RU2509961C2

RU2509961C2 - Method of air conditioning with combined indirect cooling, and air conditioner for its implementation

Info

Publication number: RU2509961C2
Application number: RU2010134687/12A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2014-03-20
Also published as: RU2010134687A

Abstract

FIELD: ventilation.

SUBSTANCE: in a method of air conditioning with combined indirect cooling, which consists in the fact that steam treatment of air is performed in an air conditioner and then it is supplied to a room; air is treated in a mixing chamber of the air conditioner for its steam treatment in a heat exchanger and a spray chamber by mixing the following air flows: ambient air flow is supplied through an air intake device and a valve, and recirculating air is supplied from the room via a discharge air pipeline; then, it is cleaned from dust in an air filter and passed through the heat exchanger, the spray chamber with injectors intensifying a heat-and-mass exchange process and supplied to the room by a suction type fan through the air distributing device. At least two sensors are installed in the room to be air-conditioned: a sensor recording humidity in the room, and a temperature recording sensor, and temperature is controlled in the room by means of a sensor that acts on the actuating mechanism of the valve installed on a supply pipeline of heat carrier to the heat exchanger.

EFFECT: improving efficiency and reliability of an air conditioning process.

3 dwg

Description

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано для создания комфортных условий и микроклимата в производственных помещениях с избыточным выделением тепла.The invention relates to techniques for air conditioning and ventilation and can be used to create comfortable conditions and microclimate in industrial premises with excessive heat.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является способ кондиционирования воздуха, заключающийся в том, что в кондиционере осуществляют тепло-влажностную обработку воздуха и подают его в помещение, известный по патенту РФ №2349841, кл. F24F 3/06, при этом кондиционер содержит корпус, секции приемных клапанов, и подогрева, оросительную камеру, в которой установлены форсунки и каплеуловители с поддоном - фильтром, секцию фильтров, соединенную с вентиляционным агрегатом.The closest technical solution to the claimed object is a method of air conditioning, which consists in the fact that the air conditioner performs heat-humidity treatment of the air and serves it in the room, known by the patent of the Russian Federation No. 2349841, class. F24F 3/06, while the air conditioner contains a housing, sections for receiving valves, and a heater, an irrigation chamber in which nozzles and drip traps with a filter pan are installed, a filter section connected to the ventilation unit.

Недостатком его является сравнительно невысокая эффективность процесса автоматического регулирования косвенного охлаждения.Its disadvantage is the relatively low efficiency of the process of automatic regulation of indirect cooling.

Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса кондиционирования.The technical result is an increase in the efficiency and reliability of the conditioning process.

