RU2067261C1

RU2067261C1 - Air conditioning system

Info

Publication number: RU2067261C1
Authority: RU
Inventors: А.Б. Федоров; А.Е. Алейников; В.А. Мерешко
Original assignee: Федоров Александр Борисович
Priority date: 1992-01-27
Filing date: 1992-01-27
Publication date: 1996-09-27

Abstract

FIELD: ventilation and air conditioning in buildings and structures of different types and purpose. SUBSTANCE: heat exchanger is additionally installed in the system, in the tray of spraying chamber of central conditioner and a a heat recover is provided in exhaust air conduit which through water connecting lines are connected to a return pipe of the heat exchanger-cooler of local conditioner. To provide both individual and joint control, connection and disconnection of additionally installed equipment, the connecting line uses stop and control valves. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области вентиляции и кондиционирования воздуха. The invention relates to the field of ventilation and air conditioning.

Известна система кондиционирования воздуха помещения (см. В.Н.Голубков и др. Проектирование и эксплуатация установок кондиционирования воздуха и отопления. М. Энергоатомиздат, 1983 г. стр. 44; В.Н.Богословский. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение. М. Стройиздат 1986 г. стр. 263), содержащая: вентиляторы, установленные на проточном и вытяжном воздуховодах; центральный кондиционер, сообщенный с приточным воздуховодом и включающий нагреватель оросительную камеру с поддоном; местный кондиционер с теплообменником-охладителем, размещенный в помещении; внешний источник тепла; систему холодоснабжения с баками-аккумуляторами отепленной и холодной воды в контурах испарителя и конденсатора холодильной машины, водоохладителем контура конденсатора. A well-known air conditioning system is available (see V.N. Golubkov and others. Design and operation of air conditioning and heating systems. M. Energoatomizdat, 1983, p. 44; V.N. Bogoslovsky. Air conditioning and refrigeration. M. Stroyizdat 1986, p. 263), comprising: fans mounted on the flow and exhaust ducts; a central air conditioner connected to the supply air duct and including a heater, an irrigation chamber with a pan; local air conditioning with heat exchanger-cooler located in the room; external heat source; refrigeration system with storage tanks for heated and cold water in the evaporator and condenser circuits of the chiller, a water cooler in the condenser circuit.

Подача холодной воды на теплообменник-охладитель местного кондиционера и оросительную камеру центрального кондиционера этой системы производится исключительно от испарителя холодильной машины. Это определяет необоснованные затраты электроэнергии на охлаждение воды в холодный период года. The supply of cold water to the heat exchanger-cooler of the local air conditioner and the irrigation chamber of the central air conditioner of this system is carried out exclusively from the evaporator of the refrigeration machine. This determines the unreasonable costs of electricity for cooling water in the cold season.

Этот недостаток в значительной степени преодолен в системе кондиционирования воздуха (см. Водоснабжение и санитарная техника. N 1, 1990 г. стр. 14, рис. 1), содержащей: вентиляторы, установленные на приточном и вытяжном воздуховодах; центральный кондиционер, сообщенный с приточными воздуховодом и включающий нагреватель, оросительную камеру с поддоном; местный кондиционер с теплообменником-охладителем, размещенный в помещении; внешний источник тепла; систему холодоснабжения с баками-аккумуляторами отепленной и холодной воды в контурах испарителя и конденсатора холодильной машины, водоохладителем контура конденсатора, перемычками, соединяющими контуры испарителя и конденсатора, запорно-регулирующей аппаратурой. При этом нагреватель и теплообменник-охладитель включены подающим и обратным трубопроводами параллельно в контур испарителя с возможностью их индивидуальной регулировки. Это техническое решение является наиболее близким к заявляемому решению. This disadvantage was largely overcome in the air conditioning system (see Water supply and sanitary equipment. N 1, 1990 p. 14, Fig. 1), containing: fans installed on the supply and exhaust ducts; central air conditioner connected with the supply air duct and including a heater, an irrigation chamber with a pan; local air conditioning with heat exchanger-cooler located in the room; external heat source; refrigeration system with storage tanks of heated and cold water in the circuits of the evaporator and condenser of the refrigeration machine, a water cooler of the condenser circuit, jumpers connecting the circuits of the evaporator and condenser, shut-off and control equipment. In this case, the heater and the heat exchanger-cooler are connected in parallel by the supply and return pipelines to the evaporator circuit with the possibility of their individual adjustment. This technical solution is the closest to the claimed solution.

