Тепловые насосы

КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Система использования тепла от конденсаторов централизован­ного воздушного кондиционирования, использующая комнатные

Рис. 6.9. Схема децентрализованного воздушного кондиционирования «Епег­соп».

1 — насос 2 — реверсивные кондиционеры; 3 — дополнительный нагреватель; 4 — сброс тепла.

Теплообменники с вентиляторами, представляет лишь одну из воз­можностей сохранения энергии в больших зданиях с воздушным кондиционированием. Другая возможность, дающая, с нашей точ­ки зрения, ряд преимуществ,-—использование индивидуальных тепловых насосов во всем здании, по которому циркулирует вода, а воздух служит кондиционируемой средой. Подобную систему можно назвать децентрализованной системой кондиционирования воздуха.

Типичными системами такого рода являются «Епегсоп» и «Versa Temp». Основная схема мало отличается от централизован­ной, но вместо одного большого холодильника (теплового насоса) используется много. небольших установок, размещенных непосред­ственно в местах кондиционирования (рис. 6.9). В схеме «Епегсоп» имеется ряд агрегированных реверсивных воздушных кондиционе­ров типа вода — воздух, способных давать нагрев или охлажде­ние. Они подключены к неохлаждаемой центральной водяной си­стеме, в которой с помощью дополнительного водонагревателя и градирни температура поддерживается в интервале 15—32 °С. Каждая кондиционирующая установка содержит полную холо - дильно-теплонасосиую схему с вентилятором для циркуляции

Комнатного вйЗдуха, подключенную К бодяной системе (рис. 6.10). Вода служит тепловым стоком при работе в холодильном режиме и источником тепла в режиме отопления. Дополнительный нагрев требуется только в случае очень холодной погоды, когда большин­ство установок работает в режиме нагрева. Подача тепла в водя­ную систему производится от котельной, электрического наружно­го нагревателя, солнечной энергии или источника сбросного тепла. Потребности в тепле уменьшаются, когда одна или несколько уста-

1— охлаждаемый кондиционируемый воздух; 2— испаритель воздушный; 3 — компрессор; 4 — реверсивный кран; 5 — капилляр; 6 — конденсатор водяной; 7 — подача воды; 8 — отвод воды; 9—нагретый кондиционируемый воздух; 10— конденсатор воздушный; 11 — испари­тель водяной.

Повок должны работать в холодильном режиме. При средних тем­пературах наружного воздуха установки с теневой стороны зда­ния работают на нагрев, с солнечной стороны-—на охлаждение. Если примерно 30% установок работают в холодильном режиме, то они дают достаточно тепла в водяную систему, что исключает необходимость для здания получать или отдавать тепло.

В зданиях с внутренним тепловыделением от освещения, ком­пьютеров и т. п. и высоким уровнем теплоизоляции (см. § 6.2), может понадобиться круглогодичное локальное охлаждение. По­лученное здесь тепло передается в водяную систему и далее к уста­новкам но периферии здания, которые в зимние месяцы работают па нагрев.

Децентрализованные системы можно также использовать в зда­ниях, где требуется охлаждение днем и нагревание ночью. Если днем температура воды в сети повышается до максимального зна­чения, допустимого для работы холодильных устройств, - J-32 °С, то тепло не сбрасывается в градирни и может служить для обогре­ва в течение части нагревательного цикла перед включением до­полнительного обогрева в любой форме, что необходимо, когда температура воды падает ниже 15 °С. Воздушный кондиционер на­чинает работу утром, когда вода холодна и допускает эффектив­ное охлаждение, а заканчивает в конце дня, когда вода нагрета
для эффективного ночного отопления. Характеристики системы «Епегсоп» применительно к семиэтажному служебному зданию в суточном разрезе показаны на рис. 6.11: а — потребность в тепле, включающая тепловые потери здания за все 24 ч, и потребность в тепле для нагрева вентиляционного воздуха в течение рабочего дня; б — внутренние тепловыделения, которые можно использовать как источник тепла. Предполагается, что некоторые установки внутри здания работают в течение 24 ч. Здесь существуют источ­ники тепла от освещения и пер­

Сонала в течение 9 ч. Можно представить показатели систе­мы «Епегсоп» как изменение количества запасаемого тепла в водяной системе, отдаваемо­го кондиционированному воз­духу (рис. 6.11, в). На графи­ке видно влияние температуры воды; он проходит через мини­мум в 10 ч, когда исчезает вклад освещения, и повышает­ся в середине дня, когда воз­растает поступление тепла от установок, освещения и персо­нала и включается кондицио­нирование.

