MINISTERUL EDUCAŢIEI NAŢIONALE, UNIVERSITATEA “VASILE ALECSANDRI” din BACĂU FACULTATEA de INGINERIE Calea Mărăşeşti, Nr. 157, Bacău, 600115, Tel./Fax +40 234 580170 http://inginerie.ub.ro, [email protected]PROIECT LA FIABILITATE Îndrumători: Prof. univ. dr. ing. Luminiţa Bibire Asist. dr. ing. Chiţimuş Dana Studenţi: Ojog Ramona-Elia 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
MINISTERUL EDUCAŢIEI NAŢIONALE, UNIVERSITATEA “VASILE ALECSANDRI” din BACĂU
FACULTATEA de INGINERIECalea Mărăşeşti, Nr. 157, Bacău, 600115, Tel./Fax +40
5. Unitatea interioară - Înapoi în unitatea interioară, agentul frigorific este
decomprimat, putând din nou extrage căldură din aerul interior [1].
Principiul de funcţionare al instalaţiilor de aer condiţionat, şi în general al celor
frigorifice, are la bază ciclul Carnot inversat - transferul căldurii de la sursa rece la sursa caldă
se face cu aport de energie [2].
Figura 2. Principalele elemente constructive ale unei instalaţii frigorifice [2]
Instalaţia funcţionează astfel (fig. 2): agentul frigorific este comprimat în compresor,
răcit în condensator, apoi prin ventilul de laminare i se micşorează presiunea, după care se
destinde în vaporizator şi ajunge iarăşi în compresor, de unde ciclul se reia [2].
Pe lângă aceste elemente de bază, aparatele de aer condiţionat mai sunt dotate cu filtre,
vane cu 2, 3 şi 4 cai, senzori, ventilatoare, termostate, sisteme de protecţie, comandă şi control
etc. [2].
Corecta funcţionare şi durata de viaţă a aparatului depind de modul în care este
întreţinut acesta tot timpul anului, de personal calificat [2].
Întreţinerea normală a unităţii interioare constă în verificarea stării componentelor sale
de bază - prefiltre şi filtre mecanice, bateria vaporizatorului, carcasa, ventilatorul, sistemul
electro-mecanic de ghidare al aerului insuflat, placa electronică, senzorii, sistemul de drenaj al
condensului, pompa de condens (unde există) [2].
8
Unitatea exterioară conţine câteva elemente pretenţioase cum sunt: compresorul, tubul
capilar, condensatorul. Verificarea funcţionării corecte a acestora trebuie facută la începutul
sezonului cald. De asemenea, trebuie controlată existenţa unei cantităţi de freon
corespunzătoare şi completarea acestuia atunci când este necesar [2].
Cele doua unităţi se leagă printr-un mănunchi termoizolat (traseu frigorific) care
conţine ţevi de freon, conductori electrici şi un furtun pentru eliminarea condensului [2].
Marea majoritate a aparatelor de aer condiţionat funcţionează şi în regim de pompă
termică, adică atât pentru răcire în sezonul cald, cât şi pentru încălzire, în sezonul rece.
Temperaturile de funcţionare sunt cuprinse de regulă între -15C şi 24C la încălzire şi 16C şi
43C la răcire. La temperaturi exterioare de peste 45C aerul cald atmosferic nu mai poate răci
suficient freonul din unitatea exterioară, performanţele frigorifice scăzând considerabil [2].
De regulă, o pompă termică are coeficientul de performanţă (COP) de aproximativ 3,
adică pentru 1000 W electrici (absorbiţi de la reţeaua de curent electric) livrează 3000 W de
caldură. Prin comparaţie, un radiator electric, pentru 1000 W absorbiţi de la reţeaua de curent
electric, livrează tot 1000 W de caldură, adică are COP=1. Asadar, încălzirea cu pompa
termică este de circa 3 ori mai ieftină decât încălzirea cu radiatorul electric [2].
Dezavantajul pompelor termice este că pe măsură ce temperatura aerului exterior
scade, puterea termică furnizată de acestea se micşorează. Spre exemplu, dacă la 10C un
echipament furnizează în interior 4,7 kWfrig (18.000 BTU/h1), la -10C puterea furnizată
scade [2].
Din acest motiv, nu se recomandă folosirea aparatelor de aer condiţionat ca unică sursă
de încălzire pe timp de iarnă. Ele pot fi folosite cu un randament bun până la aprox. -5 C, dar
sub această valoare este necesară utilizarea altor sisteme de încălzire - radiatoare electrice,
centrale termice, sobe etc. [2].