В техническом решении, предлагаемом в качестве ближайшего аналога, в холодный период года, когда температура воды от водоохладителя контура конденсатора достаточна для поглощения теплоизбытков в помещении, ее подача к местному кондиционеру производится, минуя холодильную машину по перемычкам, соединяющим контуры испарителя и конденсатора. При этом отключение холодильной машины обеспечивает снижение затрат электроэнергии на охлаждение воды. В этот же период года по условиям тепловлажностной обработки наружного воздуха требуется его нагревание. Это решается подачей теплоносителя от внешнего источника тепла к нагреванию центрального кондиционера без использования для этих целей имеющихся в системе кондиционирования воздуха внутренних источников тепла отепленной воды после местного кондиционера и воздуха, удаляемого из помещения. Поэтому использование в холодный период года для нагревания наружного воздуха исключительно внешнего источника тепла является существенным недостатком ближайшего аналога. Это приводит к неоправданным расходам энергии. In the technical solution, proposed as the closest analogue, in the cold season, when the water temperature from the condenser circuit water cooler is sufficient to absorb heat surpluses in the room, it is supplied to the local air conditioner bypassing the refrigeration machine through the jumpers connecting the evaporator and condenser circuits. At the same time, turning off the chiller reduces the cost of electricity for cooling water. In the same period of the year, under the conditions of heat-moisture treatment of outdoor air, its heating is required. This is solved by supplying a coolant from an external heat source to heating the central air conditioner without using for this purpose the internal heat sources of the heated water in the air conditioning system after the local air conditioner and air removed from the room. Therefore, the use in the cold season to heat outside air exclusively an external heat source is a significant drawback of the closest analogue. This leads to unjustified energy consumption.

Задача, решаемая изобретением, состоит в сокращении энергетических затрат при обеспечении тепловлажностной обработки воздуха в холодный период года. The problem solved by the invention is to reduce energy costs while providing heat and humidity treatment of air in the cold season.

Для достижения поставленной задачи в системе кондиционирования воздуха дополнительно установлены теплообменник в поддоне оросительной камеры центрального кондиционера и теплоутилизатор в вытяжном воздуховоде, которые по воде подключены соединительными линиями к обратному трубопроводу теплообменника-охладителя местного кондиционера. При этом для обеспечения как индивидуального, так и совместного регулирования, включения и отключения дополнительного установленного оборудования соединительные линии содержат запорно-регулирующую арматуру. Это является существенным признаком, отличным от ближайшего аналога. To achieve the task in the air conditioning system, an additional heat exchanger is installed in the pan of the irrigation chamber of the central air conditioner and a heat exchanger in the exhaust duct, which are connected through water through connecting lines to the return pipe of the heat exchanger-cooler of the local air conditioner. At the same time, to ensure both individual and joint regulation, turning on and off additional installed equipment, the connecting lines contain shut-off and control valves. This is an essential feature, different from the closest analogue.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана схема кондиционирования воздуха заявляемой конструкции. The claimed technical solution is illustrated by the drawing, where in FIG. 1 shows a diagram of the air conditioning of the claimed design.

