10374

На сегодняшний день в большинстве мульти-сплит систем используется инверторный компрессор, что положительно влияет на экономию электроэнергии и срок износа самого компрессора. Так как инверторный компрессор работает на постоянном токе, в процессе его функционирования нагрузка по количеству пусковых токов сведена к минимуму. В зависимости от производителя, максимальное количество внутренних блоков в мульти-сплит системах составляет от двух до восьми. Наибольшей популярностью пользуются мульти-сплит системы, имеющие два-четыре внутренних блока.

Многозональные системы кондиционирования воздуха

Для кондиционирования зданий, имеющих большое количество помещений с разными характеристиками, применимы многозональные (мультизональные) системы с изменением расхода хладагента (рис. 1.94).

Рис. 1.94. Внешний вид мультизональной системы кондиционирования воздуха фирмы «Mitsubishi», состоящей из наружного блока, и различных типов внутренних блоков

В работу мультизональной системы (системы VRF или VRV) заложены 3 основополагающих принципа, которые отличают ее от других систем кондиционирования. В первую очередь – это применение разветвителей, которые позволяют более равномерно распределять холодильный агент по внутренним блокам. Типоразмер разветвителя подбирается по суммарной производительности внутренних блоков, перед которыми он устанавливается. Разветвители, предназначенные для газообразного холодильного агента, устанавливаются на линию низкого давления, для жидкого – на линию высокого давления, они отличаются габаритными размерами и они не взаимозаменяемы.

Вторым явным отличием в работе мультизональной системы является то, что всей ее работой управляет микропроцессорная система автоматики, построенная на основе сложной программы управления, обеспечивающей поддержание большого количества параметров, и управление любым элементом системы с целью оптимального и эффективного функционирования всех ее элементов.

Последним отличием служит использование в качестве дросселирующего устройства только ЭРВ (электронный расширительный вентиль). Такой ЭРВ встроен или устанавливается в непосредственной близости перед каждым внутренним блоком, его работой управляет микропроцессорный контроллер внутреннего блока. Все эти три особенности позволяют к одному внешнему блоку подключить одновременно до 100 внутренних блоков; обеспечить общую длину трубопроводов до 1000 м; максимальная длина труб между внешним и внутренним блоком – до 200 м; перепад высот между внутренними блоками составляет до 30 м.

Это лишь несколько преимуществ из всего множества положительных моментов VRF систем. Один или несколько компрессоров, расположенных во внешнем блоке, сжимают холодильный агент и в парообразной фазе, с температурой +60…+100 °С, подают по системе фреоновых трубопроводов в теплообменник конденсатора. Чаще всего применяется конденсатор воздушного охлаждения (намного реже – водяного охлаждения). Теплообменник воздушного охлаждения находится во внешнем блоке и обдувается мощными осевыми вентиляторами. По мере движения холодильного агента по трубопроводам теплообменника он охлаждается, потом

130

конденсируется и немного переохлаждается (на +5…+8 °С). После конденсатора жидкий холодильный агент, но все еще не холодный (+30…+40 °С), по трубопроводам выходит за пределы наружного блока и далее по ним же через разветвители подается на каждый внутренний блок. На входе в блок холодильный агент дросселируется в ЭРВ и с определенным расходом поступает в теплообменник внутреннего блока. Агрегатное состояние холодильного агента на входе во внутренний блок, примерно: 85 % жидкий и 15 % парообразный. Оно сильно зависит от температурного режима воздуха, который необходимо поддерживать в помещении, где установлен данный блок. Температура холодильного агента может составлять 0…+15 °С, причем это не граничные значения возможной температуры. Теплообменник внутреннего блока обдувается воздухом, который находится в помещении и холодильный агент, находящийся внутри трубок теплообменника, кипит, превращаясь в парообразный, и немного перегревается на 5…8 °С. Далее холодильный агент поступает в компрессор на всасывание, и цикл повторяется.

В схему холодильного контура дополнительно устанавливаются и множество других элементов, обеспечивающих надежную, эффективную работу VRF системы. Следует упомянуть, что мультизональные системы бывают двухтрубные – внутренние блоки которых одновременно работают только на охлаждение или на тепло, и трехтрубные – часть внутренних блоков работают на охлаждение, а другая, в это же время, работает на тепло. Последние VRF системы менее востребованы из-за стоимости и более сложной системы работы. Каждый год мультизональные системы совершенствуются и все больше и больше завоевывают рынок кондиционирования воздуха.