Cu un randament mai bun atât pentru răcire cât şi pentru încălzire se pot folosi
aparatele de tip inverter, mai eficiente. Unele invertere depăşesc valori ale COP de 4 în timp
ce eficienţa lor se menţine la parametri ridicaţi într-un interval mult mai mare de temperatură
[2].
1 BTU = British Thermal Unit, unitate de masură a energiei;1 BTU - este cantitatea de energie necesară pentru a creşte temperatura a 1 lb. de apă distilată cu 1 grad Fahrenheit, de la temperatura la care apa are cea mai mare densitate (39 grade F sau 4 grade C); 1 BTU - e aproximativ egal cu 1055 Jouli (sau wati-secundă). Eliberarea de căldură a unui echipament electronic se măsoară în BTU/h; 3,7 BTU/h sunt echivalenţi cu 1 Watt de căldură disipată.
9
Un avantaj al inverterelor este acela că ele pot furniza aer rece la interior chiar şi în
sezonul rece, atunci când temperatura mediului exterior ajunge la temperaturi negative. Din
acest motiv, inverterele sunt foarte utile pentru climatizarea camerelor de servere [2].
2.2. Necesarul de putere frigorifică
Uzual, necesarul de frig al încăperilor din apartamentele de bloc mai vechi de 20 de
ani variază între 9000 BTU/h (2,64 kWfrig) şi 18000 BTU/h (4,7 kWfrig). Diferenţele sunt
date de [2]:
mărimea încăperii;
orientarea peretelui exterior sau a colţului încăperii (în cazul a doi pereţi exteriori);
existenţa acoperişului-terasă;
numărul de persoane din încăpere;
sursele de caldură etc.
De exemplu, necesaul de frig al unei încăperi de 20 m² cu 1 perete exterior izolat, cu o
fereastră dublă de 3 m², este de circa 2,5 ori mai mic decât al unei încăperi cu aceeaşi
suprafaţă dar aflată pe colţ, neizolată şi aflată la ultimul etaj. Asadar, este greşită alegerea
puterii aparatului tinând cont doar de suparafaţa încăperii. Pentru o bună dimensionare trebuie
avuţi în vedere mai mulţi factori [2].
Pentru a evita disconfortul termic, vara, diferenţa maximă dintre aerul dintr-o încăpere
climatizată şi aerul exterior nu trebuie să depaşească 8-10C, ca şi între aerul interior şi cel
insuflat. Aşadar, dacă afară sunt +35C, în interior ar trebui să fie 25-27C [2].
Pentru magazine, restaurante, baruri, discoteci etc. trebuie luată în calcul şi instalarea
unor sisteme de introducere a aerului proaspăt din exterior. Uneori aceasta se face simplu, cu
ventilatoare, alteori se folosesc recuperatoarele de caldură [2].
2.3. Întreţinerea aparatelor de aer condiţionat
Majoritatea echipamentelor de aer condiţionat au o durată de viaţă cuprinsă între 7 şi
15 ani, în funcţie de preţ şi de firma producătoare. Această durată de viaţă poate fi atinsă
numai cu o întreţinere periodică corespunzatoare [4].
Cheltuielile de întreţinere sunt mai mici decât cele de reparare sau de înlocuire
completă a unui echipament distrus de o exploatare neglijentă [4].
10
Se recomandă a se efectua [4]:
verificare anuală pentru echipamentele folosite ocazional pentru răcire sau doar pentru
încălzire;
cel putin două verificări pe an pentru echipamentele folosite regulat pentru răcire şi
încălzire în locuinţe, birouri, camere de servere, săli de fitness, restaurante, cafenele etc.
11
CAPITOLUL 3
APARATUL DE AER CONDIŢIONAT MOBIL
Avantaje [5]:
este mobil, deşi are o greutate de aproximativ 35 kg;
nu necesită găuri în pereţi, ci doar o fereastră pe care se scoate furtunul de evacuare a
aerului cald;
este practic;
are un preţ destul de accesibil;
aparatele moderne au telecomandă, sistem de programare a pornirii/opririi, mai multe
viteze.
Dezavantaje [5]:
este zgomotos;
are randament mai mic decât un aparatde aer condiţionat de perete la aceeaşi putere;
este necesar ca furtunul de evacuare a aerului să fie scos în exterior;
în medii/camere cu multă umezeală trebuie golit des rezervorul pentru apă.
