ЦЕНТРАЛЬНЫЕ ОДНОЗОНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА. ВЫБОР СХЕМЫ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА

Центральные однозональные системы кондиционирования воздуха применяются для обслуживания одного или нескольких отдельных по­мещений с близким по характеру температурно-влажностным режимом.

Одним из основных и принципиальных вопросов проектирования систем кондиционирования является выбор схемы обработки воздуха. Центральные кондиционеры имеют разнообразные схемы тепловлаж­ностной обработки воздуха. Они могут быть прямоточными, обрабаты­вающими только наружный воздух, либо с одной или двумя рециркуля- циями, т. е. с подмешиванием в определенных пропорциях внутрен­него воздуха к основному потоку обрабатываемого наружного воздуха.

Наиболее распространенными являются форсуночные кондиционе­ры. Это название определено наличием в их оросительной камере, через которую проходит обрабатываемый воздух, форсунок для разбрызгива­ния воды. В камере может происходить процесс адиабатической или политропической обработки воздуха.

На рис. XXI.2 приведена схема форсуночного кондиционера с двумя рециркуляциями и полным кондиционированием воздуха. Наружный воздух через воздухозаборное устройство /, утепленный клапан 2 и воз­душный фильтр 3 поступает в калориферы первой ступени подогрева 4. Калорифер имеет обводной канал 5. Перед обводным каналом и кало­рифером установлены регулирующие клапаны 6, с помощью которых можно изменять соотношение количества воздуха, проходящего через калорифер и по обводному каналу. На подводках теплоносителя к кало­риферу установлены регулирующие задвижки 7. После калорифера к подогретому наружному воздуху подмешивается внутренний воздух 8 (первая рециркуляция). Смешение происходит в смесительной камере9. Далее воздух через решетку-каплеотделитель (сепаратор) 10, которая выравнивает поток и предупреждает вынос капель в смесительную ка­меру, поступает в оросительную камеру 11. В оросительной камере установлены ряды форсунок, разбрызгивающих воду. Форсунки должны быть размещены так, чтобы их факелы перекрывали все сечение каме­ры. Воздух проходит через дождевое пространство и в процессе зимнего кондиционирования адиабатически увлажняется. После оросительной камеры установлен второй каплеотделитель 12. В нижней части ороси­тельной камеры расположен поддон 13, в который стекает разбрызги­ваемая вода. К увлажненному воздуху вновь подмешивается внутренний воздух 14 (вторая рециркуляция). На рециркуляционных каналах уста­новлены регулирующие клапаны 15. После смесительной камеры и воз­душного фильтра 16 установлен калорифер второй ступени подогрева 17, который, как и калорифер первой ступени подогрева, имеет обводной канал, регулирующие клапаны и регулирующие задвижки на подводках теплоносителя. Приготовленный таким образом воздух поступает в вен­тилятор 18 и нагнетается в распределительную сеть воздуховодов 19.

В процессе летнего кондиционирования калорифер первой ступени подогрева не работает. В оросительную камеру подают предварительно охлажденную воду, имеющую температуру ниже температуры обрабаты­ваемого воздуха, в результате чего воздух в оросительной камере охлаж­дается. Если температура воды ниже температуры точки росы поступа­ющего воздуха, то он не только охлаждается, но и осушается. Вода из поддона камеры перетекает в баки холодильной установки и частично

Используется повторно. Температура воды, подаваемой в форсунки, ре­гулируется с помощью трехходового смесительного крана 20, в котором смешивается вода из поддона камеры 21 с водой, идущей из холодильной 4 установки 22. Калориферы второй ступени подогрева обычно использу­ются и для летнего и для зимнего кондиционирования.

Прямоточная схема и схема с одной рециркуляцией, по существу, являются разновидностями рассмотренной общей схемы. В прямоточ­ной схеме не" будет подачи рециркуляционного воздуха, а при примене­

Нии одной рециркуляции сохраняется только первая подача внутреннего воздуха. Ту или иную схему обработки воздуха в кондиционере выбира­ют по данным расчета тепловлажностного режима помещения, по рас­четным наружным параметрам и с учетом функциональной специфики обслуживаемого объекта. I

Рассмотрим последовательность выбора схемы тепловлажностной обработки воздуха.

Если энтальпия наружного воздуха, соответствующая расчетным наружным условиям для теплого периода года, ниже энтальпии внутрен­него или удаляемого из помещения воздуха, представляется возможным использовать процесс адиабатической обработки воздуха.

Система кондиционирования воздуха с применением адиабатиче­ского увлажнения. На рис. XXI.3 показана принципиальная схема такой системы для теплого периода года. На схеме обозначены только те эле­менты, с которыми связана тепловлажностная обработка воздуха.

