Материал: Системы обеспечения микроклимата зданий и сооружений. Жерлыкина М.Н., Яременко С.А

2.12.2. Центральные однозональные системы кондиционирования воздуха

Центральные однозональные системы кондиционирования воздуха применяются для обслуживания больших помещений с равномерными тепло- и влаговыделениями, например залов собраний, театров, аудиторий и производственных помещений. Поскольку в последние годы значительно возросли требования к экономичности, системы кондиционирования воздуха теперь должны комплектоваться устройствами для использования отбросной теплоты. На рис. 2.16 приведена схема однозональной системы. Процессы нагревания, увлажнения, охлаждения и осушения воздуха в камере орошения регулируются изменением температуры и количества воды, разбрызгиваемой форсунками.

Для однозональных систем кондиционирования воздуха большой производительности, имеющих обводной канал вокруг камеры орошения и работающих по двухвентиляторной схеме с клапанами К13 и К14, в отдельных случаях может быть применена система регулирования по оптимальным режимам.

Рис. 2.16. Схема центральной прямоточной однозональной системы кондиционирования, работающей полностью на наружном воздухе или с рециркуляцией: ВТ – водоводяной теплообменник; ТУ1, ТУ2 – теплообменник; ПВ, РВВ – вытяжной вентилятор,

НУ1, НУ2 – насос; СП1, СП2 – калориферы первого подогрева; МП – калориферы второго подогрева; ИС – индукторная муфта; Т1, Т2, Т, Т5 – регулятор температуры воздуха; К1, К2, К3, К4, К5, К6, К7, К8, К9 – клапан; Т3 – двухпозиционный регулятор;

К10 – воздушный клапан; В – влагорегулятор

2.12.3. Центральные многозональные системы

кондиционирования воздуха

Центральные многозональные системы кондиционирования воздуха применяются для обслуживания больших помещений, на площади которых неравномерно размещено оборудование, а также для обслуживания нескольких сравнительно мелких помещений. Хотя многозональные системы экономичнее однозональных, но при них не может быть достигнута такая же высокая степень точности поддержания одного из двух заданных параметров (относительная влажность или температура).

Если рециркуляция воздуха недопустима, то применяют центральную прямоточную многозональную систему кондиционирования воздуха, которая в теплый период года в точках установки датчиков может поддерживать температуры воздуха с минимальными отклонениями от заданных величин. При этом энтальпия, влагосодержание и относительная влажность могут существенно отклоняться от заданных значений при изменении количества влаги, поступающей в воздух помещения (рис. 2.17).

Рис. 2.17. Центральная прямоточная многозональная система

кондиционирования, работающая полностью на наружном воздухе

В тех случаях, когда допустима рециркуляция, применяют центральные многозональные системы, работающие, как правило, по двухвентиляторной схеме с переменными объемами наружного и рециркуляционного воздуха, с одним или двумя рециркуляционными каналами.

В многоэтажных зданиях устройство общей рециркуляции часто неосуществимо в связи с недостатком площади для прокладки каналов или невозможно по акустическим и санитарно-гигиеническим соображениям. В таких случаях применяют многозональные системы с поэтажными вентиляторными доводчиками, с помощью которых производится рециркуляция воздуха в пределах группы помещений, или в пределах этажа.

В состав многозональных систем входят местные подогреватели МП, устанавливаемые по числу обслуживаемых зон, помещений или комплексов одинаковых помещений.

Производительность систем кондиционирования воздуха на весь холодный период года рассчитывают на температуру наружного воздуха 10 ºС и относительную влажность 70 %.

Максимальный расход холода на охлаждение воздуха в системе, работающей без рециркуляции, при расчетных условиях для теплого периода года Q_х, кВт, составляет:

, (2.24)

где Q_x1 – расход холода, кВт, на охлаждение помещений; Q_x2 – расход холода, кВт, на охлаждение наружного воздуха, вводимого в помещения; Q_x3 – расход холода, кВт, компенсирующий утечки воздуха; Q_x4 – количество холода, теряемое вследствие работы калориферов второго подогрева, кВт.