3.1. Aspecte pozitive ale unui aparat de aer condiţionat mobil
Aceste dispozitive sunt portabile şi relativ usor de mutat şi montat. Ele devin fiabile
dacă se ţine cont de recomandările din cartea tehnică a aparatului şi de multe ori sunt mai
ieftine decât aparatele de perete, nefiind necesară nici montarea, nici spargerea pereţilor [5].
3.2. Aspecte negative ale aparatelor de aer condiţionat portabile
Ca orice dispozitiv de acest gen, aparatul de aer condiţionat portabil trebuie să elimine
cumva aerul cald produs în urma procesului termic ce stă la baza dispozitivelor de acest tip,
iar acest lucru se face prin intermediul unui furtun gros din plastic, asemănător celui de la hota
de bucatarie (fig. 3). Acest furtun trebuie scos în exterior, cel mai simplu fiind să fie scos pe
fereastră. Furtunul din pachet nu este foarte lung, având între 1.2 – 1.5 m, asadar aparatul
trebuie pus cât mai aproape de fereastră [5].
12
Figura 3. Principiul de funcţionare al aparatelor de aer condiţionat mobile [5]
De asemenea, este necesară obţinerea unei etanşeităţi cât mai bune a încăperii în care
este folosit acest dispozitiv. Astfel, dacă furtunul este scos pe geamul întredeschis, nu se poate
obţine un mediu propice de utilizare. Cu alte cuvinte, aparatul răceşte aerul din cameră, dar în
acelaşi timp aerul cald de afară pătrunde în încăpere pe geam [5].
Deşi există şi aparate de aer condiţionat mobile fără furtun (fără evacuare), acestea nu
sunt de fapt sisteme de aer condiţionat, ci aeroterme cu funcţie de dezumidificare (nu răcesc
aerul, ci doar reduc senzatia neplăcută dată de umezeala din aer). Randamentul lor este foarte
scăzut, diferenţa nefiind sesizabilă pe timpul verii [5].
Cele mai multe aparate de aer condiţionat portabile nu au un compartiment pentru
lichid uşor de golit, ci doar o găurică în partea din spate prin care apa va curge. Aceasta e
acoperită de un dop de cauciuc, astfel că periodic va trebui să ridicaţi aparatul şi să goliţi
13
micul rezervor. Pentru a evita această situaţie, este preferabilă alegerea unui aparat de aer
condiţionat mobil cu sertar detaşabil pentru apă [5].
Un alt aspect negativ îl reprezintă zgomotul produs atunci când aparatul funcţionează
la turaţie maximă, nivelul de dB fiind mult mai ridicat decât la un aparat de aer condiţionat de
perete întrucât aparatul de aer condiţionat mobil conţine în cadrul cutiei plasate în casă
întregul mecanism [5].
Consumul de energie se situează între 600-1200 Wh, în funcţie de turaţie şi model, un
consum normal pentru un astfel de aparat. În general, un aparat de aer condiţionat mobil
consumă mai multă energie decât un aparat de perete pentru a oferi aceleaşi rezultate, însă
acest aspect variază de la un model la altul [5].
3.3. Concluzii
Deşi montarea unui aparat de aer condiţionat de perete va fi mai costisitoare şi
deranjul iniţial ceva mai mare, confortul si randamentul pe termen lung sunt superioare.
În plus, în ceea ce priveşte aparatele de aer condiţionat mobile, oferta este destul de
limitată şi se împarte în general în două categorii: aparatele ieftine, oferite în general de
hypermarket-uri, şi cele mai scumpe, produse de o firmă cunoscută în domeniu.
14
CAPITOLUL 4
EFECTELE APARATELOR DE AER CONDIŢIONAT ASUPRA
MEDIULUI ŞI SĂNĂTĂŢII UMANE
În trecut, probleme precum influenţa şi impactul aparatelor de aer condiţionat asupra
mediului şi sănătăţii umane nu au fost analizate, însă astăzi li se acodră o deosebit de mare
importanţă [6].
Ca orice dispozitiv electronic, aparatul de aer condiţionat afectează mediul prin
consumul de energie şi prin ciclul de viaţă, ce include manufactura, utilizarea, recuperarea
(fierului şi aluminiului conţinute de aceste aparate, de exemplu) şi depozitarea ca fază finală.
O modalitate de conservare a energiei este aceea de a reduce timpul de utilizare sau, pe timpul
verii, mărirea temperaturii de răcire. E nevoie de 60% mai multă energie pentru a răci o
clădire la 72% în raport cu temperatura iniţială, faţă de a o răci la 78%. De aceea, Guvernul
Statelor Unite a emis în 1980 o directivǎ ce prevedea ca ilegală răcirea clădirilor publice sub
78% [6].
