Курортная жизнь под кондиционером.
Я езжу на пляжно-морской отдых в осенний бархатный сезон: в первой половине сентября в Турцию или в первой половине октября в Египет.
Такой выбор времени связан с двумя факторами:
1. Меньше людей, так как кончились летние каникулы у детей и прошёл сезон августовских отпусков в Европе у взрослых.
2. Жара сильно уменьшилась, так что жить в номере можно даже и без кондиционера.
Предыдущие 5-6 поездок я действительно в эти периоды практически не включал кондиционер, особенно ночью. Шум от сильно изношенного кондиционера в ночной тишине вообще как-то не очень приятен.
Но в последний раз кондиционер работал достаточно прилично, а на улице ночью было достаточно душно, так что по итогу кондиционер отработал непрерывно всю неделю.
Так как моя текущая работа- это проектирование систем ОВиК (отопления, вентиляция и кондиционирование), то наблюдение за климатом в помещении в зависимости от работы кондиционера при разных внешних условиях стало для меня неким интеллектуальным развлечением на всю неделю отдыха.
Динамика климата в номере за сутки
В дневное время, когда на улице жарко, кондиционер старается поддерживать температуру в помещение ниже уличной, так что ему приходится бороться с постоянными притоками тепла через наружные стены и окна.
В этой ситуации поток воздуха из кондиционера идёт много холодней, чем целевая температура в помещение.
При переохлаждении воздуха кондиционером, воздух освобождается от паров воды при её конденсации на поверхности охладителя в кондиционере. Таким образом влажность воздуха понижается во всём помещение, что обеспечивается многократной прокачкой через кондиционер всего объёма воздуха в номере за час.
В таком высушено-охлаждённом номере днём действительно чувствуется «приятная прохлада», когда не жарко по температуре и не преешь от избытка влажности как в тропиках.
Ночная духота при работающем кондиционере
Ситуация резко меняется ночью, когда температура на улице становится ниже, достигая порога комфортной температуры в номере +26С.
Это приводит к автоматическому отключению кондиционера по достигнутой температуре, а остуженные за день стены помещения поддерживают прохладу в номере при нулевом притоке тепла с улицы.
В этот момент в номере начинает проявляться «духота». То есть человек ощущает повышенную влажность, при которой дышать тяжелее, так как легкие не могут испарить воду в и так уже влажный воздух.
Чтобы восстановить ощущение «приятной свежести и прохлады» приходится понижать целевую температуру на кондиционере, но при этом температура в комнате оказывается много ниже комфортного уровня для южного курорта, то есть +22С вместо +26С.
В качестве альтернативы можно вообще отключить кондиционер и распахнуть окно на балкон, но в данном конкретном случае на улице ночью тоже было «душно-влажно» при относительно невысокой температуре, что не решало проблемы духоты в номере.
Выход из ситуации
Для решения данной коллизии необходимо разделять два похожих, но не всегда совпадающих процесса в кондиционировании помещений, а именно:
1. Охлаждение помещения до целевой температуры.
2. Осушение воздуха до целевого показателя относительной влажности.
Так значительная часть комфорта для человека в жару связана с относительно низкой влажностью воздуха, при которой интенсивно работает поверхностное охлаждение кожи через испарение воды.
При этом абсолютная температура воздуха может быть весьма высокой, то есть даже выше температуры тела.
В сухом воздухе человек легко переносить температуру +40С.
Вспомните посещение сауны, где воздух сухой, а при +40…+50С в недогретой парной даже начинаешь немножечко мёрзнуть, и можешь там так и сидеть не распарившись бесконечно долго.
В тоже время во влажном «хамаме», с висящим в воздухе тёплым туманом, мы заливаемся потом и очень быстро перегреваемся собственным внутренним теплом при температуре в парилке чуть выше +37С.
Такую недогретую «сауну» я создавал у себя в автомобиле преднамеренно, включая в жару печку на обогрев, и это при том, что у меня в машине был кондиционер.
Цель такого нагрева машины как раз было пересушивание воздуха, когда даже промокшая от пота рубашка на теле начинала быстро высыхать.
