ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ

АНАЛИЗ ГОДОВОГО РЕЖИМА И ВЫБОР КОНТУРОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Разработка схем регулирования систем кондиционирования микро­климата связана прежде всего с анализом работы систем в течение годо­вого периода эксплуатации. Общая последовательность такого анализа справедлива для любых систем отопления-охлаждения и систем венти­ляции зданий. Применительно к системам кондиционирования воздуха (СКВ) анализ режимов работы в течение года проводится аналитиче­ским путем и графически с применением /—d-диаграммы (после выбора схемы обработки воздуха в расчетных зимних и летних условиях).

Рассмотрим работу системы кондиционирования воздуха круглого­дичного действия на примере установки кондиционирования с первой рециркуляцией (рис. XXVI. 1, а). Схемой обработки воздуха

Нагрев наружного воздуха в калорифере первой ступени подогрева /С/, смешение его с воздухом первой рециркуляции, адиабатическое увлаж­нение полученной смеси в оросительной камере, нагрев смеси в калори­фере второй ступени подогрева KII и выпуск ее в помещение (луч про­цесса єп. з), в расчетный теплый период — смешение наружного воздуха с воздухом первой рециркуляции, политропическая осушка и охлажде­ние смеси в оросительной камере, затем нагрев смеси в калорифере вто­рой ступени подогрева KII и выпуск ее в помещение (луч процесса еп л) •

В кондиционируемом помещении температура tB и относительная влажность фв воздуха должны поддерживаться с заранее известной точностью в некоторых пределах в течение всего годового периода экс­плуатации системы кондиционирования воздуха, что приводит к необхо­димости ее регулирования (рис. XXVI.1, в). В настоящее время наибо­лее распространенным методом регулирования систем кондиционирова­ния воздуха является метод точка росы, при котором относительная влажность воздуха в процессе обработки в оросительной камере при­ближается к ф= 100% (реально 90—95%) •

Относительное постоянство фв в помещении обеспечивается путем стабилизации температуры точки росы tp приточного воздуха. Этот кос­венный способ обеспечения фв» const дает удовлетворительные резуль­таты при незначительных колебаниях влаговыделений в помещении. При значительных колебаниях влаговыделений для стабилизации фв необхо­димо изменять влагосодержание приточного воздуха.

Регулирование tB осуществляется, как правило, изменением произ - водаетельности калорифера второй ступени подогрева.

В течение года параметры наружного воздуха меняются в широких предел а-х. На /—d-диаграмме область этих изменений показана пунк­тиром. С изменением параметров наружного воздуха производитель­ность теплообменных и смесительных аппаратов установки кондициони­рования также будет меняться.

Анализ работы указанных аппаратов в течение года удобно выпол­нить с применением /—^-диаграммы (см. рис. XXVI. 1, б). По мере уве­личения энтальпии наружного воздуха от /нз и J теплопроизводитель­ность калорифера первой ступени подогрева необходимо уменьшать, так как в противном случае произойдет увеличение температуры точки росы tp приточного воздуха. При 1и=1 калорифер первой ступени подогрева должен быть выключен. При /і</н<С/2 заданное значение tp может быть достигнуто путем увеличения соотношения наружного и рецирку­ляционного воздуха. При 1ц==12 через оросительную камеру должен проходить только наружный воздух, т. е. установка будет работать как прямоточная. В области /2<С/н</з оросительная камера работает в адиабатическом режиме, охлаждая и увлажняя только наружный воздух, так ка-к Gp=0. Вследствие увеличения влагосодержания приточного воздуха относительная влажность фв в помещении будет увеличиваться и может выйти за допустимые пределы. Наиболее просто уменьшить значение фв в этом случае некоторым повышением температуры приточ - , ного воздуха и тем самым увеличением температуры tB в помещении. При /н=/з значение £в в помещении должно соответствовать летнему режиму.

При /3<С/я<С/4 в помещение подается только наружный воздух, который (для сохранения относительного постоянства фв) необходимо охлаждать с понижением энтальпии, для чего в оросительную камеру подается холодная вода от источника холодоснабжения. При /4<С/Н<С </нл для экономии холода используется рециркуляционный воздух; обработка воздуха осуществляется по схеме, рассмотренной для расчет­ного летнего периода.

Выполненный анализ позволяет построить графики регулирования работы теплообменных и смесительных аппаратов в кондиционере при годовых изменениях энтальпии наружного воздуха (рис. XXVI. 1, г) Гра­фики наглядно показывают изменение теплопроизводительности ка­лориферов первой Qi и второй Qn ступеней подогрева, холодопроизводи - тельностн Qx (с минусом), количества приточного Gn (постоянно), на­ружного GH и рециркуляционного Gp воздуха, принятую последова­тельность работы аппаратов и характерные точки смены режимов. Кро­ме того, они дают представление об энергетической эффективности при­нятой схемы тепловлажностной обработки воздуха. Из рис. XXVI.1, г видно, что при /з<С/н<С/н. л режим работы системы кондиционирования воздуха энергетически неоправдан, так как одновременно потребляется тепло и холод. Фактически необходимые затраты холода чпри U<.In<L <С/н. л обозначены на рисунке крестообразной штриховкой.