Рис. 6.11. Часовой график нагрузки системы «Епегсоп» для конторского здания с использованием аккумули­рования тепла.

А — потребность в тепле семиэтажного конторского здания; / — тепло для подо­грева вентиляционного воздуха; 2—теп­ловые потери через ограждения; х--время суток; б — lF-тепловыделенне в конторском здании; / — электромеханическое оборудо­вание; 2 — персонал; 3 — освещение 35 Вт/ /м?: в - совмещение графиков потребности в тепле и тепловыделения в здании: /-- использование накопленного тепла; 2 — на­копление тепла от внутреннего тепловы­деления.

Внешний вид типичных установок с компрессором, вентилято­ром, водяным контуром, управлением и кожухом показан на рис. 6.12. Ііа рис. 6.12, а показана установка, монтируемая на по­толке, на ней видны слева направо: компрессор, коробка управле­ния и трубки для нагрева и охлаждения воздуха. Все соединения, в том числе и водяной системы, размещены с одной стороны кожу­ха. Система управления во время ремонта или обслуживания мо­жет быть снята без необходимости разборки всей конструкции.

На рис. 6.12,6 показан разрез установки «Versa Тешр» монти­руемой' на полу. Системы электрического и ручного управления размещены выше компрессора, с правой стороны находятся ТеП*

Рис. 6.12. Потолочный кондиционер «Lncrcon» (а), разрез установки «Versa Temp» (б) и ее обратная сторона (с).

.ічпбмеїшіік ХЛадоПГС'ІІІ Нп. іДуХ, цеп гроґіожпьн'і иентнли гор II Сі о двигатель. Предусмотрено удаление сконденсировавшейся па теп­лообменнике плані с помощью ноддопа, ведущего к трубке в левой части кожуха. На рис. 6.12, в— частично раскрытая установка «.Versa Temp» с водяным теплообменником.

Представление о размерах установки «Versa Temp» для каби - пепіоіо размещения (на полу) дают следующие цифры: длина 936 -1280, максимальная высота 743 мм; масса 63 -96 кг. Наи­меньшая установка имеет холодонроизводптслыюсть 1,76 и тенло- производитсльпость 2,42 кВт. В последнем режиме электрическая мощность 0,72 кВт (вентилятор н компрессор). Наибольшая уста­новка имеет тснлопроизиодитслыюсть 5,5-І и полную электриче­скую мощность 2,02 кВт.

Фирмы, выпускающие децентрализованные системы, утвержда­ют, что их продукция имеет существенные преимущества перед централизованным хладоспабжспнсм и индивидуальными агрега­тами. 13 табл. 6.1 сопоставлены основные свойства этих систем. В работе [4j, откуда заимствована эта таблица, указано, что шум н влажность нрн сопоставлении не учитываются. Предотвратить шум впутрнкомпатпых установок труднее, чем централизованных; для этого применяют архптсктурпо приемлемые ограждения и дру­гую акустическую изоляцию. Относительная влажность, как пока­зывают некоторые исследования, при изменении от 25 до 75% не ощущается человеком, если температура поддерживается в преде­лах комфортной.

Количественные данные но капиталовложениям и эксплуатаци­онным заіратам в системы кондиционирования всех трех типов, упомянутых в табл. 6.1, указаны в табл. 6.2 и 6.3. Следует отме­тить, что потребление энергии может заметно отличаться в копк-

Ретных условиях эксплуатации каждой из систем, так что приве­денные значения служат только для их сопоставления. Подобная оговорка относится и к эксплуатационным расходам.

Децентрализованные теплонасосные системы имеют преимуще­ства и по капитальным, и по текущим затратам. Централизованную систему можно усовершенствовать с помощью восстановления теп­ла с теплообменниками и тепловыми трубками [5], что снизит эксплуатационные расходы, но повысит капиталовложения. По­следние можно снизить, если оборудование для восстановления тепла предусмотрено в проекте здания, так что размеры холодиль­ной установки соответственно уменьшены. Преимущество децент­рализованных установок состоит в простоте монтажа и ремонта. Единичную установку можно заменить, не затрагивая всю систему.