RU2099643C1

RU2099643C1 - Air conditioning system

Info

Publication number: RU2099643C1
Application number: RU95103682A
Authority: RU
Inventors: А.Б. Федоров; А.Е. Алейников; В.А. Мережко
Original assignee: Федоров Александр Борисович
Priority date: 1995-03-14
Filing date: 1995-03-14
Publication date: 1997-12-20
Also published as: RU95103682A

Abstract

FIELD: ventilation and air conditioning. SUBSTANCE: heat exchanger-air heater of central air conditioner is connected additionally with condenser of cooling machine by connecting lines provided with shutoff and control valves. EFFECT: enlarged operating capabilities and improved reliability. 2 dwg

Description

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

Одним из аналогов является система кондиционирования воздуха помещения [1, 2] содержащая вентиляторы, установленные на приточном и вытяжном воздуховодах; центральный кондиционер, состоящий из теплообменника и камеры орошения и сообщенный с приточным воздуховодом; местный неавтономный кондиционер, размещенный в помещении; источник тепла, связанный с теплообменником центрального кондиционера посредством трубопроводной обвязки; холодильную машину, состоящую из конденсатора, испарителя, трубопроводной обвязки контура испарителя, связывающей испаритель с камерой орошения центрального и местным неавтономным кондиционерами; водоохладитель оборотного водоснабжения, соединенный с конденсатором холодильной машины при помощи трубопроводной обвязки. One of the analogues is the air conditioning system of a room [1, 2] containing fans installed on the supply and exhaust ducts; central air conditioner, consisting of a heat exchanger and an irrigation chamber and connected with the supply air duct; local non-autonomous air conditioning, located in the room; a heat source connected to the heat exchanger of the central air conditioner by piping; a refrigeration machine consisting of a condenser, an evaporator, piping piping of the evaporator circuit, connecting the evaporator with the irrigation chamber of the central and local non-autonomous air conditioners; water recycling water chiller connected to the condenser of the refrigeration machine using piping.

В период года, когда теплоснабжение наружного воздуха выше теплосодержания приточного воздуха (теплый период), возможно такое состояние наружного воздуха, когда его политропному охлаждению предшествует процесс нагревания в теплообменнике центрального кондиционера за счет подачи горячей воды от источника тепла. Указанному состоянию соответствуют параметры наружного воздуха, характеризующие на J-d диаграмме областью, расположенной ниже линии предельного процесса политропного охлаждения (см. фиг. 1). Такой линией является прямая, проходящая через точку R, характеризующую параметры пограничного слоя между воздухом и водой с t $\binom{min}{ж.к}$ в камере орошения при минимально возможной температуре воды, подаваемой от источника холода, и точку П₁, характеризующую параметры приточного воздуха с максимальным значением теплосодержания.During the year, when the heat supply of the outdoor air is higher than the heat content of the supply air (warm period), the state of the outdoor air is possible when its polytropic cooling is preceded by the heating process in the heat exchanger of the central air conditioner due to the supply of hot water from the heat source. The indicated state corresponds to the outdoor air parameters characterizing in the Jd diagram an area located below the line of the limiting process of polytropic cooling (see Fig. 1). Such a line is a straight line passing through point R characterizing the parameters of the boundary layer between air and water with t $\binom{min}{zh}$ in the irrigation chamber at the lowest possible temperature of the water supplied from the source of cold, and point P ₁ characterizing the parameters of the supply air with a maximum value of heat content.

Снятие теплоизбытков с рециркуляционного воздуха в помещении обеспечивается в местном неавтономном кондиционере. Трубопроводная обвязка холодильной машины такова, что подача холодной воды на местный неавтономный кондиционер и в камеру орошения центрального кондиционера круглогодично производится от испарителя холодильной машины. Это определяет необоснованные затраты электроэнергии на охлаждение воды в холодный период года. Removing heat from the recirculated air in the room is provided in a local non-autonomous air conditioner. The piping of the chiller is such that the cold water is supplied to the local non-autonomous air conditioner and to the irrigation chamber of the central air conditioner year-round from the evaporator of the chiller. This determines the unreasonable costs of electricity for cooling water in the cold season.

