Кондиционер с рециркуляцией воздуха

Регулируемый параметр: Т=24 С 1 С

1 – кондиционер;

2 – кондиционируемое помещение;

3 – заслонка;

4 – масленый фильтр;

5 – калорифер первого подогрева;

6 – камера орошения;

7 – калорифер второго подогрева;

8 – вентилятор;

9 – электродвигатель;

10 – насос;

11 – водопровод;

12 – теплоноситель;

13 – канал рециркуляции.

Могут обрабатывать наружный и местный воздух, который уже был в помещении. Сам процесс рециркуляции состоит из двух этапов. Во время первого происходит подмешивание местного воздуха к наружному перед теплообменником, что значительно снижает расход тепла на подогрев. Второй этап характеризуется подмешиванием рециркуляционного воздуха к наружному, прошедшему через воздухоохладитель. При этом можно экономить на включении теплообменника второго подогрева в летний период.

Система рециркуляции

В случае необходимости снизить холодопроизводительность камеры орошения в теплое время года или снизить заданную теплоотдачу калорифера первого подогрева в холодильной камере используют системы кондиционирования с первой рециркуляцией. В теплое время года рециркуляцию можно использовать при более низком теплосодержании внутреннего воздуха по сравнению с наружным, а в холодное время года - при обеспечении значительного снижения теплопроизводительности калориферов.

Процесс обработки воздуха в кондиционере с первой рециркуляцией отличается от обработки прямоточным кондиционером тем, что в кондиционере с рециркуляцией смешивание наружного и внутреннего (рециркуляционного) воздуха и образование смеси состояния является первым процессом. Затем, аналогично прямоточному кондиционеру, полученный воздух обрабатывается для теплого и холодного периода.

Вторая рециркуляция в системах кондиционирования воздуха дает возможность обходиться без калориферов второго подогрева. Первая ступень обработки воздуха, включающая калорифер первого порядка и камеру орошения, аналогична первой ступени прямоточных кондиционеров. Затем необходимую смесь воздуха получают путем смешивания рециркуляционного и камерного воздуха. Как правило, в системах кондиционирования одновременно с первой рециркуляцией производят вторую.

Также могут быть установлены замкнутые, двухступенчатые кондиционеры и кондиционеры с байпасом.

В замкнутых системах не используют калориферы первого подогрева, так как обработке в кондиционере подается рециркуляционный воздух из помещения, который затем снова подается в помещение.

В летний период используют двухступенчатые кондиционеры, в которых воздух охлаждается в два этапа. Сначала происходит предварительное неконтролируемое охлаждение в поверхностном охладителе или камере I - орошения.На втором этапе осуществляется окончательное регулируемое охлаждение в камере II орошения и камерный воздух доводиться до состояния приточного по стандартным схемам. В двухступенчатых кондиционерах в камеру II, поступает холодная вода из системы холодоснабжения, а на первом этапе предварительное охлаждение происходит водой, использованной на втором этапе. Такая схема дает более глубокое охлаждение.

В кондиционерах с первой рециркуляцией и прямоточных кондиционерах может применяться схема с байпасом. В этом случае отсутствуют калориферы второго порядка, а камерный воздух подогревается теплым воздухом, который проходит по байпасу в обход камеры.

Кондиционеры могут выполнять несколько функций одновременно: непосредственно кондиционера, очистителя и увлажнителя воздуха, системы вентиляции.Трёхмерные модули, входящие в их состав, смешивают, нагревают, регулируют, охлаждают, очищают, осушают, перемещают и увлажняют воздух. Принцип их работы следующий — центральные кондиционеры забирают воздух с улицы, очищают, увлажняют или осушают, охлаждают или подогревают его и затем по линии воздуховодов передают в помещение. Минус подобной конструкции заключается в том, что она способна регулировать микроклимат одновременно всего здания, а повлиять на воздухообмен какого-то отдельного помещения можно только при использовании специальных клапанов.

Секции кондиционера.

Секция охлаждения. Представляет собой водяной или фреоновый теплообменник. В качестве хладагента используется вода или незамерзающая жидкость, подаваемая от чиллера, либо фреон. В этом случае необходим внешний фреоновый компрессорно-конденсаторный блок.

Секция нагрева. Выполняется в двух вариантах - с водяным или электрическим нагревателем (ТЭНом). Водяной нагреватель выполняется в виде теплообменника, к которому подводится горячая вода из системы центрального отепления или автономного отопительного котла.

Вентиляторная секция. Предназначена для забора воздуха и подачи его в кондиционируемые помещения. В центральных кондиционерах применяются радиальные (центробежные) вентиляторы, которые вращаются электродвигателем через ременную передачу. Вентиляторная секция может располагаться между другими секциями, либо на выходе из кондиционера.

Секция шумоглушения. Предназначена для снижения шума, создаваемого вентиляторной секцией. Внутри секции шумоглушения устанавливаются звукопоглощающие пластины, состоящие из нескольких слоев минеральной ваты или стекловолокна специально подобранной плотности.

