Системы кондиционирования воздуха (СКВ)

По назначению системы кондиционирования воздуха делятся на два типа кондиционирования: комфортное и техническое.

Система комфортного кондиционирования представляет собой совокупность трубопроводов, механизмов, аппаратов, приборов и устройств, предназначенных для приема, подогрева, охлаждения, увлажнения и подачи воздуха в каюты, салоны, кубрики, медицинские и служебные помещения судна, что обеспечивает поддержание в них благоприятных для самочувствия людей параметров воздушной среды: температуры 298— 301 К (25—28 °С), влажности 40—60 %, подвижности до 0,5 м/с и газового состава — независимо от района плавания судна.

Механизмы (вентиляторы) и аппараты (подогреватели, охладители, увлажнители воздуха) компонуются в центральном кондиционере. К подогревателям подводится водяной пар с давлением 0,3—0,5 МПа или горячая вода, к охладителям — холодная вода или хладагент (хладон) от холодильной машины.

От центрального кондиционера к установленным в помещениях воздухораспределителям воздух поступает по одному или двум каналам со скоростью 18—20 м/с. В воздухораспределители одно-канальных систем можно встраивать теплообменники для дополнительного подогрева воздуха (паровые, водяные или электрические). В двухканальных системах воздух поступает к воздухораспределителям с разной температурой, что позволяет смешивать его в нужных пропорциях. Прием наружного воздуха и удаление загрязненного производятся так же, как и в системе вентиляции. Системами комфортного кондиционирования в настоящее время оборудуются морские суда всех классов и назначений.

Система технического кондиционирования — совокупность трубопроводов, механизмов, аппаратов, приборов и устройств, предназначенных для приема, подогрева, охлаждения, осушения и подачи воздуха в грузовые и другие помещения судна, обеспечивает поддержание в них независимо от внешних условий заданных параметров воздушной среды, требуемых для сохранения груза или работы оборудования, приборов, а также для уменьшения коррозии металлических корпусных конструкций. Воздух осушается твердыми поглотителями воды (адсорбентами) и жидкими (абсорбентами), а также при охлаждении с помощью холодильной машины. В качестве адсорбентов используются силикагель и цеолит, абсорбентов — растворы солей хлористого, реже бромистого лития; применяются волокнистые материалы, пропитанные растворами солей.

Осушенный и охлажденный воздух вентиляторами подается в грузовые помещения, к приборам и другому оборудованию. Для удаления воды из поглотителей (десорбции) устанавливаются дополнительные вентиляторы. Прием и удаление воздуха производятся так же, как и в системах вентиляции.

Существует много разновидностей СКВ как по принципиальным схемам, так и по типу оборудования, и поэтому их классифицируют по способу обработки воздуха — круглогодичные, летние и зимние; месту обработки воздуха — центральные и местные; конструктивному признаку — одноканальные и двухканальные; скорости воздуха в трубопроводах — низко-, средне- и высокоскоростные; наличию рециркуляции воздуха — с рециркуляцией и без нее; типу воздухораспределителя — прямоточные и эжекционные.

СКВ выбирают в зависимости от типа и назначения судна, района и автономности плавания, наличия электроэнергии и пара, а также стоимости изготовления и эксплуатации системы.

Аппарат, с помощью которого осуществляется кондиционирование воздуха, называется кондиционером. Он представляет собой систему последовательно включенных устройств и аппаратов. Обычно в состав кондиционера входят противопыльный фильтр, вентилятор, воздухоохладитель, воздухонагреватель (калорифер), увлажнитель и элиминатор (каплеотделитель). В зависимости от требуемой обработки воздуха комбинации перечисленных элементов могут быть разными.

На рис. 5.79 представлена конструктивная схема центрального кондиционера. Наружный и рециркуляционный воздух поступает в камеру смешения кондиционера, обрабатывается в нем и нагнетается из воздухораспределительной камеры по воздуховоду в каюты. Сконденсированная влага из поддона отводится по сливной трубке. При режиме охлаждения отключают первичный и вторичный воздухонагреватели и паровой увлажнитель, а при режиме отопления — воздухоохладитель и холодильную машину (на рисунке не показана). Воздух в помещениях распространяется различными воздухораспределителями, для которых не требуются высокие скорости и напоры обработанного воздуха.

