Установка кондиционирования воздуха
AIR CONDITIONING PLANT

Изобретение относится к механическим системам вентиляции, предусматривающим применение косвенного испарительного охлаждения приточного воздуха. Данная модель обработки воздуха может быть применена в промышленных и общественных зданиях. Изобретение относится к энерго- и ресурсосберегающим и способно существенно сократить капитальные и, при определенных условиях, даже эксплуатационные расходы на систему вентиляции или кондиционирования воздуха.
Известна схема обработки воздуха (Н.А. Королева, В.М. Фокин. Применение систем кондиционирования воздуха с испарительным охлаждением в современных зданиях. // Вестник ВолГАСУ. Серия: Строительство и архитектура. 2015. Вып. 39 (58). С. 173-182.), предусматривающая использование для охлаждения притока пластинчатого перекрестноточного рекуператора, который зимой служит для утилизации теплоты удаляемого воздуха.
Данная схема представлена на фиг. 1, где 1 - воздушный клапан; 2 - воздушный фильтр; 3, 4 - клапаны обводного канала; 5 - пластинчатый теплообменник; 6 - адиабатический увлажнитель; 7 - воздушный фильтр (вытяжной воздух); 8 - воздухонагреватель; 9 - местный доводчик.
Недостатком такого варианта является невозможность применения секции увлажнения для повышения влагосодержания притока в холодный период и по этой же причине, некруглогодичность (сезонность) работы увлажнителя и необходимость подключения местных доводчиков для поддержания относительной влажности в помещении в зимних условиях.
Техническим результатом заявленного изобретения является возможность использования установки кондиционирования воздуха на протяжении всего года с применением одной секции адиабатического увлажнения.
Технический результат достигается введением дополнительных промежуточных секций с регулирующими клапанами и некоторых обводных каналов (байпасов).
Установка кондиционирования воздуха, собираемая из стандартных (кроме байпасов (5, 5а)) элементов серийно выпускаемых каркасно-панельных вентиляционных установок и включающая воздушные клапаны приточного воздуха (1) и воздушные клапаны вытяжного воздуха (2), соединенные с воздушными фильтрами (3) и промежуточными секциями (4) с регулирующими клапанами на вертикальной панели (4.1; 4.3) в верхнем ярусе установки, воздушные клапаны приточного воздуха (1) и вытяжного воздуха (2), соединенные с секциями вентиляторов (9),промежуточными секциями (4) с регулирующими клапанами на вертикальной панели (4.2; 4.4), адиабатическим увлажнителем (7) с байпасом (5а) и регулирующим клапаном байпаса (5.3), воздухонагревателем (8) в нижнем ярусе установки, а также пластинчатый теплообменник (6), регулирующие перепускные клапаны промежуточной секции (4.1.1, 4.1.2), байпасы (5) и регулирующие клапаны байпаса (5.1, 5.2), объединяющие оба яруса установки и соединенные в последовательности, показанной на фиг. 2. В данную установку дополнительно введены промежуточные секции (4) в верхнем ярусе установки после воздушного фильтра (3) перед пластинчатым теплообменником (6) и в нижнем ярусе установки после пластинчатого теплообменника (6) перед секцией вентилятора (9), причем промежуточные секции (4) на уровне каждого яруса соединены между собой регулирующими клапанами на вертикальных панелях (4.1, 4.2), промежуточная секция верхнего яруса, непосредственно примыкающая к воздушному фильтру, соединена с промежуточной секцией нижнего яруса, непосредственно примыкающей к пластинчатому теплообменнику, байпасом (5) с регулирующим клапаном (5.1), а промежуточная секция верхнего яруса, примыкающая к пластинчатому теплообменнику, соединена с промежуточной секцией нижнего яруса, примыкающей к секции вентилятора, через регулирующий перепускной клапан (4.1.1), кроме того, дополнительно введены промежуточные секции (4) в верхнем ярусе установки после воздушного фильтра (3) перед пластинчатым теплообменником (6) и в нижнем ярусе установки после адиабатического увлажнителя (7) перед секцией вентилятора (9), причем промежуточные секции (4) на уровне каждого яруса соединены между собой регулирующими клапанами на вертикальных панелях (4.3, 4.4), промежуточная секция верхнего яруса, непосредственно примыкающая к воздушному фильтру, соединена с промежуточной секцией нижнего яруса, непосредственно примыкающей к адиабатическому увлажнителю, через регулирующий перепускной клапан (4.1.2), а промежуточная секция верхнего яруса, примыкающая к пластинчатому теплообменнику, соединена с промежуточной секцией нижнего яруса, примыкающей к секции вентилятора, байпасом (5) с регулирующим клапаном (5.2).