Секция увлажнения. Увлажнение воздуха производится в форсуночной камере или с помощью парового увлажнителя. В форсуночной камере происходит распыление мелкодисперсной водяной взвеси, которая испаряется в проходящем воздухе. После секции увлажнения обычно устанавливают каплеуловители, предотвращающие попадание неиспарившихся капель воды в другие секции кондиционера.

Секция фильтрации. Секция фильтрации предназначена для очистки проходящего через кондиционер воздуха от пыли. При необходимости обеспечения фильтрации повышенного качества в состав кондиционера включают две секции фильтрации. Первичную секцию фильтрации выполняют на фильтрах грубой очистки класса EU1 - EU3. Такие фильтры задерживают до 60% пыли. В секции вторичной фильтрации используют фильтры тонкой очистки класса EU5 - EU9, задерживающие до 90% пыли.

Все фильтры могут легко сниматься для чистки или замены. Для автоматического контроля за чистотой фильтров применяют дифманометры, измеряющие перепад давления воздуха на входе и выходе фильтра. При загрязнении фильтра перепад давления увеличивается и дифманометр сигнализирует о необходимости замены фильтра.

Теплоутилизаторы. Для экономии энергии, затрачиваемой на нагрев наружного воздуха, в кондиционерах иногда устанавливают теплоутилизаторы или рекуператоры. Эти устройства позволяют экономить до 80% энергии путем нагрева входящего наружного воздуха за счет тепла воздуха, удаляемого из помещения. Теплоутилизаторы бывают трех типов — перекрестные теплообменники, вращающиеся теплообменники и системы с промежуточным теплоносителем, состоящие из двух теплообменников.

Калориферы, в зависимости от того, какой источник тепла в них используется, подразделяются на водяные, паровые, электрические и фреоновые. Теплопередающие элементы калориферов, как правило, представляют собой стальные трубы, снабжённые оребрённой наружной поверхностью. Это помогает увеличить площадь, а соответственно и эффективность теплоотдачи. По оребрённым трубам внутри проходит охлаждающий или нагревающий теплоноситель, а снаружи – потоки воздуха, нагреваемого или охлаждаемого при контакте с трубами. Принцип действия такой схемы основан на том, что теплоноситель, как правило, имеет больший коэффициент теплоотдачи по отношению к воздушным потокам. Рёберная структура калорифера представляет собой насаженные на трубки металлические пластины, либо навитую в видена трубки ленту или тонкую проволоку.

Энергоэффективность калорифера зависит от того, насколько высок коэффициент теплоотдачи калорифера при определённых энергетических затратах, то есть, чем больше тепла калорифер способен отдать при неизменных энергозатратах, тем выше его эффективность. Тем не менее, при подборе такого устройства как калорифер, следует принимать во внимание не только фактор его энергоэффективности, но и другим требованиям, которым должен соответствовать калорифер, чтобы эффективно работать в проектируемой вентиляционной системе, например, вес и габариты прибора. Следует учесть, что после установки калорифера следует исключить химически активные и слипающиеся примеси из проходящего воздуха путём установки дополнительных фильтров.

Калорифер способен значительно нагреть проходящий через него воздух – поднять его температуру на 70 и даже 110 ºС, поэтому его можно использовать для подогрева нагнетаемого воздуха даже при минимальных температурах до -25 ºС. При использовании водяных калориферов не следует забывать об установке узла обвязки, о котором пойдёт речь далее.

Калорифер может устанавливаться по двум различным схемам воздухообмена – по принципу смешения приточного и рециркуляционного воздуха, а также с замкнутой рециркуляцией воздуха. Наиболее эффективная работа калорифера в системах естественной вентиляции достигается при его установки в подвальных помещениях (то есть, у точки воздухозабора). Для систем искусственной или принудительной вентиляции это требование неактуально, т.к. воздух прогоняется через калориферпосредством канальных вентиляторов.

Камера орошения

В камерах орошения стандартного исполнения не предусмотрена реализация управляемых процессов тепломассообмена при контакте воздуха и воды. В качестве управляющего воздействия при адиабатных процессах может быть использовано регулирование расхода воды, подаваемой на форсунки, с помощью двухходового регулирующего клапана или насоса с регулируемым числом оборотов. Практически при реализации управляемых процессов требуемый расход воды и давление перед форсунками обеспечиваются с помощью регулирующего клапана на трубопроводе.

Это связано с тем, что электронное регулирование числа оборотов рабочего колеса не предусмотрено для консольного насоса, которым обычно комплектуется камера орошения, из-за технических ограничений. В то же время дросселирование сети — это самый неэкономичный способ регулирования подачи насоса, так как при ее уменьшении снижается коэффициент полезного действия насоса, потребляемая мощность при этом уменьшается незначительно.