Это достигается тем, что в способе кондиционирования воздуха с комбинированным косвенным охлаждением, заключающимся в том, что в кондиционере осуществляют тепловлажностную обработку воздуха и подают его в помещение, в камере смешения кондиционера осуществляют подготовку воздуха для его тепловлажностной обработки в теплообменнике и форсуночной камере орошения путем смешивания следующих потоков воздуха: наружный поток воздуха подают через воздухозаборное устройство и клапан, а рециркуляционный воздух из помещения подают по отводящему воздуховоду, затем его очищают от пыли в воздушном фильтре, и пропускают через теплообменник, форсуночную камеру орошения с форсунками, интенсифицирующими процесс тепломассообмена, и посредством приточного вентилятора подают в помещение через воздухораспределительное устройство, при этом в кондиционируемом помещении устанавливают, по меньшей мере, два датчика: датчик, регистрирующий влажность в помещении, и датчик для регистрации температуры, а регулирование температуры в помещении осуществляют посредством датчика, который воздействует на исполнительный механизм клапана, установленного на трубопроводе подачи теплоносителя в теплообменник, а регулирование влажности осуществляют по импульсу датчика, воздействующего на исполнительный механизм воздушного клапана, который позволяет изменять соотношение расходов воздуха, обработанного в форсуночной камере орошения и прошедшего через байпасный канал, причем один конец байпасного канала соединяют с полостью кондиционера до камеры орошения, а другой - после, после чего воздух из помещения удаляют через воздухораспределительные устройства, и выходной воздуховод с выхлопным зонтом, возвращая при этом часть рециркуляционного воздуха в камеру смешения.This is achieved by the fact that in the method of air conditioning with combined indirect cooling, which consists in the fact that the air conditioner performs heat and humidity treatment of the air and delivers it to the room, in the mixing chamber of the air conditioner, air is prepared for heat and moisture treatment in the heat exchanger and nozzle of the irrigation chamber by mixing of the following air flows: an external air stream is supplied through an air intake device and a valve, and recirculated air from the room is supplied by an exhaust near the duct, then it is cleaned of dust in the air filter, and passed through a heat exchanger, an irrigation nozzle chamber with nozzles that intensify the heat and mass transfer process, and by means of a supply fan it is fed into the room through an air distribution device, at least two are installed in the air-conditioned room sensor: a sensor that records the humidity in the room, and a sensor for recording temperature, and temperature control in the room is carried out by means of a sensor that affects acts on the actuator of the valve installed on the pipeline supplying the coolant to the heat exchanger, and humidity control is carried out by the pulse of the sensor acting on the actuator of the air valve, which allows you to change the ratio of the flow rate of air processed in the nozzle of the irrigation chamber and passed through the bypass channel, with one end the bypass channel is connected to the cavity of the air conditioner to the irrigation chamber, and the other after, after which the air from the room is removed through the air edelitelnye device, and to an exhaust output duct umbrella, returning the portion of circulating air to the mixing chamber.

На фиг.1 представлена схема для реализации способа кондиционирования с использованием системы двухступенчатого испарительного охлаждения, на фиг.2 - i-d - диаграмма для режима холодного периода, на фиг.3 - общий вид форсунки для распыливания жидкостей.Figure 1 presents a diagram for implementing the conditioning method using a two-stage evaporative cooling system, figure 2 - i-d is a diagram for the cold period, figure 3 is a General view of the nozzle for spraying liquids.

Кондиционер (фиг.1) для осуществления способа кондиционирования воздуха с комбинированным косвенным охлаждением состоит из смесительной камеры 2, воздушного фильтра 3, теплообменника 4, форсуночной камеры орошения 5 с форсунками 18 (фиг.3), интенсифицирующими процесс тепломассообмена. Приточный вентилятор 6 с электродвигателем 21 подает воздух в помещение 19 через воздухораспределительное устройство 14. В кондиционируемом помещении 19 установлены, по крайней мере, два датчика: датчик 7, регистрирующий влажность в помещении, и датчик температуры 8 для регистрации температуры. Для регулирования температуры в помещении 19 датчик 8 воздействует на исполнительный механизм клапана 11, установленного на трубопроводе подачи теплоносителя в теплообменник 4. Влажность регулируется по импульсу датчика 7, воздействующего на исполнительный механизм воздушного клапана 10, который позволяет изменять соотношение расходов воздуха, обработанного в камере и прошедшего через байпасный (обводной) канал 9. Воздух из помещения 19 удаляется через воздухораспределительные устройства 13, при этом часть воздуха, при соответствующем положении клапанов 17 и 20 на выходном воздуховоде 12 с выхлопным зонтом 16, возвращается как рециркуляционный воздух в камеру смешения 2, где смешивается с наружным воздухом, поступающим через воздухозаборное устройство 15 и клапан 1.The air conditioner (Fig. 1) for implementing the method of air conditioning with combined indirect cooling consists of a mixing chamber 2, an air filter 3, a heat exchanger 4, an irrigation nozzle chamber 5 with nozzles 18 (Fig. 3), intensifying the heat and mass transfer process. The supply fan 6 with an electric motor 21 supplies air to the room 19 through an air distribution device 14. In the air-conditioned room 19, at least two sensors are installed: a sensor 7, which records the humidity in the room, and a temperature sensor 8 for detecting the temperature. To regulate the temperature in the room 19, the sensor 8 acts on the actuator of the valve 11 installed on the pipeline supplying the coolant to the heat exchanger 4. Humidity is controlled by the pulse of the sensor 7, acting on the actuator of the air valve 10, which allows you to change the ratio of the flow rate of air processed in the chamber and passing through the bypass (bypass) channel 9. The air from the room 19 is removed through the air distribution devices 13, while part of the air, with the appropriate floor When the valves 17 and 20 on the outlet duct 12 with the exhaust umbrella 16 are returned, it returns as recirculated air to the mixing chamber 2, where it is mixed with the outside air entering through the air intake device 15 and valve 1.