Конструкция установки кондиционирования воздуха, реализующая такой подход, показана на фиг. 2 и включает в себя: 1 - воздушные клапаны приточного воздуха; 2 - воздушные клапаны вытяжного воздуха; 3 - воздушный фильтр; 4 - промежуточная секция; 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 - регулирующий клапан на вертикальной панели промежуточной секции; 4.1.1, 4.1.2 - регулирующий перепускной клапан промежуточной секции; 5, 5а - байпас; 5.1, 5.2, 5.3 - регулирующий клапан байпаса; 6 - пластинчатый теплообменник; 7 - адиабатический увлажнитель; 8 - воздухонагреватель; 9 - секция вентилятора.
Последовательность переключения клапанов показана в таблице 1. При этом в теплый период через секцию увлажнения воздух будет проходить в обратном направлении, однако при использовании сотовых увлажнителей данный факт не влияет на функционирование установки т.к. увлажненный воздух после теплообменника выбрасывается в атмосферу.
Главный принцип данного подхода заключается в том, что основной поток приточного воздуха охлаждается в поверхностном теплообменнике с помощью вспомогательного потока, температура которого предварительно снижена в процессе прямого испарительного охлаждения. В качестве вспомогательного может быть взят, например, вытяжной воздух перед выбросом его в атмосферу, или отдельный поток, забираемый снаружи и в дальнейшем не используемый либо предназначенный для вентиляции подсобных помещений, где нет ограничений по допустимой относительной влажности внутреннего воздуха.
Принцип работы в ТП года (фиг. 3): наружный воздух поступает через воздушный клапан (1), проходит через воздушный фильтр (3), далее попадает в промежуточную секцию (4), где через байпас (5) направляется в другую промежуточную секцию (4), затем охлаждается в пластинчатом теплообменнике (6), после охлаждения поступает в промежуточную секцию (4) и из нее через байпас (5) попадает в другую промежуточную секцию (4), а оттуда идет в секцию вентилятора (9) для подачи.
Принцип работы в ХП года (фиг. 4): наружный воздух поступает через воздушный клапан (1), проходит через воздушный фильтр (3) и попадает в промежуточную секцию (4), далее предварительно нагревается в пластинчатом теплообменнике (6), затем догревается в воздухонагревателе (8), поступает в промежуточную секцию (4), затем оттуда часть воздуха проходит через секцию адиабатного увлажнения (7), а часть другая часть идет через байпас (5а; клапан 5.3 открыт), после чего воздух направляется в промежуточную секцию (4), где смешиваются потоки воздуха из адиабатического увлажнителя (7) и байпаса (5а), после чего воздух поступает в секцию вентилятора (9) для подачи.
Порядок переключения клапанов на промежуточных секциях и байпасах показан в табл. 1.
Параметры основных точек:
Б
:
нБ
нБ
*
Н (наружный воздух по параметрам «Б») температура t = +26°С, энтальпия I = 54.4 кДж/кг для Москвы по СП 131.13330.2012 «Актуализированная редакция СНиП 23-01-99 "Строительная климатология"»;
o2
эф
П' = О (после пластинчатого теплообменника перед вентилятором): температура  при равных расходах приточного и уходящего воздуха и с учетом величины t (см. ниже), где k = 0.67 - средний коэффициент температурной эффективности пластинчатого теплообменника;
П (приток после вентилятора): температура  влагосодержание
в
в
п
п
пом
В (внутренний воздух помещения): температура t = +25°С - максимальная из оптимальных в ТП по ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях»;относительная влажность ϕ = 58% - в оптимальных пределах по построению при заданных t и d и при характерном значении углового коэффициента луча процесса в помещении ε = 10000 кДж/кг,
y
в
y
У (уходящий воздух): температура t = t + 1 = 26°С, энтальпия I = 56 кДж/кг - по построению;
w
м(У)
W (предельно возможное состояние после адиабатного увлажнения): температура t = t = +19.5°С, т.е. равна температуре мокрого термометра уходящего воздуха, относительная влажность = 100%;
2
о2
o2
О (перед пластинчатым теплообменником после секции увлажнения): относительная влажность ϕ = 95%, температура t = +20°С (по построению);
ут
o2
эф
н
o2
УТ (после пластинчатого теплообменника для потока уходящего воздуха): температура t = t + k(t - t) = 20 + 0.67(26 - 20) = +24°С.
у
п
в
п
в
При этом располагаемый перепад температур для ассимиляции теплоизбытков в обслуживаемом помещении Δt = t - t = 26 - 22.5 = 3.5°С. Эта величина меньше, чем обычно рекомендуется при обработке воздуха с применением искусственного охлаждения, поэтому реализация данной схемы может привести к росту требуемого воздухообмена. Однако отсутствие холодильной машины, а также, в предлагаемом варианте, и местных доводчиков все же способно в большинстве случаев обеспечить экономию как единовременных, так и годовых расходов на подготовку притока. Более того, повышенный воздухообмен способен также упростить расчет воздухораспределения в помещении, поскольку, чем меньше разность t - t, тем проще обеспечить допустимое отклонение температуры в приточной струе от t в точке ее входа в обслуживаемую зону помещения, и тем больше возможностей не прибегать к так называемому «свободному холоду» в холодный период, а обеспечивать ассимиляцию теплоизбытков только за счет недогрева притока.