Этот недостаток в значительной степени преодолен в системе кондиционирования воздуха [3] являющейся наиболее близким аналогом и содержащей: вентиляторы, установленные на приточном и вытяжном воздуховодах; центральный кондиционер, состоящий из теплообменников и камеры орошения и сообщенный с приточным воздуховодом; местный неавтономный кондиционер, размещенный в помещении; источник тепла, связанный с теплообменником-воздухонагревателем центрального кондиционера по средствам трубопроводной обвязки; холодильную машину, состоящую из конденсатора, испарителя, трубопроводной обвязки контура испарителя, соединяющей испаритель с теплообменником-воздухонагревателем центрального кондиционера и местным кондиционером; воздухоохладитель оборотного водоснабжения, связанный с конденсатором холодильной машины при помощи трубопроводной обвязки; перемычки с запорно-регулирующей арматурой, соединяющие контуры испарителя и конденсатора холодильной машины. This disadvantage is largely overcome in the air conditioning system [3] which is the closest analogue and contains: fans installed on the supply and exhaust ducts; central air conditioner, consisting of heat exchangers and an irrigation chamber and connected with the supply air duct; local non-autonomous air conditioning, located in the room; a heat source associated with the heat exchanger-air heater of the central air conditioner via piping; a refrigeration machine consisting of a condenser, an evaporator, a piping piping of the evaporator circuit connecting the evaporator to the heat exchanger-air heater of the central air conditioner and local air conditioning; circulating water air cooler associated with the condenser of the refrigeration machine using piping; jumpers with shut-off and control valves connecting the evaporator and condenser circuits of the refrigeration machine.

В отличие от аналога в данной системе кондиционирования воздуха в период года, когда температура воды от водоохладителя оборотного водоснабжения достаточна для поглощения теплоизбытков в помещении, подача ее производится прямо к местному кондиционеру по перемычкам, соединяющим контуры испарителя и конденсатора, минуя холодильную машину. Unlike the analogue in this air conditioning system, during the year when the water temperature from the water recycling water cooler is sufficient to absorb heat surpluses in the room, it is supplied directly to the local air conditioner via jumpers connecting the evaporator and condenser circuits, bypassing the refrigeration machine.

Общими признаками наиболее близкого аналога с заявляемым решением является наличие: вентиляторов, установленных на приточном и вытяжном воздуховодах; центрального кондиционера, состоящего из теплообменников и камеры орошения и сообщенного с приточным воздуховодом; местного кондиционера, размещенного в помещении; источника тепла, связанного с теплообменником-воздухонагревателем центрального кондиционера при помощи трубопроводной обвязки; холодильной машины, включающей в себя конденсатор, испаритель, трубопроводную обвязку контура испарителя, соединяющую испаритель с теплообменником-воздухонагревателем центрального кондиционера и местным кондиционером; водоохладителя оборотного водоснабжения, связанного с конденсатором холодильной машины по средствам трубопроводной обвязки, перемычек с запорно-регулирующей арматурой, соединяющих контуры испарителя и конденсатора холодильной машины. Common signs of the closest analogue to the claimed solution is the presence of: fans installed on the supply and exhaust ducts; a central air conditioner consisting of heat exchangers and an irrigation chamber and connected to the supply air duct; local air conditioner located in the room; a heat source associated with the heat exchanger-air heater of the central air conditioner using piping; refrigeration machine, including a condenser, evaporator, piping piping of the evaporator circuit, connecting the evaporator with a heat exchanger-air heater of the central air conditioner and local air conditioning; circulating water cooler associated with the condenser of the refrigeration machine by piping, jumpers with shut-off and control valves connecting the circuits of the evaporator and condenser of the refrigeration machine.

Существенным недостатком технического решения, предложенного в качестве наиболее близкого аналога, является необходимость подачи на теплообменник-воздухонагреватель центрального кондиционера горячей воды от источника тепла в летний период года (не характерный для работы систем теплоснабжения), когда по условиям тепловлажностной обработки наружного воздуха (см. фиг. 1) требуется его нагревание. A significant drawback of the technical solution proposed as the closest analogue is the need for a central air conditioner to supply hot water to the heat exchanger-air heater from the heat source in the summer season (not typical for the operation of heat supply systems) when, according to the conditions of heat-moisture treatment of outdoor air (see Fig. . 1) its heating is required.

