Установка охлаждения и кондиционирования воздуха

Полезная модель предназначена для охлаждения аппаратуры и оборудования и кондиционирования воздуха в переходные и холодный периоды года и может быть использовано в объектах с высоким уровнем тепловыделений, например, при вероятной эксплуатации этих объектов на экологически неблагоприятной местности.
Известны установки кондиционирования воздуха, содержащие воздухоохладитель с теплообменником, через который циркулирует холодоноситель или кипящий хладагент холодильной машины, имеющей реле низкого давления хладагента 1,2.
Недостатком таких установок является ограниченный диапазон рабочих температур наружного воздуха, при котороых обеспечивается их работоспособность.
Это объясняется тем, что температура холодоносителя или хладагента должна быть выше О °С. В противном случае воздухоохладитель обмерзает влагой из воздуха и эффективность работы установки резко снижается из-за уменьшения расхода воздуха через воздухоохладитель в связи с увеличением его гидравлического сопротивления. При достижении температуры холодоносителя или хладагента ниже О °С реле низкого давления хладагента отключает холодильную машину. Это соответствует температуре наружного воздуха ориентировочно +15... +20 °С.
Использование приточных фильтровентиляционных установок для охлаждения аппаратуры (оборудования) и воздуха в помещениях объекта с высоким уровнем тепловыделений и с нормируемой температурой воздуха в них tBH  +15...+25 °С при температурах наружного воздуха ниже tH  +15...+20 °С на экологически неблагоприятной местности ограничено большим расходам приточного наружного воздуха в связи с малым значением разности температур воздуха At  ( t - t ) Это приводит к существенному
увеличению размеров и массы фильтров и частоты их замены, а также вероятности попадания в охлаждаемый объем вредных примесей. Кроме того, при отрицательных температурах наружного воздуха (до минус 50 °С) необходимы большие затраты тепловой энергии для подогрева приточного воздуха до нормируемых значений в связи с существенным увеличением разности температур воздуха в объекте t и наружного  (до 60 °С).
Наиболее близким техническим решением к полезной модели является установка охлаждения и кондиционирования, содержащая приточный вентилятор, холодильную машину, имеющую испаритель и реле низкого давления хладагента (прессостатманоконтроллер), и размещенный в потоке рециркуляционного воздуха теплообменник (калорифер)  3, стр.409,410, рис.17 (прототип).
Однако и эта установка при высоком уровне тепловыделений в переходные периоды года также имеет повышенный расход приточного наружного воздуха, а при отрицательных температурах - повышенный расход тепловой энергии.
Задачей, решаемой при создании полезной модели, является снижение в переходные и холодный периоды года расхода приточного воздуха и затрат тепловой энергии на его подогрев.
Для этого установка оснащена установленным в потоке наружного воздуха теплообменником с имеющим электропривод вентилятором. Этот теплообменник с испарителем и размещенным в потоке рециркуляционного внутреннего воздуха теплообменником образует замкнутый циркуляционный контур холодоносителя и снабжен байпасной магистралью. В зоне соединения байпасной магистрали с контуром холодоносителя установлен трехходовой регулирующий вентиль с приводом.
С целью снижения потребляемой установкой мощности путем автоматического переключения режимов работы установки привод трехходового вентиля выполнен электрическим и связан с реле низкого давления хладагента.
Для автоматического обеспечения температуры холодоносителя на входе размещенного в потоке внутреннего воздуха теплообменника выше О °С установка оснащена термореле с установленным в контуре холодоносителя перед размещенным в потоке внутреннего воздуха теплообменником датчиком температуры. Термореле связано с приводом трехходового регулирующего вентиля параллельно реле низкого давления.
С целью снижения потребляемой установкой мощности в период, когда холодоноситель циркулирует, минуя установленный в потоке наружного воздуха теплообменник, путем автоматического отключения вентилятора упомянутого теплообменника электропривод этого вентилятора связан с реле низкого давления параллельно приводу трехходового вентиля.
на фиг. 1 показана схема установки при работе ее в теплый период года; на фиг.2 - в переходные и холодный периоды года и при температуре холодоносителя
выше О °С;
на фиг.З - в переходные и холодный периоды года и при температуре холодоносителя
ниже О °С.
