Охлаждающие балки: виды, устройство, преимущества и недостатки

0
1599

Охлаждающие балки (их также называют холодными балками, климатическими балками или эжекционными доводчиками) — это устройства для контроля и поддержания требуемой температуры в помещении. Некоторые балки оснащены функцией подачи свежего приточного воздуха.

Виды климатических балок

Климатические балки подразделяют на активные и пассивные. Активные балки помимо охлаждения обеспечивают приток свежего воздуха, пассивные балки обеспечивают только охлаждение внутреннего воздуха. Для работы обоих типов балок требуется холодная вода.

Активные охлаждающие балки

Активные охлаждающие балки устанавливают на воздуховод, по которому от центрального кондиционера или приточной установки с секцией охлаждения нагнетается холодный воздух. В воздуховоде внутри балки предусмотрены форсунки, через которые воздух покидает воздуховод. На выходе из форсунки возникает эффект эжекции — локального разрежения среды и подсасывания окружающего воздуха. Этим окружающим воздухом для климатических балок является внутренний воздух в помещении.

Прежде чем смешаться с потоком свежего холодного воздуха, подсасываемый поток внутреннего воздуха проходит через теплообменник, где охлаждается за счёт потока холодной воды, проходящего через балку. Смесь внутреннего охлажденного воздуха и холодного свежего приточного воздуха подаётся обратно в помещение.

Важно отметить, что в балке нет вентилятора. Движение холодного воздуха осуществляется за счёт вентилятора в центральном кондиционере, а движение внутреннего воздуха — за счёт эжекции. Для работы устройства требуется подача холодного воздуха и холодной воды. Схема работы активных климатических балок представлена на рисунке 1.

Активные климатические балки обеспечивают не только охлаждение внутреннего воздуха, но и подачу свежего наружного воздуха. Таким образом, они выполняют одновременно функции кондиционера и приточной вентиляции.

Рисунок 1. Схема работы активных климатических балок.

Пассивные охлаждающие балки

В пассивных охлаждающих балках подача холодного воздуха не предусмотрена. Они представляют собой теплообменники, внутри которых циркулирует холодная вода от системы холодснабжения подобно тому, как это происходит в фанкойлах. Однако, в отличие от последних, теплообменники балок не обдуваются воздухом принудительно.

Внутренний воздух, касаясь холодной поверхности пассивной балки, охлаждается и естественным образом оседает. На его место приходит более теплый воздух, который также охлаждается и оседает. Возникает циркуляция воздуха за счёт естественных гравитационных сил. Эта циркуляция способствует движению воздуха в помещении и его равномерному охлаждению. Внешний вид пассивных охлаждающих балок представлен на рисунке 2.

Рисунок 2. Внешний вид пассивных охлаждающих балок.

Идея пассивных охлаждающих балок по-своему примечательна. В традиционных системах кондиционирования и холодоснабжения трубопроводы рассматриваются как один из видов потерь холода. Именно поэтому трубы теплоизолируют — чтобы к внутреннему блоку кондиционера или фанкойлу доставить холодоноситель с максимально низкой температурой.

Концепция охлаждающих балок предлагает рассматривать сами трубы как источник холода в помещении без установки фанкойлов или иных сложных устройств. Так как эффективность теплообмена зависит от площади контакта охлаждающей и охлаждаемой сред, то для охлаждения воздуха в помещении следует проложить несколько труб или имеющиеся трубы оснастить дополнительной поверхностью теплообмена — оребрением. Получаемые устройства и называют пассивными климатическими балками.

Здесь имеет место быть ещё одна аналогия — аналогия с системами отопления. Водяной конвектор представляет собой устройство, через которое протекает горячая вода и которое нагревает воздух вокруг себя, заставляя его циркулировать естественным образом за счёт гравитационных сил. Так как теплый воздух стремится подняться вверх, то конвекторы устанавливают внизу. Аналогичный принцип применён и в пассивных охлаждающих балках, но так как холодный воздух стремится опуститься вниз, то сами балки устанавливают сверху.

Преимущества и недостатки климатических балок

Активные и пассивные климатические балки не имеют движущихся частей (вентиляторов), следовательно, они не потребляют электроэнергию, в них нечему шуметь и ломаться — всё это относится к преимуществам данного вида оборудования. Кроме того, к преимуществам следует отнести отсутствие направленных потоков холодного воздуха, которые задувают те или иные рабочие места на большинстве объектов.

Для работы пассивных балок требуется охлажденная вода, но температура этой воды выше, чем для фанкойлов. Подготовка более теплого холодоносителя — суть снижение энергозатрат на его подготовку, а, значит, существенное повышение энергоэффективности системы охлаждения в целом.

Для активных климатических балок характерно более простое регулирование холодопроизводительности конкретного устройства. Как известно, для каждого фанкойла необходимо предусматривать узел обвязки (узел регулирования). В активных климатических балках регулирование сводится к регулированию расхода холодного воздуха, исходящего из форсунок или же к перекрытию части этих форсунок.

Для климатических балок требуются трубы увеличенной длины и значительно более высокие габариты теплообменников. Всё это ведёт к увеличению габаритов системы, что и является одним из её недостатков. Впрочем, балки устанавливаются непосредственно в обслуживаемых помещениях, а фальшпотолки типового офисного кабинета практически пустуют и вполне способны уместить крупногабаритные климатические балки.

Следует помнить, однако, что увеличение длины и количества трубопроводов ведёт к увеличению расхода и требуемого напора воды, что в свою очередь повышает требования к насосной группе — её мощности и производительности.

Ещё одна особенность охлаждающих балок заключается в том, что они снимают только явные теплоизбытки. Температура холодного потока воздуха в активных балках и температура воды в пассивных выше точки росы, конденсат не образуется, отвод влаги не осуществляется.

С одной стороны, это плюс, так как не требуется устройство системы дренажа. С другой стороны, люди выделяют влагу, и её нужно отводить. В традиционных системах кондиционирования отвод влаги осуществляется автоматически — она конденсируется на испарителе и посредством дренажной системы отправляется в канализацию. В системах охлаждения на базе климатических балок об отводе влаги следует позаботиться отдельно. Например, рассмотреть вопрос её отвода через систему общеобменной вентиляции.

Наконец, климатические балки имеют относительно низкий теплосъём на единицу длины, поэтому они далеко не всегда эффективны на объектах с высокими теплоизбытками. Например, их нет смысла предусматривать для охлаждения центров обработки данных. А вот для кондиционирования конференц-залов они вполне могут подойти. Если их холодильной мощности будет достаточно для компенсации теплоизбытков в конференц-зале, то они помогут избавиться от сильных потоков холодного воздуха, которые обычно бывают при установке кондиционеров.

Заключение

Охлаждающие балки — новое слово в сфере технологий для создания комфортного микроклимата в помещениях. В их конструкции отсутствуют вентиляторы, они не потребляют электроэнергии, не шумят и легко регулируются, но имеют достаточно большие габариты. Активные балки в отличие от пассивных выполняют также функцию приточной вентиляции. Применение балок требует обоснования, впрочем, как показывает опыт, они могут быть применены как для охлаждения больших помещений, например, залов ожидания, так и для климатизации маленьких комнат, например, гостиничных номеров.

Юрий Хомутский, технический редактор журнала «Мир Климата»

Предыдущая статьяБризеры: что это такое, устройство, принцип работы и сфера применения
Следующая статьяСфера и особенности применения охлаждающих балок

Решение года