Задача, которая решается предлагаемым изобретением, это сокращение эксплуатационных затрат при обеспечении процесса нагревания наружного воздуха в теплый период времени. The problem that is solved by the invention is the reduction of operating costs while ensuring the process of heating the outdoor air in a warm period of time.

Для этого теплообменник-воздухонагреватель центрального кондиционера дополнительно соединен с конденсатором холодильной машины при помощи соединительных линий. Для обеспечения регулировки и отключения теплообменника его соединительные линии содержат запорно-регулирующую арматуру. For this, the heat exchanger-air heater of the central air conditioner is additionally connected to the condenser of the refrigeration machine using connecting lines. To ensure adjustment and shutdown of the heat exchanger, its connecting lines contain shut-off and control valves.

Это позволяет в теплый период года, когда параметры наружного воздуха соответствуют на J-d диаграмме (см. фиг. 1) области, расположенной ниже линии предельного процесса политропного охлаждения, для нагрева наружного воздуха в теплообменнике-воздухонагревателе центрального кондиционера использовать теплоту воды после охлаждения ею конденсатора холодильной машины, подавая эту воду по трубопроводной обвязке, соединяющей конденсатор машины с теплообменником-воздухонагревателем центрального кондиционера. Данное решение позволит уменьшить, а в ряде случаев исключить в теплый период года нагрузок на внешний источник тепла и водоохладитель оборотного водоснабжения, а следовательно сократить эксплуатационные затраты. This allows in the warm season, when the outdoor air parameters correspond on the Jd diagram (see Fig. 1) of the area below the limit line of the polytropic cooling process, to heat the outdoor air in the heat exchanger-air heater of the central air conditioner, use the heat of water after it has cooled the refrigeration condenser machines, supplying this water through a piping connecting the condenser of the machine with the heat exchanger-air heater of the central air conditioner. This decision will reduce, and in some cases eliminate, the load on the external heat source and the circulating water cooler in the warm season, and therefore reduce operating costs.

Заявляемое техническое решение поясняется фиг. 2, где показана система кондиционирования воздуха заявляемой конструкции. The claimed technical solution is illustrated in FIG. 2, which shows the air conditioning system of the claimed design.

Система кондиционирования воздуха включает приточный кондиционер, состоящий из теплообменника-воздухонагревателя 3, теплообменника-воздухонагревателя 4, камеры орошения 5, размещенный в помещении местный неавтономный кондиционер 6, источник тепла 7, связанный с теплообменником-воздухонагревателем центрального кондиционера при помощи трубопроводной обвязки 8 с установленной на ней запорно-регулирующей арматурой 9; холодильную машину, содержащую кондиционер 10, испаритель 11, трубопроводную обвязку 12 контура испарителя с запорно-регулирующей арматурой 13, 14, связывающую его с теплообменником-воздухонагревателем центрального кондиционера и местным неавтономным кондиционером, водоохладитель оборотного водоснабжения 15, связанный с конденсатором холодильной машины при помощи трубопроводной обвязки 16; перемычки 17 с запорно-регулирующей арматурой 18-23, соединяющие контуры испарителя и конденсатора холодильной машины; соединительные линии 24 с запорно-регулирующей арматурой 25-28, связывающие конденсатор холодильной машины с теплообменником-воздухонагревателем центрального кондиционера. The air conditioning system includes a supply air conditioner, consisting of a heat exchanger-air heater 3, a heat exchanger-air heater 4, an irrigation chamber 5, a local non-autonomous air conditioner 6 located in the room, a heat source 7 connected to the heat exchanger-air heater of the central air conditioner using a piping 8 installed on her shut-off and control valves 9; a refrigeration machine containing air conditioning 10, an evaporator 11, a piping 12 of the evaporator circuit with shut-off and control valves 13, 14, connecting it to a heat exchanger-air heater of the central air conditioner and a local non-autonomous air conditioner, a water recycling water chiller 15, connected to the condenser of the refrigeration machine using piping strapping 16; jumpers 17 with shutoff and control valves 18-23 connecting the circuits of the evaporator and condenser of the refrigeration machine; connecting lines 24 with shutoff and control valves 25-28, connecting the condenser of the refrigeration machine with the heat exchanger-air heater of the central air conditioner.

Система кондиционирования воздуха работает следующим образом. The air conditioning system operates as follows.

