Центральные скв, работающие на наружном воздухе

СКВ ЦН-1

Назначение: система применяется в тех случаях, когда в одном помещении круглогодично необходимо обеспечивать заданные параметры воздуха (t, ) при постоянном расходе и отсутствии рециркуляции.

Процесс обработки воздуха в расчетный теплый период года

Расчетный режим характеризуется максимальными теплопоступлениями при параметрах наружного воздуха, соответствующих классу кондиционирования.

Исходные данные:

Q_n^m – расчетная тепловая нагрузка, кДж/ч;

W_n^m – расчетное влаговыделение, кг/ч;

t_n, _n – нормированные параметры внутреннего воздуха.

Ко – точка, характеризующая теоретический процесс, соответствующий теоретическому состоянию воздуха за КО. Точка приточного воздуха будет лежать на луче процесса ^т. Целесообразно, чтобы они находились на максимальном удалении от точки п. В этом случае требуемое количество воздуха будет минимальным. Далее определяют параметры приточного воздуха с учетом его нагрева в вентиляторе и уточняем истинное значение параметров воздуха за Ко. В теплый расчетный период наружный воздух политропно охлаждается и осушается в Ко до состояния, характеризующегося точкой Ко. Затем нагревается в вентиляторе и с этими параметрами подается в помещение, где ассимилируя теплоту и влагу принимает параметры точки п.

Процесс обработки воздуха в холодный период года

Исходные данные:

Q_n^x – расчетная тепловая нагрузка в холодный период;

W_n^x – расчетное влаговыделение, кг/ч;

t_н, _н, I_н - нормированные параметры наружного воздуха;

t_n, _n – нормированные параметры внутреннего воздуха;

Процесс обработки воздуха в расчетный холодный период года будем рассматривать для следующих условий:

- параметры воздуха в помещении, влаговыделение в холодный период совпадают в их значениями в теплый период.

- W_n^m = W_n^x, t_n = const, _n = const.

Кроме этого, воздухообмен в холодный период года считается известным из расчета теплого периода года:

1. точка Н

2. точка К_I

3. точка К_II, тогда

(см. диаграмму предыдущ.лист)

В холодный расчетный период наружный воздух сначала нагревается в калорифере первого подогрева, затем адиабатно увлажняется в оросительной камере, нагревается в калориферах второго подогрева и с параметрами точки К_II подается в помещение, где, ассимилируя теплоту и влагу, принимает параметры точки п.

Схема системы автоматического регулирования

1 – узел воздухозабора;

2 – утепленный клапан;

3 – фильтр;

4 – воздухонагреватель первого подогрева;

5 – оросительная камера;

6 – вентилятор;

7 – водонагреватель второго подогрева

К (4), (7) подводится подающий и обратный трубопровод. Т-1 – терморегулятор, который связан с исполнительным механизмом ИМ1 и клапаном К1.

Для поддержания заданных параметров воздуха в помещении при изменении t_н.в., т.е. в промежуточных значениях I_н.в., кондиционер оборудуется системой автоматизации. Схема имеет два узла регулирования и узел защиты калориферов от замораживания.

Первый узел регулирования работает от терморегулятора Т-1 и обеспечивает поддержание температуры за камерой орошения (КО). Это достигается в теплый период за счет изменения холодопроизводительности КО, в холодный период – за счет изменения теплоотдачи калориферов первого подогрева.

Второй узел регулирования работает от терморегулятора Т-2 и поддерживает в помещении заданную температуру за счет изменения теплоотдачи калорифера второго подогрева.

Проанализируем работу первого узла регулирования при изменении I_н.в. при переходе от теплого к холодному периоду. Терморегулятор Т-1 устанавливается за вентилятором и настраивается на температуру за КО, и связан с исполнительными механизмами ИМ1 и ИМ2. Исполнительный механизм ИМ2 воздействует на трехходовой клапан, меняя соотношение количества рециркуляционной воды и холодной воды в КО. ИМ1 воздействует на исполнительный механизм клапана К1, установленного на трубопроводе обратной воды калорифера первого подогрева. В теплый период года при уменьшении I_н.в. терморегулятор Т1 воздействует на ИМ2, постепенно уменьшая количество холодной воды, поступающей из холодильной установки. Когда I_н.в. достигнет значения I_к.о., поступление холодной воды полностью прекратится. ИМ2 достигнет своего крайнего положения и замкнет контакты ИМ1. Поэтому при дальнейшем уменьшении I_н.в. в работу включается ИМ1, постепенно увеличивая количество горячей воды, проходящей через калорифер первого подогрева. Переход с холодного периода на теплый период осуществляется в обратной последовательности.