Бытовые кондиционеры

Бытовые кондиционеры, предназначенные для установки в жилых домах, офисах, на дачах т.п., должны отвечать следующим требованиям:

-напряжение питания должно быть однофазным. Величина напряжения и частота определяются стандартами страны, в которой устанавливается кондиционер;

-потребляемая мощность не должна превышать 3,0 кВт. Это та самая мощность, которую допускается потреблять от стандартной бытовой однофазной розетки;

-так как потребляемая мощность бытового кондиционера не должна превышать 3 кВт, а холодильный коэффициент бытового кондиционера составляет от 2,3 до 2,5, то производительность не может быть больше, чем 7,5 кВт.

Бытовые кондиционеры в основном предназначены для работы в теплый период в режиме охлаждения. В режиме нагревания бытовые кондиционеры используют только в переходный период года, когда центральное или местное отопление еще не включено. Поэтому диапазон температур окружающей среды, при которой целесообразно использовать бытовой кондиционер, составляет − 5 ...+35 °С.

Настенные кондиционеры.

Настенный тип кондиционеров (рис. 1.92, 1.93) является наиболее распространенным для офисных, жилых зданий, коттеджей, небольших торговых центров и других помещений. Внутренний блок настенного кондиционера состоит из корпуса, теплообменника, электронного узла управления и пульта. Пульт может быть дистанционным или настенным. Корпус устанавливается на стену с помощью монтажной пластины.

Напольные и потолочные кондиционеры

Потолочные и кассетные (рис. 1.95) кондиционеры устанавливаются под потолком помещения. Такие кондиционеры хорошо вписываются в интерьер как новых, так и старых зданий, удачно сочетаясь с интерьерами многоярусных квартир.

Напольные кондиционеры (рис. 1.95) устанавливаются в помещениях различного назначения: жилых домах, административных и производственных помещениях, предприятиях общественного питания, медицинских учреждениях и прочих помещениях. Места установки – непосредственно на полу, под окнами и в нишах.

131

Для монтажа агрегата не требуется конструирование и применение специального трубопровода для хладагента. Установка выполняется в самой высокой точке крыши здания, (отсюда и его название крышный кондиционер) или в его боковой части. Подача воздуха осуществляется при помощи канальных систем или посредством воздуховодов.

Непременными составляющими крышных кондиционеров являются:

-холодильный контур замкнутого типа;

-спиральный компрессор;

-система защиты, функционирующая в автоматическом режиме;

-теплообменник для нагрева воздуха и терморасширительный вентиль;

-камеры подмеса свежего наружного воздуха, в конструкцию которых включена воздушная заслонка.

Принцип работы таких кондиционеров заключается в следующем. Поток свежего воздуха

сулицы захватывается через решетку в камеру смешивания, где он соединяется с рециркуляционным воздухом, через фильтр следует по теплообменнику в помещение. Постоянно перемещающиеся воздушные заслонки создают необходимую пропорцию подачи смешенного воздуха. Чтобы нагреть холодный воздух в холодное время используется секция нагрева, нагрев может осуществляться при помощи газа, электричества или воды. Конденсатор охлаждается нагнетаемым воздухом.

Обычно руфтопы применяются для кондиционирования и вентиляции больших супермаркетов, спортивных сооружений, конференц-залов, т. е. больших открытых залов с общей крышей. Крышные кондиционеры характеризуются широким диапазоном мощностей: 8...140 кВт по холоду и теплоте – и соответствующими расходами воздуха: 1500...25000 м3/ч.

134

1.4.Системы электроснабжения

1.4.1Расчет токов короткого замыкания

Короткие замыкания (КЗ), возникающие в электрических сетях, машинах и аппаратах, различаются по виду и по характеру повреждений. Основные виды повреждений линий в трехфазных сетях:

-трехфазные замыкания;

-двухфазные замыкания;

-замыкания на землю.

Причинами повреждений линий являются:

-перекрытия или пробои изоляторов линий в результате прямых ударов молний или перенапряжений;

-неправильные действия эксплуатационного персонала (включение на заземления, разрыв разъединителем рабочего тока высоковольтной линии (ВЛ));

-гололед и вибрация проводов;

-перекрытие изоляции при загрязнении;

-нарушение изоляции животными или птицами;

-замыкания проводов стрелами кранов и т.п.;

-механические повреждения опор, изоляторов, разъединителей и т.п.

В количественном отношении повреждений (КЗ) в сетях распределяются следующим образом (рис. 1.97):

-однофазные КЗ – 65%;

-двухфазные КЗ и двойные КЗ на землю – 30%;

-трехфазные КЗ – 5%.

Рис.1.97. Виды коротких замыканий (КЗ): а – трехфазное; б – двухфазное; в – двухфазное на землю; г – однофазное

В электроустановках напряжением до 1 кВ токи КЗ достигают больших значений (десятки килоампер), поэтому при выборе электрических аппаратов и проводников таких установок их электродинамическая и термическая стойкость часто является определяющим фактором. Весьма актуальной, поэтому стала проблема разработки уточненных методов расчета токов КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ и создания соответствующих нормативных документов.

