Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха

Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха 11

Рис. 1.5. Схема автоматизации СКВ с рециркуляцией воздуха

12 Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха

а воздухонагревателя второго подогрева
QT2 = Gоб . (hП3 – hк зм).	(1.6)

По мере перемещения точки Нзм в сторону изоэнтальпы hну умень шается мощность нагревателя первого подогрева ВН1. В момент, когда точка Н окажется на линии hну потребность в ВН1 отпадает. Состоя ние воздуха от hзм до hну называется первым холодным режимом. Уменьшение мощности подогревателя ВН1 до нуля есть сигнал к пе реходу на второй холодный режим, находящийся между энтальпиями hну и hк зм. В этот период наружный воздух смешивается с удаляемым, смесь подвергается адиабатному увлажнению в камере орошения до состояния hзм, после чего подогревается нагревателем ВН2 до сос

тояния П3 (процесс Нзм2 + У3 = С''ну Кзм П3).

Влагосодержание приточного воздуха регулируется терморегуля тором ТС5, датчик которого Т5 расположен после камеры орошения. Регулятор воздействует на воздушные клапаны, регулирующие расход наружного и рециркуляционного воздуха, обеспечивая их пропорции, при которых энтальпия смеси равна hк зм. В схеме рис. 1.5 принципиаль но вместо датчиков Т2, Т3 и Т5 можно использовать один датчик.

По мере перемещения точки Нзм в сторону изоэнтальпы hк зм рас ход циркуляционного воздуха уменьшается. Полное закрытие клапа на рециркуляции является сигналом для перевода системы на пере ходной режим. Состояние наружного воздуха между энтальпиями hк зм и hкл есть переходной режим. В этот период наружный воздух (Нпер) увлажняется адиабатически и догревается в нагревателе ВН2. Темпе ратура точки росы приточного воздуха изменяется от tк зм до tкл. Тем пература приточного воздуха изменяется по линии П3П2П1. Влагосо держание приточного воздуха определяется состоянием наружного воздуха. Температура приточного воздуха регулируется терморегуля тором ТС4, который воздействует на производительность воздухо нагревателя ВН2.

Первый теплый режим охватывает состояние наружного воздуха между изоэнтальпиями hпз и hУ1. В этом диапазоне используется толь ко наружный воздух без рециркуляции. Обработка воздуха заключа ется в охлаждении в камере орошения с последующим нагревом в по догревателе ВН2 (процесс Нл1 Ккл П1). Для охлаждения воздуха до состояния Ккл терморегулятор ТС2 управляет клапаном, регулиру ющим температуру воды, подаваемой в камеру орошения. Этим регу лируется влагосодержание приточного воздуха. Возможно также политропное охлаждение из точки Нл1 к точке П1 с помощью косвен ного охлаждения холодильной машиной.

Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха 13
Рис. 1.6. Термодинамическая модель СКВ с рециркуляцией воздуха
Если энтальпия наружного воздуха становится выше энтальпии
рециркуляционного, то целесообразно смешивать наружный воздух
с рециркуляционным. Обработку воздуха в диапазоне энтальпий от hУ1
до hл называют вторым летним режимом. В этом режиме последова
тельность обработки воздуха следующая: Нл +У1 = Сну	Кл	П1.

14 Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха

1.2.3.АВТОМАТИЗАЦИЯ СКВ С РЕКУПЕРАЦИЕЙ ТЕПЛА

Несмотря на то, что СКВ с рециркуляцией воздуха энергетически эффективна, ее применение имеет ограниче ния по санитарно гигиеническим нормам. Если воздух в помещении ассимилирует вредные вещества, табачный дым, жировые испарения и т. п., использование его для рециркуляции не допускается. В этом случае используют перекрестнопоточные (рекуперативные) или вра щающиеся (регенеративные) теплообменники (рис. 1.8).

Следует отметить, что абсолютно разделяют встречные потоки только рекуперативные теплообменники. В регенеративных теплооб менниках имеется незначительная доля рециркуляции.

