АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА В ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ

Полезная модель относится к системам кондиционирования воздуха и может найти применение для поддержания технологически-комфортных условий в производственно-технологических комплексах.
Наиболее близкими по своему назначению к предлагаемой полезной модели являются оконные комнатные кондиционеры типа Samsung AZ 18 FAMEА/ЕВ, MITSUBISHI SRK63HE и др.
Общими недостатками приведенных моделей являются высокое энергопотребление, сложность конструктивного исполнения и соблюдение специальных требований при эксплуатации, что ведет к ограничению диапазона их применения. Например, оконный комнатный кондиционер Samsung AZ 18 FAMEA/EB обеспечивает охлаждение воздуха в интервале температур от плюс 21°С до плюс 32°С внутри помещения при температуре наружного воздуха от плюс 21°С до плюс 43°С. Данные модели состоят их множества взаимосвязанных агрегатов, узлов, деталей и вспомогательных систем, требующих высокоточной регулировки и наладки при вводе в эксплуатацию. В качестве холодо-тепло-носителей (агентов) в них применяются хладоны различных типов. Хладоновые агенты являются высокотоксичными компонентам. При выходе из строя трубопроводов установок происходит утечка хладонов в окружающую среду, что представляет опасность для здоровья обслуживающего персонала и экологической обстановки. Ремонтно-восстановительные работы по перезаправке, проведение последующих регулировочных операций требует дополнительных финансовых и производственных затрат.
Цель полезной модели - создание конкурентоспособных высокопроизводительных систем кондиционирования воздуха отечественной разработки для обеспечения оптимальных условий труда и производственного процесса.
Приведенные выше недостатки устраняются в предлагаемой модели, в которой использован вихревой эффект температурного разделения воздушной среды при пропускании сжатого воздуха через вихревую трубу. В частности, температурный диапазон применения предлагаемой полезной модели обеспечивает охлаждение воздуха в интервале температур от плюс 18°С до плюс 32°С при температуре наружного воздуха от плюс 21°С до плюс 50°С, а также нагрев воздуха в интервале температур от плюс 10°С до плюс 28°С при температуре наружного воздуха от 0°С до минус 20°С. Это повышает надежность при эксплуатации, значительно снижает эксплуатационные и ремонтные расходы, расширяет диапазон применения, позволяет увеличить срок службы и эксплуатации модели, обеспечить экологическую безопасность окружающей среды.
Представляемая автоматизированная система кондиционирования воздуха в производственно-технологических комплексах (далее по тексту - автоматизированная система кондиционирования) относится к технологически-комфортным и предназначена для создания и поддержания воздушной среды, благоприятной для осуществления технологического производственного процесса и достаточно комфортной для пребывания обслуживающего персонала.
Авторами предлагаются два варианта автоматизированной системы кондиционирования по характеру связи с обслуживающими помещениями (сооружениями) - местный и центральный.
Местный вариант конструктивного исполнения представляет собой автономную автоматизированную систему кондиционирования и характеризуется тем, что устройство кондиционирования воздуха (УКВ) расположено в самом обслуживаемом объекте или в непосредственной близости от него при наличии весьма коротких приточных воздуховодов.
При центральном варианте конструктивного исполнения автоматизированная система кондиционирования является неавтономной, т.е. турбокомпрессор располагается в удалении от обслуживаемых помещений (сооружений) и снабжение сжатым воздухом происходит с использованием приточных воздуховодов значительной протяженности.
По схеме обработки воздуха автоматизированная система кондиционирования воздуха может быть как прямоточной - с обработкой в УКВ только наружного воздуха, так и рециркуляционной - с обработкой в УКВ смеси наружного и рециркуляционного воздуха.