Для реализации плавного управляемого процесса адиабатного увлажнения с целью экономии электроэнергии в процессе эксплуатации целесообразно применять inline-насосы с электронным управлением в том случае, если может быть подобран насос, обеспечивающий требуемые параметры работы камеры орошения, что не всегда выполнимо для камер орошения со значительной производительностью по воздуху и высокими значениями коэффициента адиабатной эффективности. Электронное управление работой насоса будет обеспечивать изменение расхода воды, подаваемой на форсунки камеры орошения, по сигналу датчиков относительной влажности воздуха в помещении и на выходе из камеры орошения.

Вентилятор (системы вентиляции) представляет собой механическое устройство, предназначенное для перемещения воздуха по воздуховодам систем кондиционирования и вентиляции, а также для осуществления прямой подачи воздуха в помещение либо отсоса из помещения и создающее необходимый для этого перепад давлений (на входе и выходе вентилятора).

Электродвигатель преобразует электроэнергию в энергию механического движения. Так же как и электрический генератор электродвигатель состоит обычно из статора и ротора, относясь к вращающимся электрическим машинам Выпускаются однако, двигатели у которых движущаяся часть совершает линейное (обычно прямолинейное движение (линейные двигатели).

Характеристики электродвигателей

Электродвигатель с независимым возбуждением. В этом электродвигателе обмотка якоря подключена к основному источнику постоянного тока (сети постоянного тока, генератору или выпрямителю) с напряжением U, а обмотка возбуждения — к вспомогательному источнику в напряжением U_B. В цепь обмотки возбуждения включен регулировочный реостат R_рв, а в цепь обмотки якоря — пусковой реостат R_П. Регулировочный реостат служит для регулирования частоты вращения якоря двигателя, а пусковой — для ограничения тока в обмотке якоря при пуске. Характерной особенностью электродвигателя является то, что его ток возбуждения I_в не зависит от тока I_я в обмотке якоря (тока нагрузки). Поэтому, пренебрегая размагничивающим действием реакции якоря, можно приближенно считать, что и поток двигателя Ф не зависит от нагрузки. При этом условии получим, что зависимости электромагнитного момента М и частоты вращения п от тока I_я будут линейными (рис. 1, а). Следовательно, линейной будет и механическая характеристика двигателя — зависимость п (М) (рис. 1,б).

Электродвигатель с параллельным возбуждением. В этом электродвигателе обмотки возбуждения и якоря питаются от одного и того же источника электрической энергии с напряжением U. В цепь обмотки возбуждения включен регулировочный реостат R_рв, а в цепь обмотки якоря — пусковой реостат R_п. В рассматриваемом электродвигателе имеет место, по существу, раздельное питание цепей обмоток якоря и возбуждения, вследствие чего ток возбуждения I_в не зависит от тока обмотки якоря I_в. Поэтому электродвигатель с параллельным возбуждением будет иметь такие же характеристики, как и двигатель с независимым возбуждением. Однако двигатель с параллельным возбуждением работает нормально только при питании от источника постоянного тока с неизменным напряжением.

Рис. 1. Характеристики электродвигателей с независимым и параллельным возбуждением: а — скоростные и моментная; б — механические; в — рабочие.

Электродвигатель с последовательным возбуждением. Для ограничения тока при пуске в цепь обмотки якоря включен пусковой реостат R_п , а для регулирования частоты вращения параллельно обмотке возбуждения может быть включен регулировочный реостат R_рв. Характерной особенностью этого электродвигателя является то, что его ток возбуждения I_в равен или пропорционален (при включении реостата R_рв) току обмотки якоря I_я, поэтому магнитный поток Ф зависит от нагрузки двигателя (рис. 2,б).

Рис. 2. Характеристики электродвигателя с последовательным возбуждением: а — скоростные и моментная; б — механические; в — рабочие.

Фильтрпредназначен для очистки проходящего через кондиционер воздуха от пыли. Фильтр грубой очистки класса EU1 - EU3. Такие фильтры задерживают до 60% пыли. Так же используют фильтры тонкой очистки класса EU5 - EU9, задерживающие до 90% пыли.

Теплоноситель. Каждый кондиционер охлаждает воздух за счёт того, что по замкнутой системе циркулирует газ, являющийся теплоносителем. Поглощая теплоту из окружающего пространства, он отдаёт её в другой части оборудования, чтобы снова достигнуть необходимой температуры. Для осуществления данного процесса требуется постоянная подача электрического тока. В роли теплоносителя выступает газ – фреон,поскольку он обладает всеми необходимыми параметрами или теплоноситель на основе водного раствора этиленгликоля с антикоррозионными присадками (содержание основного вещества - 45%) изготовлен на основе отечественного высококачественного этиленгликоля. Обладает способностью сильно понижать температуру замерзания воды, поэтому вещество нашло широкое применение в производстве низкозамерзающих и охлаждающих жидкостей. Это – готовый бытовой антифриз для систем отопления и кондиционирования, который используется в качестве рабочей жидкости, с температурой начала кристаллизации -30 °С. При указанной температуре только начинается процесс кристаллизации, а его загустение происходит при понижении температуры еще на 5-7 °С. Разрушение системы исключено, так как теплоноситель не расширяется.