Построению процесса обработки воздуха предшествует выбор рас­четных параметров наружного и внутреннего воздуха. При этом следует иметь в виду, что при использовании адиабатического охлаждения отно­сительная влажность воздуха в помещении <рв принимается в некоторых допустимых пределах (на рис. XXI.4 от <р—а до tp—в). Кроме того, со­ставляют тепловлажностный баланс и определяют избытки тепла и вла­ги в воздухе помещения AQ и A W.

При использовании графоаналитического метода расчет и построе­ние процесса изменения состояния воздуха в I—^-диаграмме проводят параллельно. На I—d-диаграмму (см. рис. XXI.4) наносят точку н, соот­ветствующую параметрам наружного воздуха, и через эту точку прово­дят линию /H=const до пересечения с кривой ф=:const в диапазоне от­носительной влажности 90—95% " в точке о. Линия но является лучом процесса изменения состояния воздуха в оросительной камере. После обработки в оросительной камере воздух по системе воздуховодов с по -

Рис XXI.3 Принципиальная схема пря­моточной системы кондиционирования воздуха с адиабатическим увлажнением

Рис XXI 4. Построение в /—cf-диаграм - ме процесса обработки воздуха в прямо­точной системе ' кондиционирования с адиабатическим увлажнением для лет­него режима

Ю — калорифер первой ступени подогрева; К//— калорифер второй ступени подогрева; OK — оросительная камера

Мощью вентилятора направляется в обслуживаемое помещение. По пути до приточного отверстия температура воздуха повышается примерно на 1—1,5° С в результате подогрева в вентиляторе, а также в воздуховодах вследствие трения и теплопоступлений через их стенки. Ориентировочно повышение температуры в вентиляторе и вследствие трения можно оценить с помощью формулы

At = 0,392Др, (XXI. 1)

Где Др — потери давления в воздуховоде, Па.

В результате такого подогрева температура наружного воздуха будет равна:

Поскольку при этом влагосодержание воздуха не изменяется, точка п, характеризующая состояние приточного воздуха, находится на пере­сечении линии d0 — const с изотермой tn. Параметры воздуха в помеще­нии изменяются от точки п в соответствии с угловым коэффициентом луча процесса еп, кДж/кг, который вычисляется по формуле

Где AQ — избытки полного тепла, кДж/ч; AW — избытки влаги, кг/ч.

Через точку п проводят луч процесса изменения состояния воздуха С угловым коэффициентом 8п до пересечения с изотермами U и tY. Изо­терма ^в соответствует заданной температуре воздуха в рабочей или обслуживаемой зоне помещения, а изотерма ty — температуре удаляе­мого воздуха. Примерное значение ty при обычной схеме воздухорас - пределения можно определить по формуле

Где Н — высота помещения, м.

Точка в, находящаяся на пересечении луча процесса с изотермой /в, соответствует параметрам в рабочей или обслуживаемой зоне, а точка у, лежащая на пересечении этого же луча с изотермой £у, — параметрам удаляемого воздуха. Если точка в оказалась в пределах границ ф = а и Ф=е, построение процесса можно считать законченным, а принятую схе­му обработки воздуха — приемлемой.

Количество вентиляционного воздуха Go, кг/ч, можно определить из условия удаления тепла или влаги:

Dy — Da

В процессе построения точка в, соответствующая состоянию воздуха в рабочей зоне, может оказаться за пределами интервала q>=a и ф=в. Тогда рекомендуется применять систему с частичным байпасированием наружного воздуха, минуя обработку в оросительной камере. Схема такой системы показана на рис. XXI.5.

Исходные данные приняты те же, что и в предыдущем случае. Отличие заключается в том, что в рассматриваемом варианте расчетное значение относительной влажности в рабочей или в обслуживаемой зоне помещения принимается вполне определенным и равным фв.

Построение процесса изменения состояния воздуха (рис. XXI.6) начинают с нанесения на I—d-диаграмму точек н ив, соответственно характеризующих состояние наружного воздуха и воздуха в рабочей или обслуживаемой зоне. Через точку н проводят линию /н=const до пересечения с кривой ф = const в диапазоне относительной влажности 90—95% в точке о.

Для возможности дальнейшего построения учитывают подогрев воздуха в вентиляторе и воздуховодах. С этой целью через точку в про­водят линию fi? B== const и, отложив вниз от этой точки отрезок, соответ­ствующий 1 —1,5° С, находят положение вспомогательной точки в'. Через эту точку проводят луч процесса изменение состояния воздуха до пересечения с линией но в точке с, которая является точкой смеси воз­духа, подвергшегося адиабатической обработке в оросительной камере, и воздуха, прошедшего по байпасному каналу. Таким образом, линия но одновременно является и линией процесса адиабатической обработки, и линией смеси воздуха разных состояний.