Система кондиционирования воздуха включает: центральный кондиционер, содержащий нагреватель 1 и установленную за ним оросительную камеру 2; приточную 3 и вытяжную 4 вентиляционные сети с вентиляторами; местный кондиционер с теплообменником-охладителем 5, размещенный в помещении; систему холодоснабжения, состоящую из холодильной машины 6, баков-аккумуляторов отепленной 7 и холодной 8 воды с подающим 9 и обратным 10 трубопроводами в контуре испарителя холодильной машины, баков- аккумуляторов отепленной 11 и холодной 12 воды с подающим 13 и обратным 14 трубопроводами в контуре конденсатора холодильной машины, водоохладителя 15 контура конденсатора; подающий 16 и обратный 17 трубопроводы, оснащенные запорно-регулирующей арматурой 18, 19 и соединяющие нагреватель центрального кондиционера с контуром внешнего источника тепла 20 и баками-аккумуляторами контура испарителя холодильной машины; подающий 21 и обратный 22 трубопроводы, оснащенные запорно-регулирующей арматурой 23, 24 и соединяющие теплообменник-охладитель местного кондиционера с баками-аккумуляторами контура испарителя холодильной машины; перемычки 25 и 26, соединяющие подающие и обратные трубопроводы контуров испарителя и конденсатора холодильной машины с установленной на них запорно-регулирующей арматурой 27, 28; трубопроводную обвязку 29 оросительной камеры центрального кондиционера, выполненную по рециркуляционной схеме подачи воды; размещенный в поддоне 30 оросительной камеры центрального кондиционера теплообменник 31, входной 32 и выходной 33 патрубки которого подключены до и после запорно-регулирующей арматуры 24 к обратному трубопроводу теплообменника-охладителя местного кондиционера при помощи подающей 34 и обратной 35 соединительных линий с установкой на подающей соединительной линии запорно-регулирующей арматуры 36; теплоутилизатор 37, установленный на вытяжном воздуховоде и соединенный с обратным трубопроводом теплообменника-охладителя местного кондиционера и с входным патрубком размещенного в поддоне оросительной камеры теплообменника при помощи, соответственно, подающей 38 и обратной 39 соединительных линий, на которых с целью отключения и регулировки теплоутилизатора установлена запорно-регулирующая арматура 40, 41. The air conditioning system includes: a central air conditioner comprising a heater 1 and an irrigation chamber 2 installed behind it; forced-air 3 and exhaust 4 ventilation networks with fans; local air conditioning with heat exchanger-cooler 5, located in the room; refrigeration system, consisting of a refrigerating machine 6, storage tanks of heated 7 and cold 8 water with a supply of 9 and a return 10 pipelines in the evaporator circuit of a refrigeration machine, storage tanks of heated 11 and cold 12 water with a supply of 13 and a return 14 pipelines in a condenser circuit refrigeration machine, water cooler 15 of the condenser circuit; feed 16 and return 17 pipelines equipped with shut-off and control valves 18, 19 and connecting the central air conditioning heater with the external heat source circuit 20 and the storage tanks of the evaporator circuit of the refrigeration machine; feed 21 and return 22 pipelines equipped with shut-off and control valves 23, 24 and connecting the heat exchanger-cooler of the local air conditioner with the storage tanks of the evaporator circuit of the refrigeration machine; jumpers 25 and 26 connecting the supply and return pipelines of the evaporator and condenser circuits of the refrigeration machine with the shut-off and control valves 27, 28 installed on them; piping 29 of the irrigation chamber of the Central air conditioner, made according to the recirculation scheme of the water supply; a heat exchanger 31 located in the pan 30 of the irrigation chamber of the central air conditioner, the inlet 32 and outlet 33 of which are connected before and after the shut-off and control valves 24 to the return pipe of the heat exchanger-cooler of the local air conditioner using the supply 34 and return 35 connecting lines with installation on the supply connecting line shut-off and control valves 36; a heat exchanger 37 mounted on an exhaust duct and connected to the return pipe of a local air conditioner heat exchanger-cooler and to an inlet pipe of a heat exchanger located in the drip chamber using, respectively, a supply 38 and a return 39 connecting lines, on which shut-off valves are installed to shut off and adjust the heat exchanger -regulating fittings 40, 41.