În ceea ce priveşte problema emisiilor de substanţe poluante datorate folosirii
aparatului de aer condiţionat, ne putem gândi la CO2, generat prin producerea energiei
electrice necesare funcţionării şi la refrigeranți [6].
Până la descoperirea efectului lor asupra stratului de ozon, CFC-urile erau folosite
drept refrigeranți. Momentan, în cele mai multe ţări fabricarea şi utilizarea CFC-urilor a fost
interzisă sau restrânsă sever, în a două categorie aflându-se şi România. Ţara noastră s-a
obligat la reducerea până la eliminare a acestor substanţe prin aderarea la diverse tratate
internaţionale, inclusiv Protocolul de la Montreal. În concluzie, în ţara noastră încă mai există
aparate de aer condiţionat de generaţie veche, cu refrigeranți de tip CFC [6].
Aerul condiţionat afectează şi sănătatea umană, mai ales când este utilizat în exces,
agravând efectele unor afecţiuni precum artrită şi neurita şi cauzând dificultăţi celor ce au
probleme cu sinusurile. Şi alte efecte subtile apar de-a lungul timpului, fiind dovedit că cei ce
au lucrat pentru lungi perioade în birouri răcite de aer condiţionat sunt mai pasibili de răceli,
gripă sau alte suferinţe minore faţă de cei ce lucrează în spaţiu deschis [6].
Corpul uman este tensionat în momentul în care este obligat să treacă de la un mediu
cu temperaturi excesiv de ridicate la unul mai rece, iar de-a lungul timpului apar probleme. Se
pare că cei ce petrec un interval exagerat de timp alături de aparatul de aer condiţionat nu sunt
15
capabili să suporte temperaturile verii şi drept rezultat valurile de căldură răpesc mai multe
vieţi [6].
Şi maşinile au inconvenientele lor. Microorganismele se desfată în unităţile de aer
condiţionat ale acestora, iar dacă aparatul are filtre de proastă calitate sau necorespunzător
menţinute, pur şi simplu va recircula substanţele poluante [6].
Temperatura interioară de confort diferă de la o persoană la alta. Astfel, pentru
persoane lucrând sedentar, îmbrăcate corespunzător anotimpului, temperaturile interioare de
confort, iarna, variază între +20 şi +24C, cu umidităţi relative în intervalul 30-70%, iar vara
variază între +23 şi +26.5C, cu umidităţi relative în intervalul 25-70% [6].
Este indicat ca fiecare dintre noi să-şi identifice temperatura de confort şi să şi-o
stabilească cu ajutorul instalaţiei de climatizare. În cazul în care, în aceeaşi încăpere, stau
persoane cu caracteristici metabolice diferite, este important să se aleagǎ acea temperatură
care să convinǎ tuturor [6].
Diferenţa de temperatură pe verticală, mai ales pentru cei ce îşi desfăşoară activitatea
stând pe scaun, poate fi deranjantă, deoarece temperatura la nivelul capului depǎșește cu 3,5C
temperatura la glezne. Această situaţie apare mai ales în încăperile în care vara există un
exces termic mare, produs de o aglomerare importantă de surse de căldură (aparatură, oameni,
ferestre mari orientate spre sud etc.) [6].
Putem considera, deci, ca fiind prietenoase cu mediul înconjurător, aparatele de aer
condiţionat care folosesc freon ecologic (R407C, R410A, etc). Acest freon nu afectează
negativ stratul de ozon, funcţionează cu un nivel redus de zgomot şi consumă între 10% şi
50% mai puţină energie faţă de alte echipamente [7].
16
CAPITOLUL 5
CELE MAI BUNE APARATE DE AER CONDIŢIONAT
Din oferta disponibilă pe piaţă în acest moment, sunt prezentate câteva modele ce
prezintă un raport calitate/preţ corect. Deoarece se consideră că unitaţile de 9.000 BTU sunt
destinate încăperilor foarte mici, de pana la 10-15 m2, unităţile prezentate pornesc de la
12.000 BTU, potrivite pentru o sufragerie medie de bloc sau casă din România [8].
5.1. Samsung Boracay AQ12TSBNCEE
Figura 4. Aparat de aer condiţionat Samsung Boracay AQ12TSBNCEE [8]
Noul aparat de aer condiţionat de la Samsung (fig. 4), cu design elaborat, este soluţia
perfectă pentru o cameră de zi elegantă şi modernă. Chiar şi în condiţii meteo extreme,
aparatul de aer condiţionat de un alb superb oferă o răcire plăcută de-a lungul întregii zile [8].