СИСТЕМА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА С КОМБИНИРОВАННЫМ КОСВЕННЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ
AIR CONDITIONING SYSTEM WITH COMBINED INDIRECT COOLING

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано для создания комфортных условий и микроклимата в производственных помещениях с избыточным выделением тепла.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является система кондиционирования по патенту РФ №2349841, кл. F24F 3/06, содержащая корпус, секции приемных клапанов и подогрева, оросительную камеру, в которой установлены форсунки и каплеуловители с поддоном-фильтром, секцию фильтров, соединенную с вентиляционным агрегатом.
Недостатком его является сравнительно невысокая эффективность процесса автоматического регулирования и распыления жидкости в оросительных устройствах.
Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса автоматического регулирования двухвентиляторных кондиционеров.
Это достигается тем, что система кондиционирования воздуха с комбинированным косвенным охлаждением включает в себя вентиляторную градирню, устанавливаемую на крыше кондиционируемого помещения, а в нижней части корпуса вентиляторной градирни установлен поддон для сбора охлажденной воды, причем в корпусе над поддоном выполнены эжектирующие отверстия для притока наружного воздуха, а в верхней части корпуса градирни расположено оросительное устройство с форсунками и осевой вентилятор, причем кондиционер содержит центробежный вентилятор, подающий воздух в помещение, масляный самоочищающийся фильтр, теплообменный аппарат, камеру орошения, связанную трубопроводом с центробежным насосом, а также приточную и выхлопную шахты, имеющие общую разделяющую их стенку, при этом автоматический клапан регулирует подачу наружного и рециркуляционного воздуха через фильтр из помещения, корпус каждой из форсунок в оросительном устройстве градирни и в камере орошения кондиционера выполнен полым, осесимметричным, ось которого перпендикулярна оси отверстия трубы коллектора, а по форме корпус выполнен в виде тела вращения, образованного кривой второго порядка, например сферическим, в виде усеченного эллипсоида или параболоида вращения, а со стороны проточного отверстия трубы коллектора в форсунке установлен спрямляющий элемент, выполненный в виде кольца, имеющего центральную втулку, с которой жестко соединены радиально расположенные, по крайней мере, три лопасти, соединенные с корпусом форсунки, причем корпус выполнен с двумя противоположно расположенными перпендикулярно оси форсунки уступами, посредством которых через хомуты с замками форсунка закрепляется на коллекторе, при этом в нижней части корпуса форсунки выполнено коническое дроссельное отверстие, соединенное с камерой смешения, которая расположена между дроссельным отверстием и спрямляющим элементом, а на внутренней поверхности камеры смешения имеются винтообразные канавки.
На фиг.1 изображена система кондиционирования воздуха с комбинированным косвенным охлаждением, на фиг.2 - схема форсунки в оросительном устройстве градирни и в камере орошения кондиционера.
1
Система кондиционирования воздуха с комбинированным косвенным охлаждением включает в себя вентиляторную градирню 2, устанавливаемую на крыше кондиционируемого помещения 1. В нижней части корпуса вентиляторной градирни 2 установлен поддон 3 для сбора охлажденной воды, причем в корпусе над поддоном 3 выполнены эжектирующие отверстия для притока наружного воздуха с температурой t. В верхней части корпуса градирни 2 расположено оросительное устройство 4 с форсунками и осевой вентилятор 5. Кондиционер 8 содержит центробежный вентилятор 6, подающий воздух в помещение 1, масляный самоочищающийся фильтр 11, теплообменный аппарат 10 (поверхностный воздухоохладитель в теплый период и поверхностный воздухонагреватель в холодный период), камеру орошения 9, связанную трубопроводом 21 с центробежным насосом 17.
Система кондиционирования выполнена таким образом, что приточная 12 и выхлопная 13 шахты имеют общую разделяющую их стенку 14, что позволяет в холодное время года использовать удаляемое из помещения 1 тепло и снижать нагрузку на теплообменный аппарат 10 для подогрева наружного воздуха. Кроме того, приточная шахта может быть размещена внутри выхлопной с целью экономии энергоресурсов всего предприятия, где установлены кондиционеры (на чертеже не показано). Автоматический клапан 15 регулирует подачу наружного и рециркуляционного воздуха из помещения 1, поступающего по воздуховоду 19, в котором установлен осевой вентилятор 7, через фильтр 18. Центробежный насос 16 осуществляет подачу воды по системе трубопроводов 20: охлажденной - из градирни 2 в теплообменный аппарат 10, а нагретой - из теплообменного аппарата 10 в оросительное устройство 4 с форсунками градирни 2.