Каждый из коллекторов в камере орошения 5 кондиционера снабжен форсунками 18, имеющими проточное отверстие 22 (фиг.3). Каждая из форсунок выполнена в виде полого, осесимметричного корпуса 23, ось которого перпендикулярна оси отверстия коллектора, а по форме корпус выполнен в виде тела вращения, образованного кривой второго порядка, например сферическим, в виде усеченного эллипсоида или параболоида вращения и др. Со стороны проточного отверстия 22 трубы коллектора 5 в форсунке установлен спрямляющий элемент 27, который демпфирует турбулентность потока жидкости, идущей от коллектора 5 к форсунке. Спрямляющий элемент выполнен в виде кольца, имеющего центральную втулку 27, с которой жестко соединены, радиально расположенные, по крайней мере, три лопасти 28, соединенные с корпусом 23 форсунки. Корпус 23 выполнен с двумя, противоположно расположенными, перпендикулярно оси форсунки, уступами 26, посредством которых через хомуты 24 с замками 25 форсунка закрепляется на коллекторе 5. В нижней части корпуса 23 форсунки выполнено коническое калиброванное дроссельное отверстие 30, соединенное с камерой смешения 29, которая расположена между отверстием 30 и спрямляющим элементом 27. Камера смешения 29 предназначена для образования вихревого турбулентного потока, формировавшегося на выходе из отверстия 30 форсунки. Для этой цели на внутренней поверхности камеры смешения имеются винтообразные канавки (на чертеже не показано), которые могут быть образованы токарной обработкой по копиру, или получены литьевым способом. В результате этого на выходе из форсунки образуется мелкодисперсный и равномерный факел распыла жидкости. Расходная характеристика форсунки представлена на фиг.3. Рекомендуемый диапазон давлений для цельнофакельной форсунки от 1,2 до 7,0 метров водяного столба. При данном диапазоне давлений обеспечивается полное раскрытие и заполнение факела форсунки капельной влагой.Each of the collectors in the irrigation chamber 5 of the air conditioner is equipped with nozzles 18 having a flow hole 22 (FIG. 3). Each nozzle is made in the form of a hollow, axisymmetric body 23, the axis of which is perpendicular to the axis of the hole of the collector, and the shape of the body is made in the form of a body of revolution formed by a second-order curve, for example spherical, in the form of a truncated ellipsoid or paraboloid of rotation, etc. From the flow-through side a hole 22 of the pipe of the manifold 5 in the nozzle has a straightening element 27 that dampens the turbulence of the fluid flow from the manifold 5 to the nozzle. The straightening element is made in the form of a ring having a central sleeve 27, with which at least three vanes 28 are radially spaced and connected to the nozzle body 23. The housing 23 is made with two opposite steps, perpendicular to the axis of the nozzle, ledges 26, through which through the clamps 24 with locks 25 the nozzle is fixed to the manifold 5. In the lower part of the housing 23 of the nozzle there is a conical calibrated throttle hole 30 connected to the mixing chamber 29, which located between the hole 30 and the straightening element 27. The mixing chamber 29 is designed to form a vortex turbulent flow formed at the outlet of the nozzle hole 30. For this purpose, there are helical grooves (not shown in the drawing) on the inner surface of the mixing chamber, which can be formed by turning by copying, or obtained by injection molding. As a result of this, a finely dispersed and uniform jet of liquid is formed at the outlet of the nozzle. The flow characteristic of the nozzle is presented in figure 3. The recommended pressure range for a single-nozzle nozzle is from 1.2 to 7.0 meters of water. With this pressure range, the nozzle plume is fully opened and filled with drip moisture.