Электрические установки напряжением до 1 кВ, питаемые от распределительной сети ЭС через понижающие трансформаторы, характеризуются большой электрической удаленностью от источников питания. Это позволяет считать, что при КЗ за понижающим трансформатором напряжение в точке сети, где он присоединен, остается практически постоянным и равным своему номинальному значению.

При расчете токов КЗ в электроустановках, получающих питание от сети энергосистемы, допускается считать, что понижающие трансформаторы подключены к источнику неизменного по амплитуде напряжения через эквивалентное индуктивное сопротивление системы. Значение этого сопротивления (хс) в миллиомах, приведенное к ступени низшего напряжения сети, рассчитывают по формуле:

135

где: Uср.НН − среднее номинальное напряжение сети, приведенное к обмотке низшего напряжения трансформатора, В;

Uср.ВН − среднее номинальное напряжение сети, приведенное к обмотке высшего напряжения трансформатора, В;

Iк.ВН − действующее значение периодической составляющей тока при трехфазном КЗ у выводов обмотки высшего напряжения трансформатора, кА;

В случаях, когда понижающий трансформатор подключен к сети энергосистемы через реактор, воздушную или кабельную линию, (длиной более 1 км), необходимо учитывать не только индуктивные, но и активные сопротивления этих элементов.

Начальное значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ:

где UН − среднее номинальное напряжение сети, в которой произошло короткое замыкание, В; r1Σ, x1Σ – соответственно, суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления прямой

последовательности цепи КЗ, мОм.

1.4.2. Магистральные и радиальные сети

Электрические сети напряжением до 1 кВ (в дальнейшем цеховые сети) на промышленном предприятии предназначены для распределения электроэнергии внутри цехов (питающие сети) и непосредственного питания большинства ЭП (распределительные), преобразующих электроэнергию в другие виды энергии.

Рис. 1.98. Виды электрических сетей

Наиболее распространенным для цеховых сетей является напряжение 380 В (3- и 4- проводные системы с заземленной нейтралью).

Электрические сети напряжением до 1кВ различаются по конструкции применяемых проводников, способам их изоляции и прокладки. Исполнение сети зависит от ее назначения и условий окружающей среды. По способам изоляции сети делятся на выполняемые голыми шинами и проводами (воздушные линии и токопроводы) и выполненные кабелями с изолироваными проводами (электропроводки).

Наиболее распространенными являются кабельные линии, выполненные изолированными проводниками. Провода и кабели могут прокладываться открыто по стенам зданий, потолкам, на тросах, изоляторах, в лотках, коробах, металлорукавах и скрыто, внутри стен.

Внутрицеховые сети выполняются по радиальной, магистральной или смешанной схемам в зависимости от целесообразности применения.

136

Магистральные схемы применяются в помещениях с нормальной средой и равномерным распределением технологического оборудования. Магистральная сеть чаще всего выполняется с использованием шинопроводов.

Радиальные схемы питания применяются в помещениях с любой средой. От трансформатора отходят линии, питающие мощные приводы или распределительные пункты (силовые шкафы) от которых питаются более мелкие потребители. Достоинство радиальной схемы питания – более высокая надежность электроснабжения и удобство эксплуатации. При замыканиях отключаются только один или несколько ПЭ, подключенные к поврежденной линии, остальные продолжают работать. Недостаток радиальной схемы – высокая стоимость вследствие большого числа линий.

1.4.3. Расчет электрической сети

Целью электрических расчетов является выбор параметров сети проводников, удовлетоворяющих рекомендациям ПУЭ в части экономической плотности тока и стойкости к действию токов КЗ.

Исходными данными для расчетов являются: схема сети и ее конструктивное исполнение, напряжение сети, расчетные нагрузки элементов сети в нормальном и послеаварийном режимах.

Последовательность расчета сети.

1.Составление расчетной схемы, являющейся развитием принципиальной схемы, с указанием длин отдельных участков и их конструктивного исполнения.

2.Определение расчетных нагрузок сети.

3.Выбор необходимых сечений проводников, типов шинопроводов, силовых шкафов и

ящиков.

Выбор сечения по экономической плотности тока

Выбор сечения кабеля на напряжение до 1000 В независимо от типа нагрузки сводится к определению длительно допустимых токов, то есть подбирается такое сечение кабеля, которое позволяет выдерживать длительно расчетные токи для заданного участка, без нанесения ущерба кабелю.

Сечение проводника по условию экономической плотности тока определяется по формуле

где I – расчетный ток линии, А;

jэ – экономическая плотность тока (табличное значение), А/мм кв.

Расчетный ток линии принимается из условий нормальной работы и при определении его не учитывается увеличение тока в линии при авариях или ремонтах в каких-либо элементах сети.

