Кондиционер на борту яхты - роскошь или необходимость. Часть 1.


В обычной жизни кондиционер давно уже не воспринимается в качестве предмета роскоши — даже если это устройство не установлено у вас дома или в офисе, вы, скорее всего, имеете возможность наслаждаться кондиционированной прохладой в салоне автомобиля, причем даже далеко не премиум-класса. Казалось бы, кондиционеры давно должны были в массовом порядке проникнуть и на маломерные суда, но до некоторых пор осуществить это было не столь просто, особенно на самых компактных лодках. В автомобиле «кондишен» действует в основном на ходу, когда работает  мотор; в помещении на суше его бесперебойно питает такой надежный источник, как 220-вольтовая сеть высокого напряжения. В отличие от машины и жилого помещения, на лодке кондиционер должен функционировать не только на ходу при работающих двигателе и генераторе, но и на достаточно продолжительных стоянках. Впрочем, технический прогресс не стоит на месте, и проблема «двухрежимности» судовых систем кондиционирования достаточно успешно решается.

 

Дооборудование судна стационарной системой кондиционирования воздуха (СКВ) предполагает наличие на борту автономного источника энергоснабжения — генератора и/или блока аккумуляторов. Раньше «кондишен» считался роскошью, и для его работы требовался мощный и «прожорливый» генератор, но в наши дни ситуация изменилась благодаря значительному прогрессу в области холодильных компрессоров, электродвигателей и теплообменных аппаратов.

 

Еще установка системы потребует вмешательства в конструктивные элементы лодки: нужно будет проделать отверстие в днищевой части корпуса для забора воды, необходимой для съема тепла от конденсатора, и еще один шпигат понадобится для слива этой воды за борт. Далее, потребуется разместить все необходимое оборудование и проложить трубопроводы и воздуховоды. Тем не менее наличие стационарной СКВ на маломерном судне уже становится стандартом, отвечающим современному уровню жизни.

 

Выбор системы из огромного количества предложений на рынке будет зависеть только от требований заказчика и его бюджета. В этой статье мы попытаемся объяснить некоторые практические аспекты выбора оборудования СКВ. Надеемся, любой владелец лодки сможет найти для себя полезную информацию, которая поможет ему принять правильное решение.

Как работает кондиционер

 

По основному набору элементов кондиционер — это полная аналогия холодильника: хладагент, циркулирующий по замкнутому (испаритель — конденсатор) контуру, компрессор и электроника, контролирующая весь процесс. В начале цикла жидкий хладагент поступает в испаритель (он похож на автомобильный радиатор), где, резко расширившись, закипает. Образовавшийся газ (низкого давления) имеет значительно меньшую температуру — ведь часть теплосодержания хладагента ушла на его испарение.

 

Холодные пары хладагента проходят через испаритель, обдуваемый теплым влажным воздухом из каюты. Тот охлаждается, отдавая тепло парам хладагента, избыточная влага конденсируется на испарителе и стекает в дренажный поддон. А охлажденный и осушенный воздух возвращается в каюту.

Нагревшиеся в испарителе пары хладагента сжимаются компрессором и подаются в конденсатор, где преобразуются в жидкий хладагент: лишнее тепло уносится либо атмосферным воздухом (за счет вентилятора), либо забортной водой (за счет насоса).

 

Потому кондиционеры подразделяются на два типа: с воздушным или водяным охлаждением. Понятно: чем выше температура и влажность воздуха, тем больше энергии надо затратить на его охлаждение и конденсацию «лишней» воды, и тем выше нагрузка на кондиционер. Но и простая осушка воздуха без заметного его охлаждения уже дает ощущение комфорта.

 

К тому же более сухой воздух препятствует образованию грибков и плесени на судне, продлевает срок службы деревянных  деталей.

Холодопроизводительность Кондиционеры не «делают холод». Они откачивают из помещений тепло. Поэтому их характеризуют не электрической, а тепловой мощностью, т.е. количеством тепла, которое кондиционер способен «изъять» из охлаждаемого воздуха за один час. Это и есть холодопроизводительность.