Наружный воздух после тепловлажностной обработки в центральном кондиционере по приточной вентиляционной сети 1 подается в кондиционируемое помещение, в котором совместно с работой местного неавтономного кондиционера обеспечивается расчетный температурно-влажностный режим. Удаление воздуха происходит посредством вытяжной вентиляционной сети 2. Характер тепловлажностной обработки наружного воздуха зависит от его начального теплосодержания. В период года, когда теплосодержание наружного воздуха меньше теплосодержания приточного воздуха, его тепловлажностная обработка обеспечивается нагреванием в теплообменнике-воздухонагревателе 3 за счет подачи теплой воды от источника тепла 7 по трубопроводной обвязке 8 и работой камеры орошения 5 в режиме адиабатного увлажнения. Запорно-регулирующая арматура 9 находится в открытом положении, а 13, 25, 27 в закрытом. After heat-moisture treatment in the central air conditioner, the outdoor air is supplied through an air supply network 1 to an air-conditioned room, in which, together with the operation of a local non-autonomous air conditioner, the calculated temperature and humidity mode is provided. The air is removed by means of an exhaust ventilation network 2. The nature of the heat-moisture treatment of the outdoor air depends on its initial heat content. In the period of the year when the heat content of the outdoor air is less than the heat content of the supply air, its heat-moisture treatment is provided by heating in the heat exchanger-air heater 3 by supplying warm water from the heat source 7 through the piping 8 and the operation of the irrigation chamber 5 in adiabatic humidification mode. Shut-off and control valves 9 are in the open position, and 13, 25, 27 in the closed.

В период года, когда теплосодержание наружного воздуха выше теплосодержания приточного воздуха и параметры наружного воздуха на J-d диаграмме располагаются выше линии предельного процесса политропного охлаждения, тепловлажностная обработка наружного воздуха требует подачи холодной воды теплообменнику-воздухоохладителю 4 по трубопроводной обвязке 12 контура испарителя холодильной машины. При этом запорно-регулирующая арматура 13 находится в открытом положении; 9, 25, 27 в закрытом. In the period of the year when the heat content of the outdoor air is higher than the heat content of the supply air and the parameters of the outdoor air in the J-d diagram are higher than the line of the polytropic cooling limit process, the heat-moisture treatment of the outdoor air requires the supply of cold water to the heat exchanger-air cooler 4 through the piping 12 of the evaporator circuit of the refrigeration machine. When this shut-off and control valves 13 is in the open position; 9, 25, 27 closed.

В период года, когда параметры наружного воздуха на J-d диаграмме располагаются ниже линии предельного процесса политропного охлаждения, его тепловлажностная обработка состоит в нагревании в теплообменнике-воздухонагревателе 3 до параметров линии предельного процесса с последующим охлаждением в теплообменнике-воздухоохладителе 4 до параметров приточного воздуха. Подача холодной воды к теплообменнику-воздухоохладителю 4 производится по трубопроводной обвязке 12 контура испарителя холодильной машины. Запорно-регулирующая арматура 13 открыта. Нагревание воздуха в теплообменнике-воздухонагревателе 3 обеспечивается подачей теплой воды от конденсатора холодильной машины 10 по трубопроводной обвязке 24; запорно-регулирующая арматура 25, 27 открыта. Если температура воды или расход утилизированной теплоты, поступающей от конденсатора холодильной машины 10 недостаточны, то производится частичная подача горячей воды от источника тепла 7 при открытой запорно-регулирующей арматуре 9. Если расход утилизированной теплоты, поступающей от конденсатора холодильной машины 10 избыточен, то производится частичная подача теплой воды от конденсатора холодильной машины на водоохладитель оборотного водоснабжения 15 при открытой запорно-регулирующей арматуре 26, 28. Подача холодной воды на местный неавтономный кондиционер 6 производится круглогодично, обеспечивая в нем процесс политропного охлаждения рециркуляционного воздуха. Запорно-регулирующая арматура 14 постоянно открыта. During the year, when the outdoor air parameters on the J-d diagram are located below the limit line of the polytropic cooling process, its heat-moisture treatment consists of heating in the heat exchanger-air heater 3 to the parameters of the limit process line, followed by cooling in the heat exchanger-air cooler 4 to the supply air parameters. The supply of cold water to the heat exchanger-air cooler 4 is carried out by piping 12 of the evaporator circuit of the refrigeration machine. Shut-off and control valves 13 open. The heating of the air in the heat exchanger-air heater 3 is provided by the supply of warm water from the condenser of the refrigeration machine 10 through the piping 24; shut-off and control valves 25, 27 open. If the temperature of the water or the flow of utilized heat coming from the condenser of the chiller 10 is insufficient, then partial supply of hot water from the heat source 7 is made with shut-off and control valves 9 open. If the flow of heat utilized from the condenser of the chiller 10 is excessive, then partial the supply of warm water from the condenser of the refrigerating machine to the circulating water supply chiller 15 with shut-off and control valves 26, 28 open. Cold water supply to the local Autonomous air conditioner 6 is made round, providing therein a polytropic process of cooling recirculation air. Shut-off and control valves 14 are constantly open.