Сравнительная экономичность систем кондиционирования воздуха определяется коэффициентом использования холода η_х, характеризуемым отношением полезных затрат холода на охлаждение помещения к общим его затратам:

. (2.25)

В последние годы для некоторых помещений (машинные залы вычислительных центров, хирургические операционные), в которых требуется повышенная чистота или стерильность воздуха, применяют системы кондиционирования воздуха с увлажнением воздуха паром, поскольку водяной пар бактерициден. Применение пара позволяет избегать загрязнения воздуха тончайшей пылью, образующейся из солей жесткости, попадающих с капельками воды из камеры орошения кондиционеров. Кроме того, обеспечивается возможность раздельного регулирования влажности воздуха в каждом из обслуживаемых помещений. Длина прямого участка воздуховода, на котором происходит ассимиляция пара воздухом, при повышении влажности на 20 % равна 1,8 м, а при увлажнении на 80 % доходит до 3,5 м.

Применение пара для центральных систем кондиционирования воздуха должно быть обосновано специальными технологическими требованиями или технико-экономическим расчетом.

2.12.4. Системы кондиционирования воздуха

с количественным и количественно-качественным регулированием

В однозональных и многозональных системах с количественным и количественно-качественным регулированием уменьшение охладительного эффекта воздуха в калориферах второго или местного подогрева осуществляется плавно или ступенчато с частичным или полным сокращением количества воздуха, вводимого в помещение.

Системы с количественно-качественным регулированием после предельного сокращения подачи притока регулируются с помощью калориферов второго или местного подогрева, то есть системы переключаются с количественного регулирования на качественное. Системы кондиционирования воздуха с количественным и количественно-качественным регулированием требуют экономичного автоматического регулирования производительности приточных и рециркуляционно-вытяжных вентиляторов. Возможны четыре способа регулирования производительности вентиляторов: клапаном на магистральном воздуховоде; направляющим аппаратом во всасывающем отверстии вентилятора; числом оборотов вентилятора с помощью гидромуфты или электрической индукторной муфты скольжения; вариатором привода ременной передачи при передаваемой мощности до 15 кВт.

Направляющие аппараты регулируют производительность вентилятора, изменяя его аэродинамическую характеристику вследствие закручивания воздушного потока на входе воздуха в вентилятор. Направляющие аппараты могут управляться вручную, дистанционно или автоматически. Дистанционный контроль можно производить по углу поворота лопаток направляющего аппарата с помощью реостата обратной связи исполнительного механизма. Дроссельные клапаны весьма неэкономично регулируют производительность вентиляторов, и поэтому применять их для этой цели не рекомендуется.

2.12.5. Центральные двухканальные системы кондиционирования воздуха

Центральные двухканальные системы кондиционирования воздуха подводят к помещениям холодный и подогретый воздух по двум параллельным каналам. Температура в каждом помещении регулируется терморегулятором, воздействующим на местные смесительные воздушные клапаны СК, которые изменяют соотношение количеств холодного и теплого воздуха в подаваемой смеси. Преимуществом этих систем является отсутствие в обслуживаемых помещениях или вблизи них теплообменников и трубопроводов тепло- и холодоносителя. Отрицательной стороной являются затруднительность прокладки и повышенные затраты на устройство и тепловую изоляцию параллельных воздуховодов. В результате часто двухканальные системы большой протяженности оказываются дороже одноканальных систем.

2.12.6. Центральные водовоздушные системы

Водовоздушные системы применяются для многокомнатных зданий. В каждое помещение вводится наружный воздух, приготовленный в центральном кондиционере. Перед выпуском в помещение он смешивается с воздухом данного помещения, предварительно охлажденным или нагретым в теплообменниках кондиционеров-доводчиков, снабжаемых холодной и горячей водой. В центральном кондиционере наружный воздух обрабатывается по схеме, описанной для одноканальной системы (рис. 2.16), и при расчетных условиях для теплого периода года подводится к доводчикам, с температурой от 7 до 11 ºС ниже поддерживаемой в помещении.

Водовоздушные системы кондиционирования воздуха проектируются по четырем схемам:

- схема 1. Одноканальная двухтрубная с вводом в эжекционные доводчики (ЭКД) или вентиляторные доводчики (КД): холодного первичного воздуха и горячей воды; теплого первичного воздуха и холодной воды (в холодный период в нерабочее время вместо холодной подается горячая вода для отопления); посезонно холодного или теплого первичного воздуха и горячей и холодной воды;

- схема 2. Одноканальная трехтрубная с вводом в ЭКД или в КД холодного первичного воздуха, горячей и холодной воды;

- схема 3. Одноканальная четырехтрубная с вводом в ЭКД или в КД холодного первичного воздуха, горячей и холодной воды;

- схема 4. Двухканальная с вводом в ЭКД или в КД теплого и холодного первичного воздуха и холодной воды.