 

Она выражается в киловаттах (кВт), килокалориях в час (ккал/ч) или в британских тепловых единицах в час (БТЕ/ч). Для ориентировки: 1 кВт = 860 ккал/ч  = 3413 БТЕ/ч. То есть, для пересчета в киловатты надо число БТЕ/ч разделить на 3413, а число ккал/ч — на 860. (1 ккал = 4 БТЕ). Поскольку техника у нас сплошь импортная, для простоты будем оперировать британскими единицами — ведь обычно именно в них указывается холодопроизводительность кондиционеров. Нужно помнить, что эта величина, указываемая в проспектах, замерена при определенных параметрах окружающей среды и температуры в каюте.

 

Подбирая кондиционер по его производительности обращайте внимание на параметры, при которых она была измерена. Например:

 

а) для кондиционеров с воздушным охлаждением:

 

– температура наружного воздуха — 27°С;

 

– температура обрабатываемого воздуха — 24°С;

 

– относительная влажность обрабатываемого воздуха — 70%;

 

б) для кондиционеров с охлаждением забортной водой:

 

– температура забортной воды — 24°С;

 

– температура обрабатываемого воздуха — 24°С;

 

– относительная влажность обрабатываемого воздуха 70%.

 

Поэтому не удивляйтесь, если кондиционер вдруг «холодит» слабее обычного: в сильную жару его КПД ощутимо падает. И, скажем, в насыщенных влагой тропиках только четвертая часть холодопроизводительности будет использована на охлаждение воздуха, а три четверти — на его осушку.

 

Расчет холодопроизводительности кондиционера

 

Понятно, что кондиционер с недостаточной холодопроизводительностью — только лишняя трата денег. Но и большой ее запас тоже ни к чему: сверхмощный «кондишен» только и делает, что, быстро охладив в помещении воздух, тут же выключается, и тот остается недоосушенным. К тому же такой режим работы лишь перегружает электросеть, а частые щелканья пусковых контактов раздражают окружающих.

 

 

Ориентировочные цифры холодопроизводительности кондиционера, необходимой для небольшой современной (теплоизолированной) лодки в зоне умеренного климата, таковы:

 

– длина лодки 7–8 м — 5000 БТЕ/ч;

 

– длина лодки 8–9 м — 7000 БТЕ/ч;

 

– длина лодки 9–10 м — 9000 БТЕ/ч.

 

На случай особо жаркого лета или в расчете на гостей на борту нужно прибавить 10–15%, для тропической зоны — приплюсовать «сверху» еще процентов двадцать.

 

Более точный расчет холодопроизводительности лучше доверить профессионалу. Но если все же захочется проделать это самому, воспользуемся формулой

 

                                                         Q = S (tн  — tв ) * К,

где Q — холодопроизводительность кондиционера, Вт;   S — площадь помещения, м2;   tн  — температура наружного воздуха, °С;  tв  — температура воздуха (необходимая) внутри помещения, °С;  К — коэффициент теплонапряженности помещения.

 

Примечания:

 

а) перепад температур (tн  — tв ) не должен превышать:  для умеренной климатической зоны — 8–10°С;   для тропиков — 15°С.

 

б) коэффициенты теплонапряженности К:  для носовой и каюты владельца — 20–22;  для салона или кают-компании с небольшой площадью остекления — 28–30 (если  площадь остекления большая — 35); для рулевой рубки с большой площадью остекления (моторный катер) — 40.

 

Для судов, находящихся в регионах, где температура воздуха постоянно превышает 30°, к рассчитанной холодопроизводительности нужно прибавить 20%, а если температура забортной воды выше 25°С — еще 20%. Эти расчеты касаются маломерных судов стандартной постройки. Если же архитектура судна нестандартная, то, возможно, придется вносить коррективы в коэффициенты теплонапряженности.

 

Что нужно учитывать при выборе СКВ

 

Сегодня на рынке предлагается широкий выбор СКВ, специально разработанных для использования на яхтах и катерах с любыми размерениями и архитектурно-конструктивными особенностями, а, кроме того, ряд фирм предлагают разработку и изготовление индивидуальных конструкций кондиционеров и систем под конкретный проект судна.