2-й узел регулирования.

При понижении температуры воздуха в помещении Т-2 дает сигнал на ИМ3, и клапан, установленный на трубопроводе обратной воды калорифера второго подогрева приоткрывается. И чем ниже теплоизбытки в помещении, тем больше горячей воды проходит через калорифер второго подогрева.

Расчетные нагрузки для подбора оборудования кондиционера

1. Производительность кондиционера:

[кг/ч]

2. Расчетная нагрузка на калорифер первого подогрева:

[кДж/ч]

3. Нагрузки на холодильную установку:

4. Расчетная нагрузка на калорифер второго подогрева:

Диаграмма работы кондиционера

Диаграмма – это графическая зависимость производительности кондиционера, нагрузки по теплоте калорифера первого подогрева и холоду от изменения I_н.в.

В выбранном масштабе по линии абсцисс откладываются значения энтальпий для характерных точек (I_н,I_KO,I_н). По линии ординат откладываются значенияG,Q_KI,Q_x. На графике линияG=constизображается горизонтальной прямой в виду постоянства производительности во все периоды года.

График тепловых нагрузок – наклонная линия, соединяющая точки Q_KI,Q_xи проходящая черезI_KO.

Построение в I-d диаграмме для нерабочего времени.

При условии, что влаговыделение в помещении в нерабочее время отсутствует (W_п= 0), точкаt_n=const.

Расчетная нагрузка на калорифер второго подогрева принимается по минимальным тепловыделениям:

Центральная однозональная СКВ с постоянной рециркуляцией

Эта система называется ЦР-1.

Назначение: СКВ ЦР-1 применяется для кондиционирования воздуха в одном помещении при круглогодичном поддержании двух параметров воздуха (t,) при постоянном объеме наружного и рециркуляционного воздуха, когда доля рециркуляции не превышает 25-30%. Доля рециркуляции характеризуется отношением количества рециркуляционного воздуха к общему количеству подаваемого воздуха:

СКВ работает при следующих условиях:

G = const;

G = G_н + G_p;

G_н = const;

G_p = const

Принципиальная схема СКВ ЦР-1

Схема имеет два узла регулирования и узел защиты калорифера от замораживания. Первый узел обеспечивает поддержание заданных параметров воздуха за КО (точка КО) в теплый период за счет изменения холодопроизводительности КО, а в холодный период – за счет изменения теплопроизводительности калорифера первого подогрева при y= const. Второй узел регулирования работает от Т-2 и поддерживает в помещении заданную температуру за счет изменения теплоотдачи калорифера второго подогрева.

Процесс обработки воздуха в I-d диаграмме для расчетных режимов

Расчетный режим характеризуется максимальными теплоизбытками при параметрах наружного воздуха, соответствующих классу кондиционирования. Процессы в I-dдиаграмме будем рассматривать для частного случая, когда параметры температуры и влажности воздуха в помещении в теплый и холодный периоды постоянны и имеют те же значения (t_n=t_n,_n=_n). Кроме этого, влаговыделение в помещении есть величина постоянная (W_n^T=W_n^x=const).

В качестве исходных величин имеем:

Q_n^m,Q_n^x– расчетные тепловые нагрузки в теплый и холодный периоды;

W_n^m=W_n^x– расчетное влаговыделение в помещении;

t_н,_н,I_н,t_н,_н,I_н– расчетные параметры наружного воздуха;

t_n,_n– нормированные параметры воздуха в помещении;

y– доля рециркуляции.

Построение процесса в теплый период

Точка n, точка Н.