От точки с вверх по линии dc — const откладывают отрезок, соответ­ствующий 1 —1,5° С, для учета подогрева воздуха в вентиляторе и воз­духоводах, и через полученную точку п проводят луч процесса изменения состояния воздуха в помещении. Пересечение этого луча с изотермами tB и t7 определяет положение точек в и у. Заметим, что вспомогательное построение выполняют с определенным допущением, так как не учиты­вают непараллельность изотерм, в связи с чем длина отрезка сп не должна быть равна длине отрезка ее'. Однако это различие в рассмат­риваемом диапазоне /—^-диаграммы незначительно.

Общее количество вентиляционного воздуха, кг/ч, можно опреде­лить с помощью формул (XXI.5) и (XXI.6). Количество воздуха, прохо­дящего по байпасному каналу, подсчитывают с помощью пропорции

Где со и но — длины отрезков прямой.

Рис. XXI.5. Принципиальная схема пря­моточной системы кондиционирования воздуха с адиабатическим увлажнением и применением байпаса Б

Рис. XXI.6. Построение в /—rf-диаграм - ме процесса обработки воздуха в пря­моточной системе кондиционирования с адиабатическим увлажнением и приме­нением байпаса для летнего режима

Количество воздуха, подвергающегося обработке в оросительной камере:

Бд. п = G0 —G&. (XXI. 8)

При рассмотрении исходных данных для теплого периода года часто оказывается, что энтальпия воздуха в рабочей или в обслуживае­мой зоне /в должна быть ниже энтальпии наружного воздуха /н. В связи с этим возникает необходимость в охлаждении воздуха. Кроме того, в таких случаях обычно требуется и его осушка. Для охлаждения и осушки используют процесс политропической обработки воздуха. Нужно заметить, что при условии /в<С/н может оказаться и /у</н- При таком соотношении энтальпий целесообразно применять частичную рецирку­ляцию вентиляционного воздуха, что позволит уменьшить расход холо­да и соответственно снизить требуемую мощность холодильного обору­дования. Однако указанное условие является недостаточным для ре­шения вопроса о возможности применения рециркуляции, поскольку следует учитывать также и санитарно-гигиенические требования. В тех случаях, когда в результате рециркуляции по зданию могут распростра­няться неприятные запахи, вредные вещества, инфекция и т. п., ее при­ менение не допускается. Она может быть нецелесообразна и по технико- экономическим соображениям.

Прямоточная система кондиционирования с использованием поли­тропического охлаждения и осушки воздуха. Схема такой системы для теплого периода года представлена на рис. ХХЇ.7.

Для построения и расчета процесса необходимо иметь следующие исходные данные: расчетные параметры наружного /н и внутреннего

Рис. ХХІ.7. Принципиальная схема пря­моточной системы кондиционирования воздуха с политропическим охлажде­нием

Рис. ХХІ.8. Построение в I—d-диаграм - ме процесса обработки воздуха в прямо­точной системе кондиционирования с по­литропическим охлаждением для летне­го режима

^в, <рв воздуха, избытки тепла AQ и влаги а также допустимую раз­ность температур внутреннего и приточного воздуха*А^ДОп.

Построение начинают с нанесения на /—^-диаграмму (рис. ХХЇ.8) точек н и е. Через точку в проводят луч процесса изменения состояния воздуха в помещении с угловым коэффициентом, вычисленным по фор­муле (XXI.3), до пересечения с изотермой соответствующей опреде­ленной по формуле (ХХІ.4) температуре удаляемого воздуха, в точке у, а также с изотермой tn, соответствующей температуре приточного воз­духа

Через точку п, которая характеризует состояние приточного возду­ха, проводят линию dn== const. По этой линии от точки п вниз отклады­вают отрезок, соответствующий 1—1,5° С, для учета подогрева воздуха в вентиляторе и воздуховодах и получают точку п', параметры которой соответствуют состоянию воздуха, выходящего из калорифера второй ступени подогрева. С помощью этого калорифера обеспечивается под­держание требуемой температуры воздуха в помещении. Датчик темпе­ратуры, установленный в обслуживаемом помещении, так воздействует на исполнительный механизм клапана подачи теплоносителя, что обес­печивает необходимую степень подогрева приточного воздуха для полу­чения требуемого значения tB.

Рис XXI.9. Построение в /—d-диаг­рамме процесса обработки воздуха в прямоточной системе кондициони­рования для зимнего режима

На пересечении линии dn—const с кривой ф== const в диапазоне относительной влажности 90—95% находит­ся точка о, характеризующая состояние воздуха на выходе из оросительной камеры. Пря­мая, соединяющая точки н и о, является лучом процесса изменения состояния воздуха в оросительной камере.