 

 

В данной статье мы будем рассматривать системы и оборудование для катеров и яхт длиной до 15м (45 футов). Будет полезно узнать, что «небольшие системы» относительно недороги, и их довольно несложно установить с помощью простых инструментов и наличия небольшого опыта. Выбирая систему, наиболее подходящую для вашей лодки, придется учесть многие факторы, влияющие на правильный выбор.

 

Приведенные ниже факторы – это далеко не все, которые нужно принять во внимание, но они самые главные. 1. Прежде всего определимся: нужно ли нам, кроме охлаждения воздуха, иметь также и отопление. Это может существенным образом повлиять на общую смету проекта. Далее рассчитываем требуемую холодопроизводительность (и, если нужно, теплопроизводительность) системы.

 

2. Если лодка небольшая, — до 10–12 м, можно обойтись одним кондиционером, который будет обслуживать несколько помещений. Если же лодка больше, может потребоваться деление ее на зоны, которые будут обслуживаться несколькими кондиционерами — каждый для своего обитаемого отсека.

3. Далее определяем тип системы и месторасположение кондиционера.

 

Агрегат должен физически вписываться в имеющееся свободное пространство для его монтажа. Выбор кондиционеров для катеров и яхт большой, внимательно изучите все предложения в плане их габаритов и возможных компоновочных решений. В идеале, для катера или яхты длиной до 12 м кондиционер должен располагаться под диваном, мягкой мебелью кают-компании, под V-образной койкой носовой каюты или где-нибудь в рундуке (мебели).

 

Ни в коем случае нельзя размещать кондиционер в отсеке, где могут выделяться взрывоопасные пары или газы. Что касается моноблочных кондиционеров, то нельзя допустить, чтобы кондиционер захватывал и нагнетал в жилой отсек выхлопные газы.

 

Кроме месторасположения кондиционера нужно будет определить местоположение точек забора и сброса забортной воды, а также удовлетворить еще два важных требования: чтобы насос забортной воды и сетчатый фильтр располагались ниже ватерлинии, а фитинг сброса воды за борт находился не выше, чем на 20–25 см над ватерлинией.

 

4. Теперь нужно выяснить следующее:

 

а) сможете ли вы разместить в выбранном вами месте теплоизолированный воздуховод и разделитель потока (фасонный элемент) для подачи воздуха в несколько помещений;

 

б) могут ли воздуховыпускные решетки быть расположены как можно выше в каюте — в районе подволока — при этом без лишних поворотов воздуховода? Учтите: каждый загиб воздуховода на 90° из-за повышения аэродинамического сопротивления снижает эффективность системы на 14%;

 

в) можно ли установить решетку рециркуляционного воздуха требуемого размера рядом с испарителем (это условие касается только автономных кондиционеров);

 

г) сможет ли конденсат свободно стекать в трюм или в отдельный приемный бак с откачивающим насосом (если нет, имеется еще одно решение отвода конденсата — о нем мы еще упомянем далее).

 

5. Наконец, определяем источник энергии, от которого будет работать система.

 

Только охлаждение или охлаждение и отопление?

 

Судовые кондиционеры могут работать только в режиме охлаждения или также в режиме обогрева. Кондиционеры с реверсивным циклом (тепловой насос) могут эффективно работать в режиме обогрева лишь в регионах с мягким климатом, где температура забортной воды никогда не бывает ниже 10°С. Если температура забортной воды ниже, теплопроизводительность системы, несмотря на большой расход энергии, будет недостаточной.

 

Одним из главных минусов является также меньшая, по сравнению с другими системами обогрева, надежность теплового насоса из-за возможного «залипания» реверсирующего четырехходового клапана вследствие загустевания масла. По этой причине СКВ следует периодически переключать в режим обогрева даже тогда, когда обогрев не нужен, — для профилактики и чтобы убедиться, что клапан работает.

 

Кроме этого, недостатком также является еще и то, что при обогреве, как и при охлаждении, должен работать и компрессор, и насос забортной воды, что снижает срок их эксплуатации. Наиболее простым, надежным и долговечным является установка в кондиционере электрического нагревательного элемента.