В период года, когда потенциал холодной воды, охлажденной в водоохладителе оборотного водоснабжения 15, достаточен для снятия избыточного тепла в кондиционируемом помещении, охлажденная вода поступает в местный неавтономный кондиционер 6 по трубопроводной обвязке 16, перемычке 17, минуя холодильную машину, трубопроводным обвязкам 12, при этом запорно-регулирующая арматура 20, 21 в открытом положении, а 18, 19, 22, 23 в закрытом. В период года, когда потенциал холодной воды, охлажденной в водоохладителе оборотного водоснабжения 15, недостаточен для снятия избытков тепла в кондиционируемом помещении, подача этой воды производится на охлаждении конденсатора 10 холодильной машины по трубопроводной обвязке 16. Запорно-регулирующая арматура 20, 21 на перемычках 17 находится в закрытом положении, а 18, 19, 22, 23 в открытом. Холодная вода в этот период подается к местному кондиционеру 6 от испарителя холодильной машины 11 по трубопроводной обвязке 12. During the period of the year when the potential of cold water cooled in the circulating water supply cooler 15 is sufficient to remove excess heat in the air-conditioned room, the chilled water enters the local non-autonomous air conditioner 6 via piping 16, jumper 17, bypassing the refrigeration machine, piping 12, this shut-off and control valves 20, 21 in the open position, and 18, 19, 22, 23 in the closed. In the period of the year when the potential of cold water cooled in the water recycling chiller 15 is insufficient to remove excess heat in an air-conditioned room, this water is supplied by cooling the condenser 10 of the refrigeration machine through piping 16. Shut-off and control valves 20, 21 on the jumpers 17 is in the closed position, and 18, 19, 22, 23 in the open. Cold water during this period is supplied to the local air conditioner 6 from the evaporator of the refrigeration machine 11 through the piping 12.

Подтверждением решения поставленной задачи является то, что наличие соединительных линий между теплообменником-воздухонагревателем центрального кондиционера и конденсатором холодильной машины позволяет снизить нагрузки на внешний источник тепла и водоохладитель оборотного водоснабжения в теплый период года, а следовательно сократить энергозатраты на тепловлажностную обработку воздуха. Confirmation of the solution of this problem is that the presence of connecting lines between the heat exchanger-air heater of the central air conditioner and the condenser of the chiller allows you to reduce the load on the external heat source and the water circulating water cooler in the warm season, and therefore reduce energy costs for heat and moisture treatment of air.

Система кондиционирования может быть использована для тепловлажностной обработки воздуха любых зданий и сооружений. The air conditioning system can be used for heat and humidity treatment of air in any buildings and structures.

Claims

An air conditioning system containing fans installed on the supply and exhaust ducts, a central air conditioner, consisting of a heat exchanger-air heater, a heat exchanger-air cooler and an irrigation chamber and connected to the supply air duct, a local non-autonomous air conditioner located in the room, a heat source connected to the heat exchanger air heater of the central air conditioner using piping, a refrigeration machine connected by piping to a heat exchanger a central air conditioner air cooler and a local non-autonomous air conditioner, a water recycling water chiller connected to the chiller via piping, jumpers with shut-off and control valves connecting piping piping of the evaporator and condenser circuits of the refrigeration machine, characterized in that the central air conditioner heat exchanger-air heater is additionally connected to the condenser chiller using connecting lines with the ability to adjust and shutdowns.