Система кондиционирования воздуха работает следующим образом. Наружный воздух после тепловлажностной обработки в центральном кондиционере по приточной вентиляционной сети 3 подается в кондиционируемое помещение, в котором совместно с работой местного кондиционера 5 обеспечивается расчетный температурно-влажностный режим. Удаление воздуха происходит по вытяжной вентиляционной сети 4. Подача холодной воды на местный кондиционер производится круглогодично, обеспечивая в нем процесс политропного охлаждения рециркуляционного воздуха. Запорно-регулирующая арматура 23 постоянно открыта. Характер тепловлажностной обработки наружного воздуха и схемы циркуляции теплои холодоносителей по трубопроводам зависят от рассматриваемого периода года. В холодный период года, когда потенциал охлажденной в водоохладителе 15 воды достаточен для снятия избытков тепла в кондиционируемом помещении, она из бака холодной воды 12 контура конденсатора холодильной машины по подающему трубопроводу 13 этого контура через перемычку 26, минуя холодильную машину, попадает в обратный трубопровод 10 и далее в бак холодной воды 8 контура испарителя холодильной машины. В дальнейшем эта вода направляется в теплообменник-охладитель местного кондиционера 5 по подающему трубопроводу 21. В местном кондиционере вода, поглощая теплоизбытки помещения, нагревается и по обратному трубопроводу 22 через соединительную линию поступает в установленный на вытяжной вентиляционной сети теплоутилизатор 37. В теплоутилизаторе 37 вода догревается за счет теплоты уходящего из помещения воздуха и по соединительной линии 39 поступает в теплообменник 31, размещенный в поддоне 30 оросительной камеры центрального кондиционера, отдавая тепло находящейся в поддоне воде. Из теплообменника 31 уже охлажденная вода по соединительной линии 35 поступает в обратный трубопровод 22 местного кондиционера и далее в бак отепленной воды 7 контура испарителя холодильной машины. Из бака отепленной воды 7 по подающему трубопроводу 9 этого контура через перемычку 25, минуя холодильную машину, вода поступает в обратный трубопровод 14, а затем в бак отепленной воды 11 контура конденсатора холодильной машины и из него на водоохладитель 15. При этом запорно-регулирующая арматура 18, 19, 24, 36 находится в закрытом положении, а 27, 28, 40, 41 в открытом. Наружный воздух, обрабатываемый в центральном кондиционере, предварительно нагревается в нагревателе 1 посредством подачи на него теплоносителя от внешнего источника тепла 20,а затем нагреванием с увлажнением в оросительной камере 2 доводится до расчетных параметров приточного воздуха теплой водой, находящейся в поддоне 30 оросительной камеры и подаваемой по рециркуляционной трубопроводной обвязке 29. В холодный период года, когда с повышением теплосодержания наружного воздуха потенциал охлажденной в водоохладителе 15 воды становится недостаточным для снятия избытков тепла в кондиционируемом помещении на перемычках 25 и 26 перекрывается запорно-регулирующая арматура 27 и 28. При этом охлажденная в водоохладителе 15 вода подается исключительно на охлаждение конденсатора холодильной машины 6, проходя сначала по подающему 13, а затем по обратному 14 трубопроводам этого контура. Вода, используемая для снятия избытков тепла в кондиционируемом помещении, из бака отепленной воды 7 контура испарителя холодильной машины поступает для охлаждения в испаритель, проходя через подающий трубопровод 9, а затем в обратный трубопровод 10 этого контура. Процесс тепловлажностной обработки наружного воздуха в этот период аналогичен ранее рассмотренному, за исключением того, что уменьшается, а в последующем и прекращается подача теплоносителя от внешнего источника тепла 20, когда потенциал теплой воды, находящейся в поддоне 30 оросительной камеры, будет достаточен для обеспечения расчетных параметров приточного воздуха. При избытке утилизированной теплоты возможно отключение теплоутилизатора 37, при этом в закрытом положении, а 36 в открытом. В переходный период года, когда не требуется нагревание наружного воздуха, перекрывается запорно-регулирующая арматура 36 и открывается на обратном трубопроводе 22 запорно-регулирующая арматура 24. Тепловлажностная обработка наружного воздуха производится рециркулирующей в оросительной камере 2 водой, обеспечивая его адиабатное увлажнение. В теплый период года, когда требуется охлаждение наружного воздуха, для этих целей используется нагреватель 1 центрального кондиционера. При этом тепловлажностная обработка наружного воздуха обеспечивается подачей на него холодной воды из бака холодной воды 8 контура испарителя холодильной машины с последующим, в случае необходимости, адиабатным увлажнением в оросительной камере 2. Запорно-регулирующая арматура 18 и 19 должна быть открыта при отключенном внешнем источнике тепла. The air conditioning system operates as follows. After heat-moisture treatment in the central air conditioner, the outdoor air is supplied through an air-supply ventilation network 3 to an air-conditioned room, in which, together with the operation of the local air conditioner 5, the calculated temperature and humidity mode is provided. Air is removed through an exhaust ventilation network 4. Cold water is supplied to the local air conditioner year-round, providing it with the process of polytropic cooling of recirculated air. Shut-off and control valves 23 are constantly open. The nature of the moisture-humid treatment of outdoor air and the circuits of heat and cold carrier circulation through pipelines depend on the considered period of the year. In the cold season, when the potential of the water chilled in the water chiller 15 is sufficient to remove excess heat in the air-conditioned room, it flows from the cold water tank 12 of the condenser circuit of the refrigeration machine through the supply pipe 13 of this circuit through the jumper 26, bypassing the refrigeration machine, into the return pipe 10 and further into the cold water tank 8 of the evaporator circuit of the refrigeration machine. Subsequently, this water is sent to the heat exchanger-cooler of the local air conditioner 5 via the supply pipe 21. In the local air conditioner, the water absorbs the heat of the room and is heated through the return pipe 22 through the connecting line to the heat exchanger 37 installed on the exhaust ventilation network. In the heat exchanger 37, the water is heated due to the heat of the air leaving the room and through the connecting line 39, it enters the heat exchanger 31 located in the pan 30 of the irrigation chamber of the central air conditioner, from giving heat to the water in the pan. From the heat exchanger 31, the already cooled water through the connecting line 35 enters the return pipe 22 of the local air conditioner and then into the heated water tank 7 of the evaporator circuit of the refrigeration machine. From the heated water tank 7 through the supply pipe 9 of this circuit through the jumper 25, bypassing the refrigeration machine, water enters the return pipe 14, and then into the heated water tank 11 of the condenser circuit of the refrigeration machine and from it to the water cooler 15. At the same time, shut-off and control valves 18, 19, 24, 36 is in the closed position, and 27, 28, 40, 41 in the open. The outdoor air processed in the central air conditioner is preheated in the heater 1 by supplying a coolant to it from an external heat source 20, and then brought to the calculated parameters of the supply air with warm water located in the pan 30 of the irrigation chamber and supplied by heating with humidification in the irrigation chamber 2 along the recirculation piping 29. In the cold season, when with increasing heat content of the outside air, the potential of the water cooled in the water cooler 15 becomes n sufficient to remove excess heat in the air-conditioned room on the jumpers 25 and 26, the shut-off and control valves 27 and 28 are closed. In this case, the water cooled in the water cooler 15 is supplied exclusively for cooling the condenser of the refrigeration machine 6, passing first through the supply 13 and then through the return 14 pipelines of this circuit. The water used to remove excess heat in an air-conditioned room from the heated water tank 7 of the evaporator circuit of the chiller enters the evaporator for cooling, passing through the supply pipe 9, and then to the return pipe 10 of this circuit. The process of heat-moisture treatment of outdoor air in this period is similar to the previously considered, except that it decreases, and subsequently stops the flow of coolant from an external heat source 20, when the potential of warm water located in the pan 30 of the irrigation chamber is sufficient to provide the calculated parameters supply air. With an excess of utilized heat, it is possible to turn off the heat exchanger 37, while in the closed position, and 36 in the open. In the transition period of the year, when external air is not required to be heated, shut-off and control valves 36 are closed and shut-off and control valves 24 open on the return pipe 24. Heat and humidity treatment of the outdoor air is performed by water recirculating in the irrigation chamber 2, providing its adiabatic humidification. In the warm season, when external air cooling is required, heater 1 of the central air conditioner is used for these purposes. In this case, the moisture-humid treatment of the external air is ensured by supplying cold water to it from the cold water tank 8 of the evaporator circuit of the refrigeration machine, followed by, if necessary, adiabatic humidification in the irrigation chamber 2. The shut-off and control valves 18 and 19 must be opened with the external heat source turned off .