В последнее время начинают применять метод регулирования систем кондиционирования воздуха по оптимальному режиму (разработан А. Я - Креслинем), позволяющий во многих случаях избежать повторного подогрева воздуха, охлажденного в оросительной камере, а также более рационально использовать тепло рециркуляционного воздуха. В любой момент времени воздух в установке кондиционирования проходит тепло - влажностную обработку в такой последовательности, при которой рас­ходы тепла и холода оказываются наименьшими. Теоретическими и экс­периментальными исследованиями установлено, что существует 12 ре­жимов, которые при определенных состояниях наружного и внутреннего воздуха, известном тепловлажностной балансе помещения и заданном относительном количестве подаваемого наружного воздуха могут быть названы оптимальными. Анализ производится графоаналитическим ме­тодом с применением /—rf-диаграммы. Оптимальный режим обработки воздуха выбирается в зависимости от положения на I—^-диаграмме* точки, характеризующей состояние наружного воздуха в данный момент.

Сопоставление годовых расходов тепла и холода системой конди­ционирования воздуха с применением первой рециркуляции при регули­ровании по методу точки росы и оптимальному режиму представлено в табл. XXVI. 1.

Приведенные данные показывают энергетическую эффективность метода регулирования систем кондиционирования воздуха по оптималь­ному режиму.

Регулирование системы кондиционирования воздуха (см. рис. XXVI. 1) обеспечивается с помощью контуров регулирования. Уста­новленный в рабочей зоне помещения или в вытяжном канале чувстви­тельный элемент терморегулятора воспринимает отклонения темпера­туры. Терморегулятор управляет калорифером второй ступени по­догрева KII чаще всего путем регулирования подачи теплоносителя клапаном К.

Рис. XXVI.2. Построение в /—d-диаграмме области возможных изменений в течение года положения луча процесса в помещении.

Постоянство влажности возду­ха в помещении обеспечивается дву­мя терморегуляторами точки росы, чувствительные элементы которых воспринимают отклонения темпера­туры воздуха после оросительной камеры или воды в ее поддоне. Тер­морегулятор зимней точки росы управляет последовательно клапа­ном /Сг калорифера первой ступени подогрева /Сі и воздушными клапа­нами (заслонками) К3, /С4 и Кь - Тер­морегулятор летней точки росы управляет подачей холодной воды из холодильной установки в ороси­тельную камеру с помощью клапа­на /С6.

Для более точного регулирования влажности воздуха применяют влагорегуляторы, чувствительные элементы которых устанавливают в помещении. Влагорегуляторы управляют клапанами /С2—Кб в той же последовательности, что и терморегуляторы точки росы.

В системах с применением первой рециркуляции воздуха терморе­гулятор летней точки росы работает совместно с терморегулятором реверса воздушных клапанов. Чувствительным элементом этого термо­регулятора является мокрый термометр, установленный в потоке на­ружного воздуха и работающий по следующей программе: при /н>/4 терморегулятор устанавливает клапаны /Сз, /С4 и Кь на режим минималь­ной подачи наружного воздуха, при /г</н</4 клапаны /С3, Кь Кь пере­водятся на режим подачи только наружного воздуха (см. рис. XXVI. 1,г).

Открытие и закрытие клапанов /Сз и Кь дополнительно блокируется с пуском и остановкой приточного вентилятора.

Калориферы первой ступени подогрева /С/ работают в наиболее неблагоприятном режиме; для предупреждения опасности их замерза­ния предусматривается автоматика защиты, функционирующая как во время работы приточного вентилятора, так и после его остановки. Два терморегулятора автоматики защиты контролируют температуру воздуха перед калорифером первой ступени подогрева /С/ и температуру теплоносителя после него. При сочетаниях температур, создающих угрозу замерзания калорифера, они выключают приточный венти­лятор. При остановленном приточном вентиляторе необходима допол­нительная защита калорифера от замерзания. Наиболее надежна схема, автоматически обеспечивающая периодический прогрев калорифера.

Если направление луча процесса єп в помещении в течение года меняется в широких пределах — от єп. з до єПл (см. рис. XXVI.1, б) анализ режима круглогодичного регулирования установок полного кон­диционирования необходимо проводить с учетом этого изменения.

Для жилых и общественных зданий границы области изменения єп определяются следующим образом (рис. XXVI.2). С изменением тепло - и влагопоступлений луч процесса єп поворачивается вокруг точки в, соответствующей параметрам воздуха в помещении, от положения єПз до єп. л Одновременно точка в перемещается от положения в3 к вп по
кривой, которую без большой погрешности можно заменить прямой линией. При этом точка п, характеризующая в любой момент времени параметры приточного воздуха и лежащая на луче процесса єш описы­вает кривую, близкую к синусоиде.

Чтобы обеспечить такой характер перехода от положения в3 к бл, в схему регулирования температуры воздуха в помещении необходимо вводить коррекцию по температуре (энтальпии) наружного воздуха (на рис. XXVI. 1, в сплошная линия tB от /2 до /3), что усложняет автомати­зацию процесса регулирования. Чаще всего переход с зимнего на летний режим работы и обратно осуществляется вручную разовым изменением задания терморегулятору (пунктирная линия tB от /2 до h на рис. XXVI. 1, в).

Из изложенного видно, что результаты анализа процессов обработ­ки воздуха в расчетных условиях и их возможных изменений в течение года являются исходными для выбора основных контуров регулирования систем кондиционирования воздуха.