В результате, выходя из такой перегретой машины на внешнюю жару в сухой рубашке, я ощущал «уличную прохладу».
При том, что при выходе из охлаждённой машины или кондиционированного помещения на уличную жару возникает куда менее приятное ощущение попадания в «адское пекло».
Дополнительным бонусом включения печки на жаре в пробках- это отсутствие перегрева двигателя самой машины, за что машина бывает весьма благодарна владельцу.
Кстати, отказаться от кондиционера и перейти к режиму « сухая сауна в жару» меня заставил сам кондиционер, когда после его первого включения в первые солнечные дни мая я получил насморк, от которого не мог потом избавится до самой осени, когда уже начал включать печку отопителя в салоне.
Так проанализировав ситуацию с кондеем в машине и появлением летнего насморком, в итоге на следующий год я этой ошибки с кондиционером в машине не повторил. На следующий год я кондиционер в машине вообще не включал, перейдя к включению печки летом или к простому проветриванию машины через открытые окна.
Борьба с высокой влажностью в помещениях.
Чтобы в помещениях с кондиционированием не создавать такой влажный «хамам», необходимо к режиму охлаждения самого помещения кондиционером добавить отдельный осушитель воздуха, который особенно пригодится в переходные периоды с относительно низкими уличными температурами.
Такой осушитель будет работать в общем цикле с приточной вентиляцией, подавая в помещение предварительно сильно осушенный воздух с улицы.
Осушение воздуха можно проводить и отдельным блоком «осушителем» без понижения температуры воздуха в помещение.
Такие локальные осушители воздуха применяются в помещениях бассейнов, при их работе на полной рециркуляции воздуха внутри помещения бассейна..
При этом осушитель подаёт осушенный воздух в бассейн не только не холодным, но даже с небольшим нагревом, тем самым дополнительно внося в помещение бассейна тепло от работы компрессорно-конденсаторного блока осушителя.
По сути комнатный осушитель- это бытовой холодильник небольшой мощности, который через морозилку непрерывно прогоняет небольшой поток воздуха из помещения с помощью дополнительного вентилятора. (см.рис.1.)
Рис.1. Схема работы комнатного осушителя воздуха с полной рециркуляцией воздуха.
Энергетический расчёт осушения помещения
Осушать в помещении нужно избыточную влажность, поступающую из двух основных источников:
1. Испарение человека от дыхания и через кожу в количестве 70-100 грамм в час при общей мощности теплоотдачи человека около 150Вт.
2. Влажность приточного воздуха с улицы, которая может достигать 25 г/м3 в летнюю жару.
Если принять, что минимальная норма воздуха на дыхание человека 20м3/ч, то вентиляция даст приток абсолютной влажности 25*20=500 г/ч.
При этом вытяжной воздух с «комфортной влажностью» 50%будет содержать всего 12г/м3 при температуре +26С.
Итого разница составит (25-12)*20=260 г/ч, которые надо удалят при осушении воздуха в помещение.
То есть для работы в течение дня нам нужен осушитель с производительностью по конденсации не менее 360 грамм воды в час или 0,36*24= 8,6 кг/сутки.
Именно такой комнатный осушитель с производительностью 12л/сутки легко найти в продаже (см.рис.2.)
Рис.2. Внешний вид и ТТХ комнатного осушителя воздуха, пригодного для применения в г.Москве как альтернатива установке сплит-системы. Интересно, что данные по электропотребления в ТТХ здесь явно ложные, с ошибкой где-то в 5 раз: реальная мощность данного охладителя должна быть около 0,1 кВт по электропотреблению, а не 0,02 кВт.
В продаже также есть совсем маленькие и дешёвые осушители малой производительности 0,45 кг/сутки (см. рис.3.)
Вот только их производительности в 0,45 кг/сутки (20г/ч) может хватить только на то, чтобы при наличии аквариума и при наглухо закрытых герметичных окнах ваша комната за день не отсырела и не покрылась плесенью в ваше отсутствие.
Емкость бачка для конденсата у настольного осушителя всего 0,5л, то есть обслуживать такой осушитель нужно ежедневно.
