Рециркуляция в центральных приточных установках
Принципиальные схемы вентиляции при помощи центральных приточных установок показаны ниже на рисунке 8.2.
На рисунке а приведена прямоточная система без рециркуляции – это самый простой вариант. Как уже отмечалось выше, работа по такой схеме требует лишних затрат теплоты в зимнее время. Она может применяться только в отдельных помещениях при соответствующем обосновании.
Система б с рециркуляцией до калорифера применяется наиболее часто. Ее основное преимущество в том, что она позволяет, закрыв клапан наружного воздуха, осуществлять 100% рециркуляцию, используя вентиляционную систему в режиме воздушного отопления.
Система в с рециркуляцией после калорифера применяется в том случае, если непосредственное смешивание наружного воздуха и рециркуляционного приводит к выпадению конденсата (при построении процесса смешивания на I-d диаграмме точка смеси попадает ниже линии φ =100%).
При некотором усложнении системы можно избежать образования конденсата, сохранив возможность работы системы в режиме 100% рециркуляции. Для этого используют смешанный вариант рециркуляции с двухступенчатым нагревом воздуха: предварительный подогрев наружного воздуха (1-й подогрев) и окончательный нагрев смеси (2-й подогрев).
Одновентиляторные системыс рециркуляцией обладают одним существенным недостатком: разрежение в смесительной камере приточной установки весьма незначительно, и при значительном удалении приточной камеры от обслуживаемого помещения его не хватает для преодоления потерь давления в рециркуляционном воздуховоде. Приходится существенно увеличивать сечение воздуховода, что усложняет его прокладку, а иногда делает ее вообще невозможной.
а) Прямоточная схема (без рециркуляции воздуха)
| Воздухонагреватель |
tп , dп , Iп , cп Мвр tу , dу , Iу , cу
Gн
tн , dн , Iн , cн
б) Схема с рециркуляцией воздуха до калорифера
| Воздухонагреватель |
tн , dн , Iн , cн Gп Gу
tп , dп , Iп , cп Мвр tу , dу , Iу , cу
Gн
tн , dн , Iн , cн
в) Схема с рециркуляцией воздуха после калорифера
Gс Gр
| Воздухонагреватель |
tп , dп , Iп , cп Мвр tу , dу , Iу , cу
Gн
tн , dн , Iн , cн
г) Двухвентиляторная схема с рециркуляцией воздуха до калорифера
| Воздухонагреватель |
Gр+ Gу = Gп
Gс, tн , dн , Iн , cн
Gп , tп , dп , Iп , cп Мвр
Gн
tн , dн , Iн , cн
д) Двухвентиляторная схема со смешанной рециркуляцией воздуха
| Воздухонагреватель |
| (2-й подогрев) |
| Воздухонагреватель |
| (1-й подогрев) |
Gр+ Gу = Gп
Gс, tн , dн , Iн , cн
Gп , tп , dп , Iп , cп Мвр
Gн
tн , dн , Iн , cн
Рис. 8.2. Варианты центральных установок и схем рециркуляции воздуха
В двухвентиляторных системах потери давления в рециркуляционном воздуховоде преодолевает отдельный вытяжной вентилятор, что обеспечивает устойчивую, хорошо регулируемую рециркуляцию воздуха при любой длине и сечении рециркуляционного воздуховода. За рубежом именно такие схемы получили самое широкое распространение, так как вытяжной вентилятор, кроме того, позволяет преодолеть добавочные потери давления в теплообменнике для утилизации теплоты удаляемого воздуха.
Во всех системах для регулирования степени рециркуляции (доли рециркуляционного воздуха по отношению к общему количеству приточного воздуха) на рециркуляционном воздуховоде устанавливается регулирующий клапан.
В некоторых ситуациях при соответствующем обосновании могут применяться и другие принципиальные схемы систем вентиляции. В частности, за рубежом распространены системы с переменным расходомприточного воздуха, что позволяет вообще отказаться от рециркуляции воздуха в холодный период, подавая только наружный воздух. Как правило, такие системы используют схему рассредоточенной подачи воздуха в нижнюю зону помещения, что позволяет избежать перемешивания воздуха по высоте помещения и более эффективно вентилировать нижнюю рабочую зону, где находятся люди.
Отображение вентиляционных процессов с рециркуляцией
На I-d диаграмме
Процессы с рециркуляцией воздуха в центральной приточной установке строятся на основе расчетов по холодному периоду. Типовой вид процессов на I-d диаграмме показан ниже на рисунках 8.3 – 8.5.