Термодинамическая модель СКВ с рекуперацией тепла приведена на рис. 1.7. Она отличается от ТДМ прямоточной СКВ тем, что ути лизированное тепло сдвигает температуру приточного воздуха

с точки Hзм в точку Hу зм в зимний период и из точки Hл в точку Hу л – в летний период.

Рис. 1.7. Термодинамическая модель СКВ с рекуперацией тепла

Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха 15

Рис. 1.8. Схема автоматизации СКВ с рекуперацией тепла

16 Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха

В СКВ с регенеративным теплообменником подлежит регулиров ке скорость вращения ротора, зависящая от температуры наружного воздуха: с понижением температуры скорость вращения теплообмен ника увеличивается (1–15 мин 1).

Для того, чтобы не засорялся рекуператор, как в приточном, так и в вы тяжном каналах устанавливаются фильтры очистки воздуха, а также обеспечивается периодическая «прокрутка» колеса не использующе гося в данный момент рекуператора при работающей установке.

1.2.4.АВТОМАТИЗАЦИЯ ОДНОЗОНАЛЬНЫХ СПЛИТ СИСТЕМ

В жилых и офисных помещениях широкое при менение получили автономные однозональные кондиционеры (сплит системы), имеющие следующие особенности:

•ограниченный диапазон температуры наружного воздуха –

восновном производители ограничивают использование сплит сис тем в зимний и переходные периоды года температурой не ниже минус (5–10) °С;

•отсутствуют блоки увлажнения;

•теплообменник внутреннего блока выполняет функции ох ладителя и подогревателя;

•регулировка производительности в основном осуществляется методом пуска остановки компрессора или изменением коли чества хладагента, подаваемого в теплообменник;

•обводные каналы для байпасирования воздуха отсутствуют;

•регулировка температуры осуществляется по температуре в помещении, устанавливаемой пользователем;

•температура в помещении поддерживается в режиме нагрева (tуст + 1) °С и режиме охлаждения (tуст – 1) °С;

•температура хладагента в теплообменнике внутреннего блока

составляет: в режиме нагрева (40–45) °С; в режиме охлаждения (5–7) °С.

Режим охлаждения может происходить без изменения влагосо держания (сухое охлаждение) или с уменьшением влагосодержания (охлаждение и осушение). Для сухого охлаждения воздуха темпера тура теплообменной поверхности должна быть выше точки росы ох лаждаемого воздуха (рис. 1.9).

Если температура теплообменной поверхности ниже точки росы воздуха, произойдет конденсация влаги из воздуха, который в этом случае не только охлаждается, но и осушается. В результате образова ния конденсата воздух будет взаимодействовать с влажной поверх

Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха 17

ностью воздухоохладителя. Воз дух в тонкой пленке у поверх ности воды приобретает пара метры такие, как у насыщенного водяного пара при температуре, равной температуре данного участка поверхности.

Процесс взаимодействия воз духа с влажной поверхностью воздухоохладителя аналогичен процессу в аппарате контакт ного типа и изобразится на d h диаграмме линией, направлен ной из точки начального состоя ния Hл воздуха к точке пересече ния изотермы, соответствующей средней температуре tw поверх ности воздухоохладителя, с кри вой ϕ = 100 % (рис. 1.9, линия

HW).

Температура воздуха на вы ходе теплообменника tк опреде ляется температурой воздуха на входе теплообменника tн, темпе ратурой поверхности теплооб менника tw и коэффициентом эффективности теплообменника Et (рис. 1.10).

При известной температуре холодоносителя на входе тепло обменника tw температуру возду ха на выходе tк можно определить по формуле:

Рис. 1.9. Процессы охлаждения в по

верхностных теплообменниках:

CB – сухое охлаждение;

HW – охлаждение с образованием

конденсата

Рис. 1.10. Изменение разности темпера тур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена

t	к	= t	н	– (t	н	– t	) . E ,	(1.7)
						wн	t

где Еt – коэффициент эффективности теплообмена, показывающий отношение реального теплообмена к максимально возможно му в идеальном процессе.