Установка содержит холодильную машину, имеющую испаритель и связанный с всасывающей магистралью 2 хладагента реле 3 низкого давления, размещенный в потоке рециркуляционного внутреннего воздуха теплообменник 4 с вентилятором 5. Установка оснащена установленным в потоке наружного воздуха теплообменником 6 с вентилятором 7. Вентилятор 7 имеет привод в виде, например, электродвигателя 8 постоянного тока с обмоткой возбуждения 9. Испаритель 1, теплообменник 4 и теплообменник 6 с помощью насоса 10 с расширительным баком 11 образуют замкнутый циркуляционный контур 12 холодоносителя, например, тосола. Теплообменник 6 снабжен байпасной магитралыо 13 с установленным в зоне соединения ее с контуром 12 трехходовым вентилем 14 с электроприводом 15.
Электропривод 15 связан последовательно с реле 3 низкого давления хладагента. Установка оснащена, например, биметаллическим термореле 16 с датчиком 17 температуры, установленным в контуре 12 перед теплообменником 4. Термореле 16 связано с электроприводом 15 вентиля 14 параллельно реле 3. Электродвигатель 8 вентилятора 7 связан с реле 3 через переключатель в виде, например, электромеханического реле 18 с обмоткой 19.
Электропитание установки может быть также и любым другим.
В качестве термореле 16, реле 18, электродвигателя 8 и электропривода 15 могут быть использованы также и любые другие.
Вместо тосола может быть использован также и любой другой антифриз.
При включении установки в теплый период года, когда температура наружного воздуха выше, например, 15 °С, температура тосола выше О °С. Контакты реле 3 (фиг. 1) замкнуты, реле 18 замыкает цепь питания электропривода 15 вентиля 14 и размыкает цепь питания электродвигателя 8 ветилятора 7. Контакты реле 16 разомкнуты. Вентиль 14 устанавливается в положение, при котором тосол циркулирует в контуре 12 через байпасную магистраль 13, минуя теплообменник 6. Тосол насосом 10 подается в испаритель 1, охлаждается и поступает в теплообменник 4. В теплообменнике 4 тосол нагревается, охлаждая продуваемый вентилятором 5 через теплообменник 4 воздух. Далее тосол через вентиль 14 возвращается в насос 10. Затем цикл повторяется.
В переходные и холодный периоды года при снижении температуры наружного воздуха ниже 15 °С контакты реле 3 (фиг. 2) разомкнуты, холодильная машина отключается. Реле 18 размыкает цепь питания электропривода 15 вентиля 14 и замыкает цепь питания электродвигателя 8 вентилятора 7. Вентиль 14 устанавливается в положение, при котором тосол циркулирует через теплообменник 6, минуя байпасную магистраль 13. Тосол в теплообменнике 6 охлаждается продуваемым вентилятором 7 через теплообменник 6 наружным воздухом, а через испаритель 1 прокачивается без изменения температуры. В остальном принцип работы аналогичен рассмотренному.
При отрицательных температурах наружного воздуха и снижении температуры тосола ниже О °С по сигналу датчика 17 (фиг.З) термореле 16 замыкает цепь питания обмотки 19, термореле 18 замыкает цепь питания электропривода 15 вентиля 14 и размыкает цепь питания электродвигателя 8 вентилятора 7. Вентиль 14 устанвливается в положение, при котором тосол циркулирует по контуру 12 через байпасную магистраль 13, минуя теплообменник 6. В теплообменнике 4 тосол нагревается продуваемым вентилятором 5 через теплообменник 4 воздухом. При повышении температуры тосола выше О °С по сигналу датчика 17 термореле 16 размыкает цепь питания обмотки 19. Термореле 18 размыкает цепь питания электропривода 15 вентиля 14 и замыкает цепь питания электродвигателя 8 вентилятора 7. Вентиль 14 устанавливается в положение, при котором тосол циркулирует через теплообменник 6, минуя байпасную магистраль 13, и охлаждается в нем. Затем цикл повторяется.
Положительный эффект заключается в уменьшении потребляемой установкой мощности, размеров, массы и частоты замены фильтров, вероятности контакта с ними обслуживающего персонала и вероятности попадания вредных примесей в охлаждаемый объем при эксплуатации установки на экологически неблагоприятной местности. Положительный эффект достигается благодаря уменьшению затрат тепловой энергии на подогрев и расхода приточного воздуха.
1.Ефимов А.А. и др. Промышленные и бытовые системы кондиционирования (учебное пособие по курсу Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха для студентов, обучающихся по направлению Теплоэнергетика). М: издательство МЭИ, 1999 г.
2.Шелгинский А.Я. и др. Вентиляция и кондиционирование воздуха в помещениях промышленных, общественных и жилых зданий (учебное пособие для теплоэнергетических специальностей вузов). М: издательство МЭИ, 1999 г.