Каждый из коллекторов в оросительном устройстве 4 градирни и в камере орошения 9 кондиционера снабжен форсунками, имеющими проточное отверстие 22 (фиг.2). Каждая из форсунок выполнена в виде полого осесимметричного корпуса 23, ось которого перпендикулярна оси отверстия коллектора, а по форме корпус выполнен в виде тела вращения, образованного кривой второго порядка, например сферическим, в виде усеченного эллипсоида или параболоида вращения и др. Со стороны проточного отверстия 22 трубы коллектора 5 в форсунке установлен спрямляющий элемент 27, который демпфирует турбулентность потока жидкости, идущей от коллектора 5 к форсунке. Спрямляющий элемент выполнен в виде кольца, имеющего центральную втулку 27, с которой жестко соединены радиально расположенные, по крайней мере, три лопасти 28, соединенные с корпусом 23 форсунки. Корпус 23 выполнен с двумя противоположно расположенными перпендикулярно оси форсунки уступами 26, посредством которых через хомуты 24 с замками 25 форсунка закрепляется на коллекторе 5. В нижней части корпуса 23 форсунки выполнено коническое калиброванное дроссельное отверстие 30, соединенное с камерой смешения 29, которая расположена между отверстием 30 и спрямляющим элементом 27. Камера смешения 29 предназначена для образования вихревого турбулентного потока, сформировавшегося на выходе из отверстия 30 форсунки. Для этой цели на внутренней поверхности камеры смешения имеются винтообразные канавки (на чертеже не показано), которые могут быть образованы токарной обработкой по копиру или получены литьевым способом. В результате этого на выходе из форсунки образуется мелкодисперсный и равномерный факел распыла жидкости. Расходная характеристика форсунки представлена на фиг.3. Рекомендуемый диапазон давлений для цельнофакельной форсунки от 1,2 до 7,0 метров водяного столба. При данном диапазоне давлений обеспечивается полное раскрытие и заполнение факела форсунки капельной влагой.
Система кондиционирования воздуха с комбинированным косвенным охлаждением работает следующим образом.
Двухступенчатое испарительное охлаждение воздуха производится в теплообменном аппарате 10 (I ступень) и в форсуночной или насадочной камере орошения 9 (II ступень). В I ступени воздух охлаждается в поверхностных теплообменниках, питаемых водой, которая охлаждается в свою очередь в градирне 2 при испарении воды в воздух. Систему кондиционирования воздуха с двухступенчатым испарительным охлаждением можно классифицировать по пропуску воздуха как систему с процессами двухступенчатой обработки воздуха с водовоздушным рекуперативным теплообменником 10, в которой градирня 2 и кондиционер 8 работают на наружном воздухе, который проходит поверхностный воздухоохладитель и охлаждается в нем, затем воздух орошается циркуляционной водой, разбрызгиваемой в форсунками 4, и адиабатически увлажняется и охлаждается. Проходя через приточный вентилятор 6 и воздуховоды, воздух нагревается на 0,5÷1° и выпускается в помещение с параметрами, соответствующими точке приточного воздуха, а после ассимиляции тепла и влаги в помещении воздух принимает параметры точки, соответствующей нормативным параметрам воздуха в помещении. Охлаждение воды для теплообменника 10 производится за счет испарения ее в градирне 2 (или в камере орошения 9), через которую проходит наружный воздух, при этом воздух увлажняется, температура его понижается, а энтальпия повышается за счет тепла охлаждаемой воды. Если энтальпия воздуха в помещении существенно ниже энтальпии наружного воздуха, то целесообразно направлять в градирню 2 внутренний воздух вместо наружного. Для снижения виброакустической активности аппарата и его металлоемкости, а также повышения его надежности в предлагаемом устройстве предусмотрены следующие мероприятия: на поверхности деталей кондиционера, градирни и воздуховодах нанесен слой мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, причем соотношение между толщиной металла и вибродемпфирующего покрытия находится в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…4).
3
Форсунка работает следующим образом. Жидкость под давлением поступает со стороны проточного отверстия 22 коллекторов 4 и 9 в форсунку и встречает на своем пути спрямляющий элемент 27, который демпфирует турбулентность потока жидкости, идущей от коллектора 5 к форсунке. Камера смешения 29 предназначена для образования вихревого турбулентного потока, формировавшегося на выходе из отверстия 30 форсунки. Для этой цели на внутренней поверхности камеры смешения имеются винтообразные канавки (на чертеже не показано), в результате чего на выходе из форсунки образуется мелкодисперсный и равномерный факел распыла жидкости. Расходная характеристика форсунки представлена на фиг.3. Расход воды через форсунку (м/ч) определяется по следующей формуле:
W
G=2,245·√H,
где Н - напор воды перед форсункой (м вод. ст.).
Превышение давления перед форсунками обычно свидетельствует о их засорении и необходимости их очистки.