Структурная схема автономной автоматизированной системы кондиционирования воздуха приведена на фиг.1, где обозначено:
1 - камера подготовки смеси наружного и рециркуляционного воздуха;
2 - транспортный воздуховод подготовленного воздуха;
3 - турбокомпрессорная установка;
4 - транспортный воздуховод высокого давления;
5 - устройство регулировки давления и объема сжатого воздуха;
6 - транспортный воздуховод подготовленного сжатого воздуха;
7 - вихревая труба;
8 - транспортный воздуховод охлажденного воздуха;
8а - транспортный воздуховод нагретого воздуха;
9 - камера приготовления воздуха;
9а - датчики показаний давления воздуха;
9б - датчики показаний температуры воздуха;
9в - цепи контроля давления воздуха;
9г - цепи контроля температуры воздуха;
10 - автоматизированный комплекс контроля и управления;
11 - транспортный воздуховод приготовленного воздуха;
12 - устройство распределения приготовленного воздуха;
13, 13а,…, 13n - транспортные воздуховоды доставки приготовленного воздуха в обслуживаемые помещения;
14, 14а,…, 14n - обслуживаемые помещения;
15 - транспортный воздуховод избытков воздуха;
16 - камера накопления избытков воздуха;
17 - транспортный воздуховод рециркуляционного воздуха;
18 - цепи контроля и управления работой компрессорной установки;
18а - цепи контроля состояния воздуха в обслуживаемых помещениях. Данная автоматизированная система кондиционирования воздуха включает в себя следующие основные подсистемы:
I - подсистема кондиционирования воздуха, представляющая собой устройство кондиционирования воздуха, состоящая из турбокомпрессорной установки 3, транспортного воздуховода высокого давления 4, устройства регулировки давления и объема сжатого воздуха 5, транспортного воздуховода подготовленного сжатого воздуха 6, вихревой трубы 7, транспортного воздуховода охлажденного воздуха 8, транспортного воздуховода нагретого воздуха 8а, камеры приготовленного воздуха 9;
II - подсистема автоматического контроля и управления, состоящая из автоматизированного комплекса контроля и управления 10, датчиков показаний давления воздуха 9а, датчиков показаний температуры воздуха 9б, цепей контроля давления воздуха 9в, цепей контроля температуры воздуха 9г, цепей контроля и управления работой компрессорной установкой 18, цепей контроля состояния воздуха в обслуживаемых помещениях 18а;
III - подсистема транспортирования и распределения приготовленного воздуха, состоящая из транспортного воздуховода приготовленного воздуха 11, устройства распределения приготовленного воздуха 12, транспортных воздуховодов доставки приготовленного воздуха 13, 13а,…, 13n в обслуживаемые помещения 14, 14а,…, 14n;
IV - подсистема транспортирования и удаления избытков воздуха из обслуживаемых помещений 14, 14а,…, 14n, состоящая из транспортного воздуховода удаления избытков воздуха 15, камеры накопления избытков рециркуляционного воздуха 16, транспортного воздуховода рециркуляционного воздуха 17, камеры подготовки смеси наружного и рециркуляционного воздуха 1, транспортного воздуховода подготовленного воздуха 2.
Работа автономной автоматизированной системы кондиционирования воздуха осуществляется следующим образом.
По команде с автоматизированного комплекса контроля и управления 10 через цепи контроля и управления 18 включается турбокомпрессорная установка 3. По транспортному воздуховоду 4 сжатый воздух подается в устройство регулировки давления и объема сжатого воздуха 5. При достижении требуемых значений параметров, по команде с автоматизированного комплекса контроля и управления 10, подготовленный сжатый воздух по транспортному воздуховоду 6 подается на вход вихревой трубы 7. С выходов вихревой трубы разделенные потоки нагретого и охлажденного воздуха по транспортным воздуховодам 8 и 8а подаются в камеру приготовления воздуха 9.
При помощи датчиков контроля 9а, 9б автоматизированным комплексом контроля 10 регулируется работа компрессора 3.
По достижении значений параметров приготовленного воздуха заданным кондициям, по транспортному воздуховоду 11 через распределительное устройство 12 и транспортные воздуховоды 13, 13а,…, 13n воздух подается в обслуживаемые помещения 14, 14а,…, 14n. Параметры приготовленного воздуха контролируются датчиками 9а и 9б. Избытки воздуха по транспортному воздуховоду 15 подаются в камеру накопления рециркуляционного воздуха 16. Из камеры по воздуховоду 17 рециркуляционный воздух поступает в камеру подготовки смеси наружного и рециркуляционного воздуха 1.
Приведенная УКВ имеет циклический характер. Установленные параметры приготовленного воздуха в помещениях 14, 14а,…, 14n поддерживаются автоматически путем включения-выключения турбокомпрессорной установки 3, а также регулированием давления сжатого воздуха и разделением потоков воздуха в вихревой трубе 7. Контроль осуществляется по цепям 18а.
Работа неавтономной автоматизированной системы кондиционирования воздуха отличается от автономной тем, что снабжение сжатым воздухом осуществляется центральной турбокомпрессорной установкой и по более протяженному транспортному воздуховоду высокого давления 4. При таком конструктивном исполнении целесообразно использовать прямоточную схему обработки воздуха. В этом случае из структурной схемы фиг.1 исключается подсистема IV, а избытки воздуха удаляются в атмосферу.
Использование сжатого воздуха, пропущенного через вихревую трубу, в качестве тепло-холодоносителей позволяет создавать системы кондиционирования, отличающиеся относительной простотой конструктивного исполнения, высокой надежностью, ремонтопригодностью, экологической безопасностью и невысокой стоимостью по сравнению с зарубежными аналогами.
Срок службы предлагаемой автоматизированной системы кондиционирования воздуха при условии соблюдения технических требований и своевременного проведения технического обслуживания составляет 15-20 лет.