 

Но для электрического обогрева нужен мощный источник электроэнергии. Если такового источника нет, можно рассмотреть вариант  использования для обогрева интегрированную с СКВ (через пластинчатый теплообменник) систему охлаждения стационарного двигателя. Такая система может работать на ходу, а во время стоянки будет включаться электрический нагреватель кондиционера от берегового питания.

 

При этом нужно помнить, что для наибольшей эффективности и комфортности для обитателей помещения в летнем режиме охлажденный воздух должен подаваться сверху, откуда он, как более тяжелый, опускатся вниз на поднимающиеся конвективные потоки теплого воздуха. При этом ощущается только легкое, комфортное движение воздуха и приятное ощущение прохлады.

 

Подогретый воздух — наоборот, нужно подавать на уровне пайола, откуда он плавно поднимается вверх. Поэтому использовать воздушную систему кондиционера для отопления, как правило, не очень эффективно Горячий воздух, выходя из расположенного наверху воздуховыпускного устройства, стремится «прилипнуть» к подволоку, не опускаясь вниз, где находятся люди. В данном случае наиболее эффективным будет установка автономной системы отопления на базе отопителя, работающего на жидком топливе.

 

Однако, если помещение небольшое, а скорость подачи воздуха будет высокая (раза три выше, чем в стандартной системе воздушного отопления на базе дизельного или газового отопителя), комфорт в режиме отопления вполне достижим и при использовании системы воздухораспределения кондиционера, который будет интегрирован с отопителем и управляться от одного общего термостата.

 

Следует также отметить, что для работы отопителя не требуется работа генератора — достаточно аккумулятора, что является важным преимуществом для парусных яхт. Комбинированные решения полного климат-контроля будут рассмотрены ниже в описании систем.

 

Определяем требуемую холодопроизводительность СКВ

 

Итак, вы уже знаете, как можно приблизительно подсчитать требуемую холодопроизводительность кондиционера. Выше уже говорилось, что термодинамический анализ тепловой нагрузки лучше доверить специалисту. Но и заказчик должен иметь какое-то представление о системе, так что продолжим ликбез. При расчете нужно учесть все факторы, которые повлияют на оптимальный подбор кондиционера.

 

Если, например, он будет включаться только вечером, или судно будет находиться в тени (под навесом), то для всех помещений можно применить всего один коэффициент теплонапряженности, используемый для подпалубной зоны (кают-компания). Исключения: катамараны (большая площадь поверхности) и суда с большой площадью остекления, в которых создается тепличный эффект. Для съема дополнительной тепловой нагрузки потребуется дополнительная холодопроизводительность.

 

Но, как и в любом деле, здесь должен присутствовать и здравый смысл. Лучшим решением проблемы тепличного эффекта будет установка навеса над остеклением, который, к тому же, не мешает обзору. Чем темнее ткань навеса, тем лучше, так как темный цвет, в отличие от белого, не пропускает ультрафиолетовые лучи.

 

Если судно используется для проведения различных мероприятий и вечеринок, то при стечении большого количества людей возникает чрезмерная тепловая нагрузка, и ее нужно учесть («правило пальца» — по 250 БТЕ на каждого неактивного (спокойно сидящего) и по 500 БТЕ на каждого активного (работающего или танцующего) человека).

 

Главное, надо помнить, что нельзя ожидать быстрого изменения микроклимата, если вы явились на судно в разгар полуденного зноя и включили систему. Судно – это тонны мебели и других накапливающих тепло материалов, так что пройдет часов шесть, пока система охладит всю эту массу и выйдет на нормальный рабочий режим.

 

А еще следует устранить каналы проникновения теплого влажного воздуха из трюма в помещение с кондиром, иначе кондиционер будет только потеть и никогда не справится с большим количеством влаги, не говоря уже о неприятных запахах.

 

Владимир Маляренко.

 

Источник:  «Катера и Яхты»,  №222.

 

Оставить комментарий

Комментарии: 0