandaments a distància individuals com des d’una consola estacionària central o un ordinador: un programari especial permet combinar una xarxa d’ordinadors amb una xarxa d’aire condicionat i controlar cada aparell d’aire condicionat des d’un ordinador personal a diferents zones de l’edifici.

Pràcticament no hi ha diferències entre els conceptes de sistema de climatització VRF i VRV. Inicialment, la creació d’aquest sistema pertany a l’empresa DAIKIN, de manera que altres fabricants utilitzen una abreviatura diferent, que no canvia el significat. És que diferents fabricants doten l'equipament fabricat de capacitats tècniques diferents (longitud de la ruta, possibilitat de recuperació, etc.)

Val la pena recordar que el funcionament de totes les unitats en diferents modes (refrigeració i calor) només és possible amb un sistema de connexió de tres tubs. Un sistema de climatització VRF de dues canonades és capaç de proporcionar diferents paràmetres d’aire configurats, però només en un mode.

La unitat exterior d'alguns sistemes de climatització VRV pot semblar una unitat semi-industrial de dos ventiladors o tenir un disseny més seriós, com a la imatge.

L’inconvenient de la climatització mitjançant un sistema VRV és el soroll notable emès per la vàlvula de flux. Intenten amagar-lo en un safareig o en un fals sostre. També hi ha dispositius amb vàlvula remota.

Disseny i càlcul de sistemes de climatització

A l’hora d’escollir el dispositiu de refrigeració adequat per a un apartament, sovint s’utilitza un mètode exprés per calcular el LES, en el qual es té en compte la càrrega tèrmica aproximada de l’habitació, en relació amb la qual es selecciona la mida estàndard més propera del dispositiu. La selecció es fa segons la capacitat de refrigeració nominal.

Per a 10 m², es pren 1 kW d’energia freda i s’afegeix a les dades obtingudes d’un 10 a un 30% en forma de reserva per a la calor d’entrada d’electrodomèstics, obertures de finestres i portes, aparells d’il·luminació, etc.

Aquest mètode de càlcul d’un sistema de climatització adequat permet simplificar el treball de disseny, però permet imprecisions si s’aplica a sistemes amb capacitats més grans i un dispositiu més complex, per exemple, a SCR multizona. És força aplicable a l’hora de comprar sistemes dividits per a la llar i monoblocs de finestres / mòbils.

Què cal saber i tenir en compte a l’hora de dissenyar sistemes de climatització amb un dispositiu complex? En primer lloc, analitzen les dades inicials:

• ubicació regional de l’objecte i ubicació relativa als punts cardinals;
• dibuixos constructius i plànols;
• categoria de l'objecte, tenint en compte les normes de seguretat contra incendis;
• dibuixos que mostren la ubicació de tot l’equip de construcció;
• nombre d’aparells d’il·luminació;
• característiques dels portadors d'energia;
• dades de SLE ja existents.

Després d’analitzar totes les dades proporcionades, passen directament al disseny del SCR, que sol tenir lloc en dues etapes.

En la primera fase, es tria un sistema amb una justificació tècnica per què aquest tipus en concret és millor per a aquesta sala. Aquí calculen el sistema de climatització per capacitat, determinen la seva ubicació a la instal·lació, prescriuen el nombre de dispositius implicats, determinen els paràmetres de la zona per a la instal·lació i calculen el cost aproximat de tots els treballs amb l’equip.

La segona etapa consisteix en el desenvolupament d’un projecte de treball, tenint en compte la distribució de l’edifici, les característiques tèrmiques de les estructures dels edificis i una tasca tecnològica. Assegureu-vos de calcular l’intercanvi d’aire, l’equilibri tèrmic i calor-humitat de la sala, realitzar càlcul aerodinàmic de xarxes d’aire i càlcul hidràulic de comunicacions de fluids.

A més, tot s’acorda amb el client, SES, inspecció contra incendis i, si cal, es fan canvis al projecte. Després, es demana l'equip i es lliuren els dibuixos de treball als instal·ladors.

Manteniment i reparació d’aire condicionat

Qualsevol SCR requereix un manteniment regular, és a dir, netejar i comprovar els paràmetres de funcionament i, en alguns casos, reparar-los.

El manteniment estàndard de SCR és la prevenció de les avaries dels equips. Consisteix en:

• neteja externa de blocs;
• rentat i desinfecció de filtres, ventiladors, radiadors;
• neteja de la canonada de drenatge;
• comprovar la pressió del sistema i la temperatura dels fluxos d'aire de sortida;
• fixacions de brossatge.

Si cal, pot ser que sigui necessari repostar o reomplir completament el circuit amb freó.

Normalment, el propòsit principal de netejar un sistema de climatització és evitar la fallada de peces com ara el ventilador, la vàlvula de quatre vies i el compressor. Si no es duu a terme, l'eficiència del dispositiu disminueix, els bacteris comencen a multiplicar-se a l'interior, quan el dispositiu s'encén, apareix una olor desagradable i els elements enumerats es trenquen.

Fins i tot si el sistema d’aire condicionat s’ha netejat regularment, de vegades les avaries són inevitables. Les caigudes de tensió provoquen la fallada de la placa de control, que és el "cervell" de la màquina, i la violació de les recomanacions del fabricant per al seu ús dins de determinats límits de temperatura comporta problemes amb els elements mecànics del circuit.

A la taula es mostra un exemple de com poden ser necessàries les reparacions de l’aire condicionat.

El manteniment dels SCR industrials i les tasques de reparació i restauració per eliminar els mal funcionaments es realitzen segons un esquema més complex i requereixen més temps. La identificació oportuna dels problemes i la seva eliminació ajuda a evitar aturar tot el flux de treball de la producció o qualsevol altra gran instal·lació no residencial.

Es recomana el manteniment preventiu dels sistemes domèstics dues vegades a l'any. Les instal·lacions industrials s’han d’inspeccionar i netejar molt més sovint, com a mínim un cop al trimestre, com a màxim un cop al mes. Tot depèn de les condicions operatives i de la ubicació del SCR.