Способ кондиционирования воздуха с комбинированным косвенным охлаждением осуществляют следующим образом.The method of air conditioning with combined indirect cooling is as follows.

В камере смешения 2 кондиционера осуществляют подготовку воздуха для его тепло-влажностной обработки в теплообменнике 4 и форсуночной камере орошения 5 путем смешивания следующих потоков воздуха: наружного потока воздуха путем подачи его через воздухозаборное устройство 15 и клапан 1 и подачи рециркуляционного воздуха из помещения 19, где отсутствуют примеси вредных веществ - по отводящему воздуховоду 12, который смешивается с наружным воздухом, приобретая новые параметры тепловлажностного состояния. Затем этот воздух очищают от пыли в воздушном фильтре 3, и пропускают через теплообменник 4, форсуночную камеру орошения 5 с форсунками 18, интенсифицирующими процесс тепломассообмена, и посредством приточного вентилятора 6 подают в помещение 19 через воздухораспределительное устройство 14. В кондиционируемом помещении 19 устанавливают, по меньшей мере, два датчика: датчик 7, регистрирующий влажность в помещении, и датчик 8 для регистрации температуры. Регулирование температуры в помещении 19 осуществляют посредством датчика 8, который воздействует на исполнительный механизм клапана 11, установленного на трубопроводе подачи теплоносителя в теплообменник 4. Регулирование влажности осуществляют по импульсу датчика 7, воздействующего на исполнительный механизм воздушного клапана 10, который позволяет изменять соотношение расходов воздуха, обработанного в форсуночной камере орошения 5 и прошедшего через байпасный (обводной) канал 9, причем один конец байпасного (обводного) канала 9 соединяют с полостью кондиционера до камеры орошения 5, а другой - после. Воздух из помещения 19 удаляют через воздухораспределительные устройства 13, и выходной воздуховод 12 с выхлопным зонтом 16, возвращая при этом часть рециркуляционного воздуха в камеру смешения 2.In the mixing chamber 2 of the air conditioner, air is prepared for its heat-moisture treatment in the heat exchanger 4 and the nozzle of the irrigation chamber 5 by mixing the following air flows: an external air stream by supplying it through the air intake device 15 and valve 1 and supplying recirculated air from the room 19, where there are no impurities of harmful substances - through the exhaust duct 12, which is mixed with the outside air, acquiring new parameters of the heat-moisture state. Then this air is cleaned of dust in the air filter 3, and passed through a heat exchanger 4, an irrigation nozzle chamber 5 with nozzles 18, intensifying the heat and mass transfer process, and by means of a supply fan 6 is fed into the room 19 through an air distribution device 14. In the air-conditioned room 19 is installed, at least two sensors: a sensor 7, which records the humidity in the room, and a sensor 8 for recording temperature. The temperature control in the room 19 is carried out by means of a sensor 8, which acts on the actuator of the valve 11 installed on the pipeline supplying the coolant to the heat exchanger 4. The humidity is controlled by the pulse of the sensor 7, acting on the actuator of the air valve 10, which allows you to change the ratio of air flow, processed in the nozzle chamber of the irrigation 5 and passed through the bypass (bypass) channel 9, and connecting one end of the bypass (bypass) channel 9 conditioner tons with a cavity to irrigation chamber 5, and the other - after. The air from the room 19 is removed through the air distribution devices 13, and the outlet duct 12 with the exhaust umbrella 16, while returning part of the recirculated air to the mixing chamber 2.