Построение процесса с рециркуляцией до калорифера выполняют в следующей последовательности:
а) наносят линии температур приточного, внутреннего и удаляемого воздуха;
б) строят точку наружного воздуха по его температуре и энтальпии;
в) рассчитывают влагосодержание удаляемого воздуха по формуле
dу = dн + Мw /Gн;
г) строят точку удаляемого воздуха по его температуре и влагосодержанию;
д) рассчитывают температуру точки смеси по формуле
tc = (tн Gн + tн Gн)/ Gc;
е) наносят линию смешивания, соединяя прямой линией точки наружного и удаляемого воздуха;
ж) на линии смешивания строят точку смеси ее температуре;
з) наносят линию подогрева смеси, проводя вертикальную линию из точки смеси до линии температуры притока, и на пересечении ставят точку притока;
и) на линии подогрева ставят точку окончания подогрева в калорифере ( на 0,5 – 1° ниже температуры притока);
к) наносят линию луча процесса в помещении, соединяя точку притока и точку удаляемого воздуха;
л) на пересечении луча процесса в помещении с температурой внутреннего воздуха ставят точку внутреннего воздуха.
t оС εх
Ух
φ = 100%
tУ Вх
tВ
Пх
tП Кх
IПх
Сх
tС
IСх
Нх
tНх
dСх = dПх dУх d, г/кг
IНх
Рис. 8.3. Вентиляционный процесс с рециркуляцией до калорифера
для холодного периода года
Линия Н–С на рисунке 8.3 отражает изменение параметров наружного воздуха при смешивании, а линия У–С отражает изменение параметров рециркуляционного воздуха (предполагается, что воздух забирается на рециркуляцию из верхней зоны помещения с параметрами точки У). Линия С–К отражает изменение параметров смеси при ее нагреве в калорифере (воздухонагревателе). Линия К–П отражает изменение параметров подогретой в калорифере смеси при ее последующем нагреве в вентиляторе и воздуховодах. Линия П–В отражает условное изменение параметров приточного воздуха при входе в рабочую зону и ассимиляции избытков теплоты и влаги из рабочей зоны. Линия В–У отражает условное изменение параметров внутреннего воздуха при его подъеме в верхнюю зону и ассимиляции избытков теплоты и влаги из верхней зоны.
t оС εх
Ух
φ = 100%
tУ Вх
tВ
Пх
tП Сх
IСх
tС
tК
Кх
Нх
tНх
dСх = dПх dУх d, г/кг
IНх
Рис. 8.4. Вентиляционный процесс с рециркуляцией после калорифера
для холодного периода года
Линия Н–К на рисунке 8.4 отражает изменение параметров наружного воздуха при его нагреве в калорифере. Линия К–С на отражает изменение параметров подогретого наружного воздуха при смешивании его с рециркуляционным, а линия У–С отражает изменение параметров рециркуляционного воздуха (предполагается, что воздух забирается на рециркуляцию из верхней зоны помещения с параметрами точки У). Линия С–П отражает изменение параметров смеси при ее нагреве в вентиляторе и воздуховодах. Линия П–В отражает условное изменение параметров приточного воздуха при входе в рабочую зону и ассимиляции избытков теплоты и влаги из рабочей зоны. Линия В–У отражает условное изменение параметров внутреннего воздуха при его подъеме в верхнюю зону и ассимиляции избытков теплоты и влаги из верхней зоны.
Линия Н–К1 на рисунке 8.5 отражает изменение параметров наружного воздуха при его нагреве в калорифере первого подогрева. Линия К1–С отражает изменение параметров подогретого наружного воздуха при смешивании его с рециркуляционным, а линия У–С отражает изменение параметров рециркуляционного воздуха (предполагается, что воздух забирается на рециркуляцию из верхней зоны помещения с параметрами точки У). Линия С–К2 отражает изменение параметров смеси при его нагреве в калорифере второго подогрева. Линия К2–П отражает изменение параметров подогретой смеси при ее нагреве в вентиляторе и воздуховодах. Линия П–В отражает условное изменение параметров приточного воздуха при входе в рабочую зону и ассимиляции избытков теплоты и влаги из рабочей зоны. Линия В–У отражает условное изменение параметров внутреннего воздуха при его подъеме в верхнюю зону и ассимиляции избытков теплоты и влаги из верхней зоны.
Точка С' показывает положение точки смеси на диаграмме в случае непосредственного смешивания наружного и рециркуляционного воздуха (рециркуляция до калорифера). Видно, что точка С' лежит ниже кривой φ =100%, что свидетельствует о перенасыщении воздуха влагой и говорит о возможности конденсации ее в камере смешивания.
Положительным моментом использования рециркуляции является и то, что вместе с рециркуляционным воздухом в помещение возвращается некоторое количество влаги, что способствует увеличению влажности внутреннего воздуха. На диаграмме это выражается тем, что точка В смещается вправо, в сторону более высоких влагосодержаний. Без применения рециркуляции внутренний воздух имел бы крайне низкую влажность, так как наружный воздух в холодное время имеет очень низкое влагосодержание. Увлажнение же воздуха другими искусственными средствами приводит к дополнительным затратам энергии на обработку воздуха, идущих на испарение влаги.
t оС εх
Ух
φ = 100%
tУ Вх
tВ
Пх
tП К2х
IПх
Сх
tС IСх
С'х
(φ >100%)
IНх
tК1х К1х
Нх
tНх
dСх = dПх dУх d, г/кг
Рис. 8.5. Вентиляционный процесс с рециркуляцией, с 1-м и 2-м подогревом
для холодного периода года