Рис.3. Комнатный осушитель малой мощности, который не справится с влажностью от присутствия даже одного человека.
Энергетический баланс процесса осушения воздуха
Рассчитаем энергетические затраты на конденсацию воды из воздуха.
Теплота парообразования воды составляет около 2400 кДж/кг при +20С.
То есть для испарения 1 кг воды надо затратить энергию 2400 кДж, что в более привычных электрических величинах составит 0,666 кВт*ч:
2400/3600=2/3=0,666 кВт*ч
Тогда при конденсации 12 кг вод за сутки мы получим тепловую энергию:
12*0,666= 8 кВт*ч
Мощность теплового поток от конденсации воды за один час составит Nк=8/24= 1/3= 0,333 кВт.
Дале мы учитываем эффективность работы кондиционера с Кх=3, что даёт нам суммарную электрическую мощность компрессора с вентилятором в установке равную около :
Nк/Кх=0,333/3=0,111 кВт
Итого:
Реальная номинальная мощность осушителя производительностью 12л/сутки должна составлять около 0,1 кВт. Так как охлаждение конденсатора (горячего калорифера с фреоном высокого давления) ведётся охлаждённым уже воздухом с температурой менее 20С, то холодильный коэффициент Кх может оказаться чуть больше Кх=3. Более высокий Кх= 3,3..3,5 может понизить электрическую мощность осушителя чуть ниже 0,1 кВт, но точно не может достигнуть величины 0,02 кВт, как то заявляется в ТТХ осушителя (см. рис.) Преимущество осушителя перед сплит-кондиционером для жизни в квартире в Москве Сейчас население сильно поднялось в уровне жизни, тем самым перейдя от стадии «приобретения необходимого» к стадии «создания комфорта». Для «комфорта» в квартире нужен кондиционер, чтобы летом было не так жарко в квартире. Для этого люди стали массово устанавливать сплит-системы с внешним блоком на фасаде дома. (см.рис.4.) Рис.4. Пример наиболее дешёвого сплит-кондиционера с минимальной мощностью охлаждения. Для дневной жары всё у дешёвых сплитов нормально работает, но вот ночью начинаются как раз те проблемы с влажностью, которые я описывал в начале статьи. Правда, у продвинутых моделей кондиционеров имеется встроенный режим «осушение», когда на минимальном протоке воздуха 50-100м3/ч внутренний блок сплита сильно охлаждает воздух на протоке, тем самым пересушивая его. В режиме «осушения» обеспечивается сильное снижение абсолютной влажности воздуха до точки росы +6С (температура кипения фреона в кондиционере), что составляет влагосодержание около 8г/м3 или относительную влажность менее 50% при температуре воздуха в комнате +25С. Эти цифры влагосодержания следуют из данных по влажности воздуха с I-d диаграммы (см.рис.5) Рис.5. Картинки с I-d диаграммой влажного воздуха, по которой определяется влагосодержание воздуха d (гр.воды на 1кг воздуха) при различной температуре и относительной влажности (в %). На нижней диаграмме указаны также плотности воздуха в зависимости от температуры и влажности (прямые со слабым наклоном вправо и цифрами в диапазоне 1,36 кг/м3 при минус-13С и 1,1кг/м3 при +48С). Вот только далеко не во всех моделях сплитов присутствует режим «осушения», и за эту дополнительную функцию придётся тоже заплатить, причём не мало (см.рис.6.) Рис.6. Более дорогой инверторный сплит-кондиционер той же мощности, где предусмотрен специальный режим «осушение» (обведено красным), которого нет на дешёвых версиях сплитов с режимом работы компрессора «старт-стоп». Таким образом, если стоит задача создания именно «комфорта», то начинать надо с приобретения именно отдельного «осушителя». Такой отдельный осушитель будет дешевле дешёвого сплит-кондиционера, но при этом создаст комфорт вечером и ночью, когда вы хотите отдохнуть в вечерней прохладе без духоты, без шума и без дутья в шею и по ногам холодным воздухом (как это бывает от дешёвого кондея). Тем более, что осушитель дешевле сплит-системы, и его можно легко переставлять по квартире по мере необходимости как днём , так и ночью. Также осушитель легко забирается с собой при переезде, что важно при проживании на съёмной квартире. Из дополнительных удобств осушителя: Вы можете сушить стиранное бельё даже в отсутствии балкона и окон на улицу, развесив бельё даже в тёмной кладовке или в подвале при наличии в данном помещении осушителя воздуха. Лайф хак для начинающих строителей домов из газобетона и экономных пользователей личных бассейнов Если вам нужно просушить зимой свежепостроенный дом из кирпича или газосиликатных блоков, то вам может пригодится обычный моноблочный оконный кондиционер в место специализированного «осушителя». (см.