(1.8)

18 Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха

Для процессов, протекающих по t = const

(1.9)

для процессов, протекающих по d = const

(1.10)

Некоторые производители (Daikin) для оценки эффективности

поверхностных теплообменников в технической документации при

водят значение байпас фактора, равного отношению:

(1.11)

Рис. 1.11. Термодинамическая модель автономной сплит системы

Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха 19

Для оборудования Daikin байпас фактор составляет 0,18–0,25. На рис. 1.5.11 представлена термодинамическая модель процессов

в однозональной сплит системе, построенной с учетом особенностей, оговоренных выше.

В теплый период автоматическая система управления кондицио нером поддерживает температуру (tуст + 1), в холодный и переходные

периоды – (tуст– 1).

В режиме охлаждения процесс идет от точки Нл по линии d = const до пересечения с линией ϕ= 100 %, затем по этой линии до пересечения с линией tпом = tуст +1. Следует помнить, что реально процессы охлаждения НлD и осушения DH идут одновременно по кривой, постепенно приближающейся к линии tуст +1 (процесс Нл1 Нл2

Н2...).

Далее система автоматического управления поддерживает про цесс по линии tуст + 1 с конденсацией влаги. Угловой коэффициент процесса непрерывно меняется по линиям KnHn. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока его направление не совпадет с направле нием углового коэффциента εпом. Так, если угловой коэффициент будет направлен по линии εпом, то процесс в помещении застабилизи руется по линии K3H3. Если выделения влаги в помещении нет, про цесс пойдет по линии K4H4 при d = const.

В холодный и переходные периоды года (режим нагрева) процесс идет от точки Нзм вертикально вверх (d = const) до пересечения с ли нией (tуст – 1) °С. Отсутствие процесса увлажнения воздуха может привести к осушению ниже комфортных условий, что является недостатком работы сплит систем в режиме нагрева.

20 Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха

1.3. КОЛИЧЕСТВЕННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СКВ

На рис. 1.12 приведена схема регулирования многозональной СКВ изменением расхода приточного воздуха. До подачи в помещение производится предварительная подготовка воздуха. Далее воздух подается в помещение для ассимиляции тепла

ивлаги. При этом в каждое помещение подается различное количест во воздуха, изменяемое системой автоматического регулирования по датчикам, расположенным в помещениях (на схеме не показаны).

Вэтой системе необходимо управлять входными и выходными заслонками в каждом помещении, независимо от состояния заслонок в других помещениях, причем приточные и вытяжные заслонки должны управляться синхронно. Необходимо управлять также ско ростью вентиляторов, трехходовыми клапанами, водяным насосом

ит. д., а также обеспечивать защиту водяных калориферов от замора живания, двигателей вентиляторов от перегрева и возгорания.

Вцентральном (общем) канале воздух подогревается или охлаж дается до определенной температуры и затем поступает в помещения. В каждом помещении есть датчик температуры. В зависимости от раз ности между требуемой температурой в помещении (требуемая температура – уставка – задается пользователем) и реальной темпе ратурой, измеренной датчиком, устройство управления должно уста навливать в необходимое положение входные и выходные заслонки, изменяя этим расход воздуха, проходящего через каждое помещение.

Вслучае, если большинство заслонок закроется, давление в общем канале при неизменной производительности вентиляторов возрастет, что приведет к недопустимому увеличению скорости потока воздуха через остальные заслонки и возникновению акустического шума (свиста). Для исключения такой ситуации в общих приточном и вы тяжном каналах установлены датчики статического давления. По сигналам от этих датчиков изменяется скорость вращения вентиля торов, благодаря чему давление в канале поддерживается на постоян ном уровне и, следовательно, скорость потока воздуха через любое количество открытых в данный момент заслонок остается неизменной.

Производительность водяного калорифера обеспечивается цирку ляционным насосом и трехходовым регулирующим клапаном.

Циркуляционный насос обеспечивает постоянную (независимо от положения трехходового клапана) скорость циркуляции теплоноси теля через калорифер, а трехходовой клапан регулирует количество теплоносителя, поступающего для этой цели в калорифер, пропуская при необходимости часть теплоносителя по байпасной линии мимо него.