Подтверждением достижения поставленной задачи является использование утилизированного тепла от обратной воды неавтономного кондиционера и воздуха, удаляемого из кондиционируемого помещения, для нагревания наружного воздуха в результате дополнительной установки теплообменника в поддоне оросительной камеры центрального кондиционера и теплоутилизатора в вытяжном воздуховоде, которые при предлагаемой для них трубопроводной обвязке обладают возможностью как индивидуального, так и совместного их включения, регулирования и отключения. Данное решение позволяет в холодный период года, когда требуется нагревание наружного воздуха, снизить нагрузки на внешний источник тепла и систему холодоснабжения, а следовательно, сократить энергозатраты на тепловлажностную обработку воздуха, т.е. добиться решения поставленной задачи. Confirmation of the achievement of the task is the use of the utilized heat from the return water of a non-self-contained air conditioner and the air removed from the air-conditioned room to heat the outdoor air as a result of the additional installation of a heat exchanger in the pan of the irrigation chamber of the central air conditioner and heat exchanger in the exhaust duct, which possess the piping used for them the possibility of both individual and joint inclusion, regulation and shutdown I. This solution allows in the cold season, when external air is required to be heated, to reduce the load on the external heat source and the cold supply system, and therefore, to reduce energy costs for heat and moisture treatment of air, i.e. achieve a solution to the problem.

Система кондиционирования воздуха может быть применена в зданиях и сооружениях различных типов и назначений. The air conditioning system can be applied in buildings and structures of various types and purposes.

Claims

A room air conditioning system containing fans installed on the supply and exhaust air ducts, a central air conditioner connected to the supply air duct and including a heater, an irrigation chamber with a tray, a local air conditioner with a heat exchanger-cooler located in the room, an external heat source, a cooling system with tanks -heated and cold water accumulators in the evaporator and condenser circuits of the chiller, a water cooler in the condenser circuit, jumpers connecting and the evaporator and condenser circuits, shut-off and control valves, while the heater and the heat exchanger-cooler are connected in parallel by the supply and return pipes to the evaporator circuit with the possibility of their individual adjustment, characterized in that the system further comprises a heat exchanger located in the tray, and a heat exchanger installed in the exhaust duct, the heat exchanger and heat exchanger connected through water to the return pipe of the heat exchanger-cooler with the possibility of both individual and the inclusion of the joint, as well as their regulation and failure.