Особенностью этой системы является то, что поверхностный теплообменник, выполняющий в теплый период функцию воздухоохладителя I ступени, имеет весьма развитую поверхность. Это связано с тем, что разность температур между обрабатываемым воздухом и холодоносителем сравнительно небольшая. В холодный период разность температур достигает больших значений, что позволяет обеспечить его высокую теплопроизводительность. При этом оказывается целесообразным возложить на этот теплообменник не только функции I и II ступеней подогрева, но и функцию воздушного отопления.A feature of this system is that the surface heat exchanger, which performs the function of an air cooler of the first stage in the warm period, has a very developed surface. This is due to the fact that the temperature difference between the treated air and the coolant is relatively small. In the cold period, the temperature difference reaches large values, which ensures its high heat output. At the same time, it turns out to be appropriate to assign to this heat exchanger not only the functions of the I and II stages of heating, but also the function of air heating.

В соответствии со схемой, представленной на фиг.1 наружный воздух через приемный клапан 1 поступает в камеру 2, где смешивается с рециркуляционным воздухом, подводимым по каналу 12. Воздух нагревается в теплообменнике 4, и на выходе из него разделяется на два потока: один поток проходит через оросительную камеру 5, а другой направляется в обход ее по байпасному каналу 9. В оросительной камере производится изоэнтальпийное увлажнение воздуха, после чего увлажненный воздух вступает в смесь с воздухом, прошедшим по байпасному каналу. В обслуживаемое помещение воздух направляется по каналам с помощью вентилятора. Для регулирования температуры в помещении используется датчик 8, воздействующий на исполнительный механизм клапана 11, установленного на трубопроводе подачи теплоносителя. Влажность регулируется по импульсу датчика 7, воздействующего на исполнительный механизм воздушного клапана 10, который позволяет изменять соотношение расходов воздуха, обработанного в камере и прошедшего через байпас.In accordance with the scheme shown in figure 1, the external air through the inlet valve 1 enters the chamber 2, where it is mixed with recirculated air supplied through the channel 12. The air is heated in the heat exchanger 4, and at the outlet of it is divided into two streams: one stream passes through the irrigation chamber 5, and the other is bypassed through the bypass channel 9. In the irrigation chamber isoanthalic humidification of the air is carried out, after which the humidified air enters the mixture with the air passed through the bypass channel. Air is directed into the served room through the channels using a fan. To regulate the temperature in the room, a sensor 8 is used, which acts on the actuator of the valve 11 installed on the coolant supply pipe. Humidity is controlled by the pulse of the sensor 7, acting on the actuator of the air valve 10, which allows you to change the ratio of the flow of air processed in the chamber and passed through the bypass.

Построение процесса на i-d-диаграмме (фиг.2) начинают, как обычно, с нанесения точек Н и В и вычисляют значение энтальпии приточного воздуха, затем через точку В проводят линию процесса изменения состояния воздуха до пересечения с линией i_п=const, в результате чего находят положение точки П. Точки И и В соединяют прямой линией, на которой находят точку смеси С, лежащую на пересечении этой линии с линией i_с=const, затем через точку С проводят линию d_c=const, а через точку П - линию i_п=const до их взаимного пересечения в точке К (параметры воздуха после воздухоподогревателя). На пересечении линии i_п=const с кривой φ_о=90÷95% находят положение точки О, характеризующей состояние части воздуха, прошедшей изоэнтальпийное увлажнение в оросительной камере.The construction of the process on the id-diagram (Fig. 2) begins, as usual, with the application of points H and B and the value of the enthalpy of the supply air is calculated, then a line of the process of changing the state of air is drawn through point B until it intersects with the line i _p = const, as a result which find the position of point P. The points I and B are connected by a straight line, on which they find the point of the mixture C lying at the intersection of this line with the line i _c = const, then through the point C draw the line d _c = const, and through point P the line i _p = const until they intersect at point K (air parameters after air preheater). At the intersection of the line i _p = const with the curve φ _о = 90 ÷ 95%, the position of point O is determined, which characterizes the state of the part of the air that has undergone isoenthalpic humidification in the irrigation chamber.