рис.7.) Рис.7. Моноблочный кондиционер «оконник» мощностью 2 кВт по холоду и 0,64 кВт по электричеству. Такой оконный кондиционер можно просто установить посреди осушаемого помещения на табуреточку и включить его в розетку, и у вас сразу начнётся сушка помещения: успевайте только вёдра с конденсатом оттаскивать, если сразу дренажную трубу к кондиционеру не подвели. Одновременно с осушением кондиционер будет отапливать данное помещение, причём с высокой энергетической эффективностью. Ведь всё тепло от потраченного электричества и сконденсированной воды вернётся из кондиционера обратно в помещение, отправившись снова на испарение новой воды и компенсацию теплопотерь сквозь стены. При этом оконный кондиционер вам обойдётся в разы дешевле, чем осушитель бассейнов равной мощности. Правда, вместо одного осушителя с производительностью 100л/сутки (1,26кВт по электричеству), вам нужно буде поставить целых два оконных кондиционера мощностью 2кВт по холоду = 50л/сут по конденсату (0,64 кВт по электричеству). Но даже в этом случае два «оконника» со стоимостью 23*2=52тыс.руб окажутся аж в 6 (шесть) раз дешевле, чем один красивый специализированный осушитель для бассейнов (см.рис.8.) Рис.8. Пример моноблочного осушителя воздуха для помещений, который по свое производительности 100л/сут может заменить два оконных кондиционера мощностью по холоду 2 кВт ( или 50л/сут). Заключение: Кондиционирование и вентиляция – это сложная взаимосвязанная система, где одно не может существовать без другого. В больших частных домах или в офисных зданиях, где уже предусматривается центральная система приточной вентиляции, необходимо ставить осушители воздуха на самой приточной установке, причём независимо от того будет ли внутри здания установлена ещё и дополнительная система охлаждения в помещениях. P.S. После возвращения из Египта я я обнаружил, что у меня в сумке одна из футболок сильно отсырела, при том что именно её я вовсе не доставал из сумки, которая в открытом виде пролежала благополучно всю неделю в кондиционированном номере отеля. Так что футболку пришлось сушить в отапливаемой московской квартире на спинке дивана, прежде чем оправить её снова на хранение в шкаф. Эти занятные факты, полученные мною собственноручно, и подтолкнули меня к написанию данной статьи. Обнаруженное отсыревание вещей в кондиционированном номере- это яркая особенность тропического климата, где в домах по влажным углам разрастается плесень, а в шкафах вещи сыреют и также плесневеют. Именно по этой причине в тропиках шкафы в домах делают с жалюзийными дверцами, обеспечивающими постоянную вентиляцию шкафа. Впрочем в тропиках и на окнах не делают сплошного остекления, заменяя его поворотными стеклянными жалюзи или вовсе ограничиваясь жалюзийными ставнями (см.рис.9-11.) Рис.9. Вид на поворотные стеклянные жалюзи в окнах где-то в тропической стране. Рис. 10. Вид на поворотные стеклянные жалюзи вместо окон где-то в тропической стране. Здесь вместо окон в пол установлены сплошные жалюзийные решётки без намёка на герметичное остекление. То есть эта кухня в жилой квартире при открытых жалюзи превращается практически в открытую веранду, где целая стена выходит прямиком на улицу. Рис.11. Вид на оконно-дверные проёмы фешенебельного номера в тропическом курортном отеле на берегу тёплого океана, где вместо дверей и окон сплошные нерегулируемые деревянные жалюзийные решётки без намёка на герметичное остекление.