Рис. 5.79. Схема центрального кондиционера для одноканальной рециркуляционной системы 1,5 — задвижки; 2, 6 — Противопыльные фильтры; 3 — первичный воздухонагреватель: 4 — камера смешения наружного и рециркуляционного воздуха; 7 — электровентилятор; 8 — воздухоохладитель; 9 — паровой увлажнитель; 10 — вторичный воздухонагреватель; 11 — Каплеуловитель; 12 — воздуховод; 13 — воздухораспределительная камера обработанного воздуха; 14 — сливная трубка; 15 — запорные клапаны; 16 — терморегулирующий клапан

Применение СКВ исключает необходимость в системах отопления и вентиляции, причем в этом случае создаются условия для лучшего регулирования параметров воздуха в обслуживаемых помещениях.

На рис. 5.80 приведена схема централизованно-местной (смешанной) одноканальной высокоскоростной прямоточной СКВ.

Наружный воздух засасывается высоконапорным вентилятором 2 через приемник 1 и нагнетается им через центральный (групповой) кондиционер 3 в местные пристенные кондиционеры 5. Последние устанавливаются в каютах и одновременно являются воздухораспределителями. По воздуховодам 4 обычно подается только наружный воздух, количество которого в 3—4 раза меньше количества воздуха в центральной системе (что сокращает размеры каналов). В общем (групповом) кондиционере воздух полностью не обрабатывается.

Рис. 5.80. Схема централизованно-местной одноканальной высокоскоростной прямоточной СКВ


Рис. 5.81. Схема централизованной двухканальной высокоскоростной СКВ

Каютный кондиционер состоит из воздушного эжектора 11 и ребристого теплообменного аппарата 8. Чаще всего воздухоохладитель и воздухонагреватель каютного кондиционера объединяют в единый теплообменный аппарат, составленный из ребристых труб, по которым проходит холодная или горячая вода, подаваемая по трубопроводу 9.

Обработанный в центральном кондиционере воздух с повышенным давлением входит в воздушный эжектор местного кондиционера. Выходя из сопла эжектора 11 с большой скоростью, он эжектирует (подсасывает) в местный кондиционер рециркуляционный воздух из помещения через жалюзийную решетку 7. В местном кондиционере тепловлажностной обработке подвергается только воздух данной каюты. Из кондиционера смесь наружного и рециркуляционного воздуха снова направляется в помещение через выходную решетку 6. Выделяющаяся при охлаждении воздуха влага отводится по сливной трубке 10.

Смешанные высокоскоростные СКВ отличаются компактными воздуховодами. Эти СКВ более удобны и гибки, так как позволяют индивидуально регулировать параметры воздуха. Пассажиры каждой каюты могут изменять температуру воздуха по своему желанию дополнительным каютным кондиционером независимо от центрального кондиционера. Это можно осуществить изменением режима работы водяного теплообменника в местном кондиционере, регулируя количество воды открытием клапана, или с помощью жалюзи изменением количества воздуха, проходящего через теплообменник. При этом количество хладоносителя, циркулирующего через теплообменный аппарат, оставляют постоянным.

Однако смешанные системы имеют также значительные недостатки; большую разветвленность по судну сети трубопроводов хладоносителя для местных кондиционеров, в связи с чем усложняется их уплотнение; необходимость устройства дренажа из местных кондиционеров для отвода влаги, конденсируемой из воздуха помещений; повышенный шум в помещениях из-за работы сопл в местных кондиционерах; сокращение полезного объема кают вследствие расположения в них местных кондиционеров; меньшая экономичность по сравнению с централизованной низкоскоростной системой. В каждую каюту приходится вести четыре трубы: одну для воздуха, две для подвода и отвода хладоносителя и одну для слива конденсата (дренаж).

Схема центральной двухканальной высокоскоростной СКВ показана на рис. 5.81.

В центральные кондиционеры обеих ступеней 3 и 4 входят те же последовательно включенные аппараты и устройства, что и в центральный кондиционер одноканальной системы (см. рис. 5.79). Паровой увлажнитель имеется только в кондиционере 3 первой ступени. Летом центральный кондиционер 3 первой ступени охлаждает воздух до более высокой температуры, чем второй кондиционер 4. После кондиционера 3 часть воздуха отбирается и направляется в канал 5. Другая его часть проходит кондиционер 4, а затем поступает в канал 6. По двум каналам воздух идет в смесители (воздухораспределители) 7, установленные в каютах 5. В смесителе воздух, поступающий из канала 5, смешивается с более охлажденным из канала 6, после чего направляется в помещение.

В двухканальной СКВ нет необходимости применять каютные кондиционеры, разводить по каютам холодную и горячую воду и предусматривать дренажные трубопроводы. В каждую каюту идут только воздушные трубы. Система позволяет индивидуально регулировать температуру воздуха в каждой каюте подбором соответствующих количественных соотношений воздуха из обеих каналов. Недостатком двухканальной высокоскоростной СКВ является то, что ее объем и масса несколько больше, чем у одноканальной.