Форсунка работает следующим образом. Жидкость под давлением поступает со стороны проточного отверстия 22 коллекторов 4 и 9 в форсунку и встречает на своем пути спрямляющий элемент 27, который демпфирует турбулентность потока жидкости, идущей от коллектора 5 к форсунке. Камера смешения 29 предназначена для образования вихревого турбулентного потока, формировавшегося на выходе из отверстия 30 форсунки. Для этой цели на внутренней поверхности камеры смешения имеются винтообразные канавки (на чертеже не показано), в результате чего на выходе из форсунки образуется мелкодисперсный и равномерный факел распыла жидкости. Расходная характеристика форсунки представлена на фиг.3. Расход воды через форсунку (м³/ч) определяется по следующей формуле:The nozzle works as follows. Liquid under pressure enters from the nozzle 22 of the manifolds 4 and 9 into the nozzle and encounters a straightening element 27, which dampens the turbulence of the fluid flow from the manifold 5 to the nozzle. The mixing chamber 29 is intended for the formation of a vortex turbulent flow formed at the outlet of the nozzle opening 30. For this purpose, there are helical grooves on the inner surface of the mixing chamber (not shown in the drawing), as a result of which a finely dispersed and uniform liquid spray is formed at the outlet of the nozzle. The flow characteristic of the nozzle is presented in figure 3. The water flow through the nozzle (m ³ / h) is determined by the following formula:

G_w=2,245·√Н,G _w = 2.245 · √ H,

где Н - напор воды перед форсункой (м вод. ст.).where N is the water pressure in front of the nozzle (m water. Art.).

Превышение давления перед форсунками обычно свидетельствует о их засорении и необходимости их очистки.Excessive pressure in front of the nozzles usually indicates clogging and the need to clean them.

Claims

An air conditioner for implementing a method of air conditioning with combined indirect cooling, comprising a mixing chamber, an air filter, a heat exchanger, an irrigation nozzle chamber with nozzles and a supply fan, characterized in that it further comprises at least two sensors installed in the air-conditioned room: a sensor, registering humidity in the room, and a sensor for registering temperature, while the temperature sensor acts on the actuator of the valve mounted on the supply line of the coolant to the heat exchanger, and the moisture-sensing sensor acts on the actuator of the air valve, which allows you to change the ratio of the flow rate of air processed in the chamber and passed through the bypass channel, each of the nozzles of the nozzle of the irrigation chamber consists of a housing that is hollow, axisymmetric, whose axis is perpendicular to the axis of the hole of the manifold pipe, and in shape the body is made in the form of a body of revolution formed by a second-order curve, for example, a sphere in the form of a truncated ellipsoid or paraboloid of revolution, and on the side of the flow opening of the manifold pipe, a straightening element is installed in the nozzle, made in the form of a ring having a central sleeve, to which at least three blades radially arranged connected to the nozzle body are rigidly connected moreover, the housing is made with two steps opposite to the nozzle axis perpendicular to the nozzle axis, by means of which, through clamps with locks, the nozzle is fixed to the manifold, while the housing is in the lower part and the nozzles have a conical throttle hole connected to the mixing chamber, which is located between the throttle hole and the straightening element, and on the inner surface of the mixing chamber there are helical grooves that are formed by turning by copying or obtained by injection molding, while the pressure range is in the optimal range values from 1.2 to 7.0 m water. Art., while the flow rate of water through the nozzle (m ³ / h) is determined by the following formula:
G _W = 2.245
where H is the water pressure in front of the nozzle (m water. Art.).