2.13. Назначение, конструктивные особенности и принцип работы основных секций центрального кондиционера

Центральный кондиционер состоит из отдельных типовых секций, герметично соединенных между собой. Корпус кондиционера исполнен на базе каркаса из алюминиевых профилей, к которым крепятся постоянные и съемные (для доступа к агрегатам) панели.

Панели состоят из наружного и внутреннего оцинкованных листов, между которыми устанавливается минераловатная теплоизоляционная прокладка. С целью облегчения подхода к узлам установки предусмотрены открываемые смотровые двери или съемные панели со стороны обслуживания. Требования к параметрам кондиционируемого воздуха лежат в основе технологической компоновки, поэтому набор секций может быть весьма разнообразен.

Секции могут быть скомпонованы в двухъярусном исполнении или с учетом рельефов помещений, в которых устанавливается кондиционер. Кроме стандартных типовых компоновок существует возможность создания собственной уникальной компоновки кондиционера. Размеры секций унифицированы и зависят, как правило, от расхода и скорости обрабатываемого в кондиционере воздуха. Центральные кондиционеры включают в себя различные типы секций.

Секция охлаждения представляет собой водяной или фреоновый теплообменник-воздухоохладитель, изготовленный из медных трубок (от 4 до 8 рядов) с алюминиевыми ребрами. В качестве хладагента может быть: охлажденная вода, смесь воды и гликоля, фреон. Хладагент, в зависимости от типа рабочей среды, может поступать от чиллера, градирни или артезианской скважины. Коллекторы выполнены из стальной оцинкованной трубы. Входные и выходные патрубки коллектора имеют наружную резьбу. Стандартно коллекторы оснащаются дополнительными патрубками для спуска хладагента и отведения воздуха. Распределительный и обратный коллектор фреоновых теплообменников изготавливают из медных трубок.

Патрубки коллекторов выведены наружу секции. Воздухоохладитель имеет кожух из оцинкованной стали. Кожух может быть оборудован специальными транспортными держателями, облегчающими демонтаж и транспортировку. Оребрение трубок воздухоохладителя производится, как правило, пластинчатыми ребрами, что обеспечивает высокую теплоотдачу при низком аэродинамическом сопротивлении теплообменника. Количество рядов трубок и расстояние между ребрами, в зависимости от типоразмера секции, может быть различным.

Стандартно в секцию охлаждения устанавливается поддон для конденсатной воды, сделанный из нержавеющей листовой стали и оснащенный выведенным наружу сливным патрубком, к которому присоединяется переливной сифон, водяной затвор.

Водяные воздухоохладители оснащаются противозамораживающими термостатами.

За секцией охлаждения в центральном кондиционере устанавливаются, как правило, при скоростях обрабатываемого воздуха выше 2,5 м/с эффективные сепараторы (каплеуловители). Скорость воздуха должна находиться в диапазоне от 2,5 до 5,0 м/с. Потери давления при этом составят до 16 Па.

В секции воздухонагревания могут использоваться водяные, паровые или электрические нагреватели. Конструктивно воздухонагреватели выполнены, как и воздухоохладители, из медных трубок с алюминиевым оребрением. Коллекторы и патрубки диаметром до 25 мм выполнены из медных трубок, диаметром более 32 мм – из стальных трубок с антикоррозийным покрытием. Стандартно коллекторы оснащаются дополнительными патрубками с резьбой, предназначенными для спуска воды и отвода воздуха. Патрубки коллекторов выведены наружу. Концы патрубков подающего и обратного коллектора также имеют резьбу. Кожух теплообменников имеет специальные транспортные держатели, облегчающие демонтаж и транспортировку. Оребрение трубок воздухонагревателя произведено пластинчатыми ребрами с шагом от 1,6 до 4,0 мм. В качестве теплоносителя может быть использована вода или водяной пар.

Электрические нагреватели выполнены в форме прямоугольного параллелепипеда с укрепленными в корпусе греющими элементами в виде спирали или оребренных ТЭНов. Электрические нагреватели подключаются в электрической сети: 3/380 В/50 Гц. Такая конструкция позволяет легко демонтировать нагреватель из секции для осмотра и ремонта. Элементы нагревателя укреплены вертикально, а контакты выведены к клеммовой панели на боковой стенке корпуса нагревателя. Каждый элемент отдельно выведен к клеммовой панели, однако для ступенчатого регулирования их соединяют блоками по три штуки. Нагреватель имеет термостат безопасности, ограничивающий чрезмерный рост температуры внутри системы, а также отключение нагревателей в случае прекращения подачи воздуха.