Выбор сечения проводника по нагреву

Максимальная температура нагрева проводника, при которой изоляция его сохраняет диэлектрические свойства и обеспечивается надежная работа контактов, называется предельно допустимой, а наибольший ток, соответствующий этой температуре – длительно допустимым током по нагреву. Величина длительно допустимого тока для проводников зависит от его материала, сечения, изоляции, условий охлаждения и т.д.

Установлена длительно допустимая температура жилы проводника – 50...80 °С (в зависимости от типа изоляции и напряжения). Установлена также нормативная (условная) температура окружающей среды (25 °С – при прокладке проводников внутри и вне помещений в воздухе, 15°С – при прокладке в земле и в воде).

Длительно допустимый ток по нагреву при заданных температурных условиях (допустимой температуры нагрева жил и температуры окружающей среды по нормам) материала проводника и его сечения определяется из уравнения теплового баланса для проводника.

137

Для практических расчетов пользуются готовыми таблицами длительно допустимых токов по нагреву проводников из различных материалов при различных условиях прокладки.

Для выбора сечения проводника по условиям нагрева тиками нагрузки сравниваются расчетный (Iр) и допустимый (Iдоп) токи для проводника принятой марки и с учетом условий его прокладки.

При этом должно соблюдаться соотношение:

где: Kп – поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей, зависящий от фактической температуры земли и воздуха (на основании таблиц);

Iр – расчетный ток длительного режима работы электроприемника (электроприемников);

Iд – расчетный ток, определяемый одним из существующих методов расчета (обычно методом упорядоченных диаграмм показателей графиков электрических нагрузок).

Расчет сети на потерю напряжения

Потребители электрической энергии работают нормально, когда на их зажимы подается то напряжение, на которое рассчитаны данный электродвигатель или устройство. При передаче электроэнергии по проводам часть напряжения теряется на сопротивление проводов и в результате в конце линии, т. е. у потребителя, напряжение получается меньшим, чем в начале линии.

Понижение напряжения у потребителя по сравнению с нормальным сказывается на работе токоприемника, будь то силовая или осветительная нагрузка. Поэтому при расчете любой линии электропередачи отклонения напряжений не должны превышать допустимых норм, сети, выбранные по току нагрузки и рассчитанные на нагрев, как правило, проверяют по потере напряжения.

Потерей напряжения U называют разность напряжений в начале и конце линии (участка линии). Потерю напряжения U принято определять в относительных единицах – по отношению

где: P – активная мощность, кВт; Q – реактивная мощность, квар;

ro – активное сопротивление линии, Ом/км;

xo – индуктивное сопротивление линии, Ом/км; l – длина линии, км;

Uном – номинальное напряжение, кВ.

Значения активного и индуктивного сопротивлений (Ом/км) для воздушных линий, выполненных проводом даны в справочных таблицах.

Выбор проводников по условиям короткого замыкания

При напряжениях до 1 кВ по режиму короткого замыкания проверяются только распределительные шкафы, шинопроводы и силовые шкафы трансформаторных подстанций. Проверка заключается в сопоставлении ударного тока КЗ (Iуд) в начале шинопровода с током

138

1.4.4. Проектирование систем освещения

При устройстве осветительных установок применяют две системы освещения: общего и комбинированного.

Система общего освещения применяется для освещения всего помещения, в том числе и рабочих поверхностей. Система комбинированного освещения освещает непосредственно рабочие места. Кроме того существует аварийное освещение, которое необходимо там, где при внезапном отключении рабочего освещения возможно возникновение взрыво- и пожароопасных ситуаций, а так же массового травматизма.

Выбор источников света зависит от требований к световым, экономическим и эксплуатационным характеристикам. Люминисцентные лампы имеют высокую световую отдачу, высокий срок службы и хорошую цветопередачу. Применяются в помещениях, где требуется правильное различие цветовых оттенков и выполняются работы средней и высокой точности. А так же в помещениях, не имеющих естественного освещения и предназначенных для постоянного пребывания людей. К недостаткам таких ламп можно отнести зависимость от температуры помещения и уровня напряжения в сети. А так же низкий коэффициент мощности.

Лампы накаливания отличаются простотой и низкой стоимостью, их работа не зависит от окружающей среды. Применяются в помещениях, не требующих высокой точности производства, имеющих естественное освещение. Недостатки – низкий КПД, плохая цветопередача и малая надежность.

Методы расчета освещения

Задача светотехнического расчета состоит в определении числа и мощности светильников, обеспечивающих нормированную освещенность. Для осуществления расчета необходимо знать габариты помещения, потребность в освещенности рабочего места исходя из типа производимых работ и величину светового потока, образуемую данным источником света:

Расчету освещенности должен предшествовать выбор типа осветительных приборов, а также определение расположения и высоты подвеса их в помещении (hр), определено

139