Точка КО:

Точка В: ^mt_в= 1С

Точка Р: t=t_в= 1С

В расчетном тепловом режиме наружный воздух смешивается с рециркуляционным в допустимой постоянной пропорции, политропно охлаждается и осушается в КО до состояния, характеризующего точку КО. Эта точка находится как построение процесса в ЦН-1. Через точку п проходит луч процесса до точки В, лежащей на луче процесса и отстающей от= 90% на величинуt_в= 1С. После нагрева в воздуховодах и в вентиляторе воздух с параметрами точки В выпускается в помещение, где, ассимилируя теплоту и влагу, принимает заданные параметры точки п. Рециркуляционный воздух забирается из помещения и характеризуется точкой Р. Ее строим исходя из условий, что в рециркуляционных каналах в теплый период года происходит нагрев приd=const. Порядок нагрева величины – такой же, как и в вентиляторе.

В холодный период года рециркуляционный воздух смешивается с наружным, затем воздух с параметрами точки См нагревается в калориферах первого подогрева до I_KO и адиабатно увлажняется. Затем проходит через калорифер второго подогрева и подается в помещение, где, ассимилируя теплоту и влагу, приобретает заданные параметры точки п. Точка смеси лежит на прямой, соединяющей точки п и Н, и делит эту прямую на отрезки обратно пропорционально количеству рециркуляционного и наружного воздуха.

Параметры смеси в тёплый период года находятся из уравнений теплового баланса:

G_р + G_н = G

I_рG_р + I_нG_н = I_смG

Разделив, левую и правую части уравнения на Gи полагая, чтоy=G_р/G, а 1-y=G_н/G, получим:

I_см = I_рy + I_н(1-y)

Рассмотрим работу системы ЦР-1 в расчётный холодный период года. В расчётном холодном периоде калорифер первого подогрева работает на максимальной нагрузке. При повышении энтальпии воздуха I_н, увеличиваетсяI_см’, а нагрузка падает. При некотором текущем значенииI_нвоздуха (I_н”), энтальпия смеси совпадёт с энтальпиейI_кои калорифер первого подогрева выключится. Эта предельная величина энтальпии наружного воздуха, при которой отпадает необходимость в калорифере первого подогрева, может быть найдена из уравнения теплового баланса при условии, чтоI_н’ = I_ко (I_н”  I_см” = I_ко):

I_н”G_н + I_пG_р = I_коG

При I_н”=I_н1:

При более высокой энтальпии наружного воздуха в работу включается холодильная установка.

Расчётные нагрузки для подбора оборудования ЦР-1

1. Производительность кондиционера определяется по тёплому периоду года:

, кг/ч

2. Расчётная нагрузка на калорифер первого подогрева:

Q_KI = G(I_ко – I_см’), кДж/ч

3. Производительность холодильной установки:

Q_х = G(I_ко – I_см)

4. Расчётная нагрузка для калорифера второго подогрева:

Q_KII = G(I_KII – I_ко)

Диаграмма режимов работы ЦР-1

Из анализа диаграммы видно:

1. Максимальная нагрузка по теплу и холоду в системе ЦР-1 меньше, чем в системе ЦН-1;

2. Продолжительность работы калорифера первого подогрева по сравнению с системой СКВ ЦН-1 уменьшается, а работа холодильной установки увеличивается.

Поэтому такая схема может быть рекомендована лишь при небольшой доле рециркуляции и при наличии на производстве потребности в холоде по технологии.

Частные случаи работы СКВ ЦР-1, если температура смеси в холодный расчётный период находится в зоне переувлажненного воздуха с низкими температурами

В этом случае при постоянной работе кондиционера, выпадающая влага будет оседать в камере смешения на стенках в виде льда. И постоянное нарастание толщи льда приведёт к ухудшению нормальной работы кондиционера.

d_изб- избыточная величина влаги в 1 кг воздуха

Пусть общее количество воздуха G= 20000 кг/ч, аd_изб= 0,5 г/кг. Тогда ежечасно в виде льда на стенках камеры будет оседать влага в количествеW=Gd_изб = 200000.5 = 10000 г/ч = 10 кг/ч.

Если СКВ работает в одну смену, то такой режим допустим (принципиальная схема I). Оттаивание льда происходит в нерабочее время. Если же кондиционер должен работать круглосуточно, необходимо изменить процесс обработки воздуха (схемаII). С этой целью наружный воздух сначала подогревают в калориферах первого подогрева, а затем смешивают с рециркуляционным. Однако нагревать воздух нужно не доI_ко, а доI_KI. Так, чтобы точка смеси лежала наI_ко. Значение энтальпииI_KIнаходится из уравнения теплового баланса:

Графический метод построения на I-dдиаграмме: