RU2630435C1

RU2630435C1 - Кондиционер с трехроторной системой осушительного и испарительного охлаждения

Info

Publication number: RU2630435C1
Application number: RU2016133366A
Authority: RU
Inventors: Владимир Евгеньевич Воскресенский; Александр Моисеевич Гримитлин
Original assignee: Владимир Евгеньевич Воскресенский; Александр Моисеевич Гримитлин
Priority date: 2016-08-12
Filing date: 2016-08-12
Publication date: 2017-09-07

Abstract

Изобретение относится к области кондиционеров. Кондиционер содержит приточную камеру и вытяжную камеру удаляемого из помещения воздуха, разделенные между собой горизонтальной перегородкой с основным и дополнительным окнами, охладитель приточного воздуха, который выполнен в виде системы осушительного и испарительного охлаждения, состоящей из двух роторных рекуператоров - рекуператора-осушителя и рекуператора-охладителя, и двух адиабатических увлажнителей приточного и вытяжного воздуха с подводящими водопроводами деминерализованной воды, один из которых размещен в приточной камере на выходе из рекуператора-охладителя, а другой в вытяжной камере на входе в рекуператор-охладитель. Рекуператор-осушитель выполнен в виде роторного регенератора адсорбционного типа, который встроен в основное окно перегородки, а рекуператор-охладитель - в виде роторного теплообменника, который встроен в дополнительное окно перегородки, выполнен с инвертором и контроллером и совместно с рекуператором-осушителем имеют противоположно направленные линии притока и вытяжки. Приточная камера содержит входной и выпускной патрубки, воздухоочиститель, установленный на входе в камеру, и вентиляторный блок. Вытяжная камера содержит верхнюю панель, входной и выпускной патрубки, воздухоочиститель, установленный на входе в камеру, и вентиляторный блок, установленный на выходе из камеры. Кондиционер снабжен дополнительной вытяжной камерой и окном, размещенным в верхней панели основной вытяжной камеры между рекуператором-осушителем и рекуператором-охладителем. Дополнительная вытяжная камера размещена над верхней панелью основной вытяжной камеры и содержит верхнюю панель, входной и выпускной патрубки, воздухоочиститель, размещенный на входе в камеру, роторный рекуператор-теплообменник с инвертором и вентиляторный блок, размещенный на выходе из камеры. Роторный рекуператор-теплообменник встроен в окно верхней панели основной вытяжной камеры, герметично установлен между горизонтальной перегородкой кондиционера и верхней панелью дополнительной вытяжной камеры и имеет противоположно направленные линии вытяжки горячего воздуха, полученного с использованием отходящих дымовых газов и вытяжки удаляемого из помещения воздуха. Роторный рекуператор-теплообменник обеспечивает нагревание вытяжного воздуха, удаляемого из производственного помещения, на перепад температур, образуемый при работе кондиционера, между температурой вытяжного воздуха на входе в рекуператор-осушитель и температурой вытяжного воздуха на выходе из рекуператора-охладителя. Технический результат - обеспечение нулевого энергопотребления на охлаждение и нагревание приточного воздуха. 2 табл., 4 ил.

Description

Заявляемое решение относится к области кондиционеров, обслуживающих производственные помещения как металлургических комбинатов и литейных заводов, так и заводов, которые имеют заводскую котельную и агрегаты для сушки различных материалов, выбрасывающих в атмосферу отходящие дымовые газы. В кондиционерах используется горячий воздух с температурой

необходимой при нагревании и охлаждении приточного воздуха, и получаемый с использованием отходящих дымовых газов.

Кондиционеры предназначены для обслуживания производственных помещений с высокой относительной влажностью воздуха в рабочей зоне (ϕ_р.з.>75%), а также производственных помещений с «нормальной» относительной влажностью (ϕ_р.з.=50%), в случае смешения кондиционированного воздуха, имеющего высокую относительную влажность (ϕ_к>75%) с более сухим очищенным в рукавном фильтре рециркулируемым воздухом (ϕ_р.з.=50%), при работе как в теплый период года в диапазоне изменения температуры наружного воздуха t₁=11÷32°C, так и в холодный период года при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°C.

Кондиционеры используют вытяжной воздух, забираемый из рабочей зоны производственного помещения:

- с температурой

относительной влажностью

и влагосодержанием

сух. возд. в холодный период года;

- с температурой

относительной влажностью

и влагосодержанием

сух. возд. в теплый период года.

Кондиционеры используют горячий воздух с температурой t_г=90÷80°C:

- в холодный период года для нагревания приточного воздуха с последующим его адиабатическим увлажнением, обеспечивающим косвенное охлаждение приточного воздуха до заданной конечной температуры;

- в теплый период года для нагревания приточного воздуха, обеспечивающего увеличенный перепад температур воздушных потоков на входах в рекуператор-охладитель и, как следствие, охлаждение приточного воздуха до заданного значения температуры, необходимой для последующего адиабатического увлажнения и дополнительного косвенного охлаждения приточного воздуха до заданной конечной температуры.

Заявляемое решение может быть использовано в различных отраслях промышленности (металлургической, литейной, мусоросжигающей, мукомольной, текстильной, табачной, целлюлозно-бумажной, фанерной, спичечной, деревообрабатывающей, химической, производства древесностружечных плит и лекарственных препаратов).

Из источников научно-технической и патентной информации известно большое количество модификаций кондиционеров. Среди них выбраны кондиционеры с осушительным и испарительным охлаждением воздуха, которые не обеспечивают нулевое энергопотребление при нагревании приточного воздуха в холодный период года, и нулевое энергопотребление при охлаждении приточного воздуха в теплый период года, что обеспечивает возможность их усовершенствования в направлении, указанном в формуле изобретения заявляемого решения.

Известна принципиальная схема кондиционера, реализующего технологию охлаждения DEC, описанная в статье Н.В. Шилкина «Климатический центр Klimahaus в Бремерхафене», которая опубликована в журнале «АВОК» №2, 2012 г., с. 84-93, и в Интернет на сайте http://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=5181, принятая за прототип.

Кондиционер-прототип состоит из приточной и вытяжной камер, разделенных между собой горизонтальной промежуточной перегородкой с двумя окнами, охладителя приточного воздуха, выполненного в виде системы осушительного и испарительного охлаждения - Desiccative and Evaporative Cooling (DEC), состоящей из двух роторных рекуператоров (рекуператора-осушителя и рекуператора-охладителя приточного воздуха), встроенных в окна горизонтальной промежуточной перегородки, и имеющих противоположно направленные линии вытяжки и притока, регенеративного нагревателя вытяжного воздуха, размещенного между роторными рекуператорами, и двух адиабатических увлажнителей вытяжного и приточного воздуха с подводящим водопроводом, приточная и вытяжная камеры содержат воздухоочистители, установленные на входе в камеры, и вентиляторные блоки, установленные на выходе из камер. Подводящие водопроводы деминерализованной воды к адиабатическим увлажнителям на принципиальной схеме кондиционера не показаны. При этом рекуператор-осушитель приточного воздуха выполнен роторным регенератором адсорбционного типа, а рекуператор-охладитель приточного воздуха - роторным теплообменником. Инвертор и контроллер к электроприводу роторного рекуператора-охладителя на принципиальной схеме кондиционера не показаны. Адиабатический увлажнитель вытяжного воздуха установлен на входе в роторный теплообменник, а адиабатический увлажнитель приточного воздуха - на выходе из роторного теплообменника. Роторный регенератор адсорбционного типа имеет ячейки аккумулирующей матрицы ротора, покрытые композитным материалом, в который внедрен активный Selicagel, являющийся сорбентом влаги, содержащейся в наружном воздухе. При этом аккумулирующая матрица адсорбционного ротора нагревается потоком вытяжного воздуха. Приточный воздух, проходя через нагретые ячейки адсорбционного ротора нагревается в них и одновременно осушивается за счет адсорбции содержащейся в нем влаги. При повороте адсорбционного ротора, ячейки аккумулирующей матрицы, сорбирующая поверхность которых наполнена влагой, поступают в зону вытяжки. При этом нагретый поток вытяжного воздуха, проходя через ячейки аккумулирующей матрицы ротора, осуществляет десорбцию содержащейся в них влаги, а по отношению к сорбенту - его регенерацию, одновременно увлажняясь, после чего выбрасывается в атмосферу вытяжным вентиляторным блоком. Процесс нагревания и осушки приточного воздуха осуществляется при сухой эффективности рекуперации теплоты роторного рекуператора-осушителя, равной

(в долях ед.).

Роторный рекуператор-охладитель охлаждает приточный воздух при постоянном влагосодержании. Теплота, снятая аккумулирующей матрицей роторного теплообменника с приточного воздуха передается при повороте ротора вытяжному воздуху. Адиабатический увлажнитель вытяжного воздуха обеспечивает косвенное адиабатическое охлаждение вытяжного воздуха ~ на 6°C, и предназначен для увеличения перепада температур на входах в роторный рекуператор

что обеспечивает увеличение фактического перепада температур на выходах из роторного рекуператора-теплообменника:

- на охлаждение приточного воздуха

°C;

- на нагревание вытяжного воздуха

°C.

При этом в теплый период года

где -

- сухая эффективность рекуперации теплоты роторного теплообменника,

(в долях ед.),

- температура вытяжного (удаляемого) воздуха на выходе из адиабатического увлажнителя, т.е. на входе в рекуператор-охладитель, °C,

t_вх - температура приточного воздуха на входе в рекуператор-охладитель, °C, t_вх=t₂.

В статье рассматривается режим охлаждения приточного воздуха, который в соответствии с приведенным графиком процесса на i-d-диаграмме осуществляется при постоянных значениях температуры наружного воздуха t₁=31°C и вытяжного воздуха t₅=25°C, имеющих влагосодержание d₁=11,9 г/кг сух. возд. и d₅=10,3 г/кг сух. возд.

Система охлаждения DEC, используемая в кондиционере-прототипе, обеспечивает при t₁=31°C и t₅=25°C получение заданных значений температуры приточного воздуха t₄=19°C и относительной влажности ϕ₄=60% на выходе из адиабатического увлажнителя (нагревание приточного воздуха в вентиляторе не учитывается).

Указанные параметры приточного воздуха (t₄=19°C и ϕ₄=60%) при заданных температурах наружного воздуха t₁=31°C и t₅=25°C вытяжного воздуха, имеющих влагосодержания d₁=11,9 и d₅=10,3 г/кг сух. возд. в статье предлагается осуществлять:

1) при косвенном охлаждении приточного и вытяжного воздуха адиабатическими увлажнителями на перепад температур Δt_охл=6°C, который обеспечивает получение температур:

- вытяжного воздуха на входе в рекуператор-охладитель приточного воздуха

- приточного воздуха на выходе из рекуператора-охладителя

2) при значениях сухой эффективности рекуперации теплоты рекуператора-осушителя приточного воздуха

и рекуператора-охладителя приточного воздуха

которые обеспечивают получение температур:

- приточного воздуха на выходе из рекуператора-осушителя:

- вытяжного воздуха на выходе из рекуператора-охладителя приточного воздуха, который одновременно нагревает вытяжной воздух с температуры t₆ до t₇

- вытяжного воздуха на выходе из регенеративного воздухонагревателя

- вытяжного воздуха на выходе из рекуператора-осушителя приточного воздуха

Несмотря на большое количество совпадающих признаков прототипа и заявляемого решения, отсутствие в прототипе отличительных признаков последнего не обеспечивает получение технического результата - обеспечение нулевого энергопотребления на нагревание и охлаждение приточного воздуха по следующим причинам.

1. Кондиционер-прототип имеет одну линию вытяжки с температурой вытяжного воздуха производственного помещения в холодный период года t₅=18°C и влагосодержанием d₅=6,42 г/кг сух. возд., которая требует для нагревания приточного воздуха в DEC-системе до конечной температуры t₄=15°C и его относительной влажности ϕ₄=0,868÷0,832 при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°C наличия регенеративного воздухонагревателя вытяжного воздуха, т.е. не обеспечивает нулевое энергопотребление на нагревание приточного воздуха в холодный период года.

2. Кондиционер-прототип имеет одну линию вытяжки с температурой вытяжного воздуха производственного помещения в теплый период года t₅=18÷24°C и влагосодержанием d₅=6,42÷9,33 г/кг сух. возд., которая требует для охлаждения приточного воздуха в DEC-системе до конечной температуры t₄=21°C и его относительной влажности ϕ₄=0,784÷0,932 при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=11÷32°C наличия регенеративного воздухонагревателя вытяжного воздуха, т.е. не обеспечивает нулевое энергопотребление на охлаждение приточного воздуха в теплый период года.

По п. 1 недостатков кондиционера-прототипа.

Необходимость наличия регенеративного воздухонагревателя в линии вытяжки кондиционера-прототипа в холодный период года обусловлена тем, что конечная температура нагретого приточного воздуха t₄=15°C, получаемая в кондиционере при температуре вытяжного воздуха t₅=18°C и наружного воздуха t₁=10÷(-30)°C обеспечивается за счет дополнительного нагревания вытяжного воздуха в регенеративном нагревателе до температуры t₈=70°C, т.е. на перепад температур

При t₈=70°C расчетная мощность регенеративного воздухонагревателя N_p, кВт прямо пропорциональна перепаду температур на нагревание вытяжного воздуха

и массовому потоку сухого вытяжного воздуха

кг/ч.

Наличие только одной линии вытяжки в кондиционере-прототипе с ее последовательным проходом через рекуператор-охладитель и рекуператор-осушитель не позволяет при подаче в рекуператор-осушитель вытяжного воздуха с температурой t₈=70°C и влагосодержанием d₈=6,42 г/кг сух. возд. обеспечить получение конечной температуры приточного воздуха t₄=15°C и относительной влажности ϕ₄=0,868÷0,832% при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°C без применения воздухонагревателя вытяжного воздуха.

По п. 2 недостатков кондиционера-прототипа.

Необходимость наличия регенеративного воздухонагревателя в линии вытяжки кондиционера-прототипа в теплый период года обусловлена тем, что конечная температура охлажденного приточного воздуха t₄=21°C, получаемая в кондиционере при температуре вытяжного воздуха t₅=18÷24°C и наружного воздуха t₁=11÷32°C обеспечивается за счет дополнительного нагревания вытяжного воздуха в регенеративном нагревателе до температуры t₈=70°C, т.е. на перепад температур

Наличие только одной линии вытяжки в кондиционере-прототипе с ее последовательным проходом через рекуператор-охладитель и рекуператор-осушитель не позволяет при подаче в рекуператор-осушитель вытяжного воздуха с температурой t₈=70°C и влагосодержанием d₈=6,42÷9,33 г/кг сух. возд. обеспечить получение конечной температуры приточного воздуха t₄=21°C и относительной влажности ϕ₄=0,784÷0,932% при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=11÷32°C без применения воздухонагревателя вытяжного воздуха.

Задача создания кондиционера с трехроторной системой осушительного и испарительного охлаждения - Desiccative and Evaporative Cooling (DEC), обеспечивающей энергосберегающие режимы нагревания и охлаждения приточного воздуха до заданных значений температуры и относительной влажности в производственных помещениях заводов, на осуществление которой направлено заявляемое решение, состояла в дальнейшем усовершенствовании известной конструкции кондиционера с DEC-системой охлаждения приточного воздуха, и получении технического результата - обеспечение нулевого энергопотребления на нагревание и охлаждение приточного воздуха:

- на нагревание приточного воздуха в холодный период года до конечной температуры t₅=15°C и его относительной влажности ϕ₅=0,868÷0,832 при температуре вытяжного воздуха, удаляемого из производственного помещения t₆=18°C, влагосодержании d₆=6,42 г/кг сух. возд. и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°C без адиабатического увлажнения вытяжного воздуха;

- на охлаждение приточного воздуха в теплый период года до конечной температуры t₅=21°C и его относительной влажности ϕ₅=0,784÷0,801 при температуре вытяжного воздуха, удаляемого из производственного помещения t₆=18°C, влагосодержании d₆=6,42 г/кг сух. возд. и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=11÷25°C без адиабатического увлажнения вытяжного воздуха;

- на охлаждение приточного воздуха в теплый период года до конечной температуры t₅=21°C и его относительной влажности ϕ₅=0,848÷0,932 при температуре вытяжного воздуха, удаляемого из производственного помещения t₁₃=19÷24°C, влагосодержании d₁₃=6,84÷9,33 г/кг сух. возд. и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=26÷32°C.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что кондиционер с трехроторной системой осушительного и испарительного охлаждения, содержащий приточную камеру и основную вытяжную камеру удаляемого из производственного помещения воздуха, разделенные между собой горизонтальной промежуточной перегородкой с основным и дополнительным окнами, охладитель приточного воздуха, выполненный в виде системы осушительного и испарительного охлаждения, состоящей из двух роторных рекуператоров - рекуператора-осушителя и рекуператора-охладителя, и двух адиабатических увлажнителей приточного и вытяжного воздуха с подводящими водопроводами деминерализованной воды, один из которых размещен в приточной камере на выходе из рекуператора-охладителя, а другой - в основной вытяжной камере на входе в рекуператор-охладитель, при этом рекуператор-осушитель выполнен в виде роторного регенератора адсорбционного типа, который встроен в основное окно горизонтальной промежуточной перегородки, а рекуператор-охладитель - в виде роторного теплообменника с инвертором и контроллером, который встроен в дополнительное окно горизонтальной промежуточной перегородки и совместно с рекуператором-осушителем имеют противоположно направленные линии притока наружного воздуха и вытяжки удаляемого из производственного помещения воздуха, приточная камера содержит входной и выпускной патрубки, воздухоочиститель, установленный на входе в камеру, и вентиляторный блок, основная вытяжная камера содержит верхнюю панель, входной и выпускной патрубки, воздухоочиститель, установленный на входе в камеру, и вентиляторный блок, установленный на выходе из камеры, отличающийся тем, что кондиционер снабжен дополнительной вытяжной камерой и окном, размещенным в верхней панели основной вытяжной камеры между рекуператором-осушителем и рекуператором-охладителем, дополнительная вытяжная камера размещена над верхней панелью основной вытяжной камеры и содержит верхнюю панель, входной и выпускной патрубки, воздухоочиститель, размещенный на входе в камеру, роторный рекуператор-теплообменник с инвертором и вентиляторный блок, размещенный на выходе из камеры, при этом роторный рекуператор-теплообменник встроен в окно верхней панели основной вытяжной камеры, герметично установлен между горизонтальной промежуточной перегородкой кондиционера и верхней панелью дополнительной вытяжной камеры, имеет противоположно направленные линии вытяжки горячего воздуха, и вытяжки удаляемого из производственного помещения воздуха и обеспечивает нагревание вытяжного воздуха, удаляемого из производственного помещения, на перепад температур, образуемый при работе кондиционера, между требуемой температурой вытяжного воздуха на входе в рекуператор-осушитель и температурой вытяжного воздуха на выходе из рекуператора-охладителя.

Доказательство существенности отличий заявляемого кондиционера и связь отличительных признаков с достигаемым техническим результатом раскрывается в следующем порядке.

1. Обеспечение нулевого энергопотребления на нагревание приточного воздуха в холодный период года до конечной температуры приточного воздуха t₅=15°C и его относительной влажности ϕ₅=0,868÷0,832 при температуре вытяжного воздуха, удаляемого из производственного помещения t₆=18°C, его влагосодержании d₆=6,42 г/кг сух. возд. и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°C без адиабатического увлажнения вытяжного воздуха.

2. Обеспечение нулевого энергопотребления на охлаждение приточного воздуха в теплый период года до конечной температуры приточного воздуха t₅=21°C и его относительной влажности ϕ₅=0,784÷0,801 при температуре вытяжного воздуха, удаляемого из производственного помещения t₆=18°C, его влагосодержании d₆=6,42 г/кг сух. возд. и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=11÷25°C без адиабатического увлажнения вытяжного воздуха.

3. Обеспечение нулевого энергопотребления на охлаждение приточного воздуха в теплый период года до конечной температуры приточного воздуха t₅=21°C и его относительной влажности ϕ₅=0,848÷0,932 при температуре вытяжного воздуха, удаляемого из производственного помещения t₁₃=19÷24°C, его влагосодержании d₁₃=6,84÷9,33 г/кг сух. возд. и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=26-32°C.

Для обоснования нулевого энергопотребления в заявляемом кондиционере на нагревание и охлаждение приточного воздуха разработаны алгоритмы расчета параметров воздушных потоков с формулами для их расчета и результатами расчетов, представленных в табл. 1 и табл. 2. Расчеты, приведенные в табл. 1 и 2, выполнены с применением температур вытяжного воздуха производственного помещения в холодный и теплый период года, характерных для деревообрабатывающих цехов металлургических комбинатов.

В табл. 1 представлены расчеты для холодного периода года (режим 1), а в табл. 2 - расчеты для теплого периода года (режимы 2, 3, 4).

В заявляемом кондиционере в качестве рекуператора-осушителя (рекуператора №1) применен адсорбционный роторный регенератор Fläkt Woods, работающий без инвертора и имеющий значения эффективности рекуперации:

а) по передаваемой теплоте

б) по передаваемой влаге

Приведенные значения

и

приняты по данным статьи: С.А. Панфилов. Fläkt Woods «Два колеса - Twin Wheel лучше, чем одно», опубликованной в журнале АВОК №5, 2014 г., с. 52-54 и на сайте http:/www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=5896.

На рис. 2 указанной статьи приведена принципиальная схема действующей Twin Wheel System, на которой представлены параметры приточного и вытяжного воздуха в различных зонах вентиляционной установки (температура t_i, °C, влагосодержание d_i, г/кг сух. возд.; относительная влажность ϕ_i, %) при охлаждении приточного воздуха до конечной температуры t₄=15°C при температуре наружного воздуха t₁=32°C. При этом приточный и вытяжной воздух на входе и выходе из адсорбционного ротора имели следующие параметры:

а) приточный воздух на входе в адсорбционный ротор: t₁=32°C, d₁=15 г/кг сух. возд., ϕ₁=50%;

б) вытяжной воздух на входе в адсорбционный ротор: t₆=19,8°C, d₆=9,3 г/кг сух. возд., ϕ₆=64,7%;

в) приточный воздух на выходе из адсорбционного ротора: t₂=22,7°C, d₂=10,6 г/кг сух. возд., ϕ₂=61,6%.

На основании приведенных в статье С.А. Панфилова значений параметров приточного воздуха на входе и выходе из адсорбционного ротора и входе вытяжного воздуха в адсорбционный ротор были рассчитаны значения эффективностей рекуперации по передаваемой теплоте

и передаваемой влаге

адсорбционного ротора Fläkt Woods по известным формулам.

Эффективность рекуперации адсорбционного ротора Fläkt Woods по передаваемой теплоте составила

Эффективность рекуперации адсорбционного ротора Fläkt Woods по передаваемой влаге составила

Полученные значения

и

для адсорбционного ротора были приняты для расчета параметров воздушных потоков по зонам заявляемого кондиционера, приведенных в табл. 1 и 2.

Нулевое энергопотребление на нагревание приточного воздуха в холодный период года до конечной температуры t₅=15°C и его относительной влажности ϕ₅=0,868÷0,832 при температуре вытяжного воздуха t₆=18°C, его влагосодержании d₆=6,42 г/кг сух. возд., и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°C без адиабатического увлажнения вытяжного воздуха обеспечивается следующими преимуществами заявляемого решения перед прототипом.

1. Заявляемый кондиционер снабжен дополнительной вытяжной камерой с роторным рекуператором-теплообменником (рекуператор №3), который встроен в основную вытяжную камеру вытяжного воздуха производственного помещения и имеет электропривод с инвертором, позволяющий вести процесс кондиционирования приточного воздуха в холодный период года при постоянном значении эффективности рекуперации холода рекуператором-охладителем (рекуператор №2), равном

т.е. без применения инвертора в электроприводе роторного рекуператора №2.

Применение инвертора в электроприводе рекуператора-охладителя при температуре вытяжного воздуха на входе рекуператор-охладитель (рекуператор №1), равной t₉=70°C=const приводит к получению значений эффективности рекуперации холода рекуператором-охладителем

находящимися за пределами технически достижимых значений для роторных рекуператоров-теплообменников, что видно из следующих расчетов.

Температура приточного воздуха на выходе из рекуператора-осушителя (рекуператор №1)

которая составляет:

- для t₁=10°C t₂=10+0,762(70-10)=55,7°C

- для t₁=0°C t₂=0+0,762(70-0)=53,3°C

- для t₁=-30°C t₂=-30+0,762(70+30)=46,2°C.

Эффективность рекуперации холода рекуператором №2

которая составляет:

- для t₁=10°C и t₃=21°C

- для t₁=0°C и t₃=22,4°C

- для t₁=-30°C и t₃=23,6°C

2. Рекуператор №3 выполняет функцию регенеративного воздухонагревателя вытяжного воздуха кондиционера-прототипа, но без энергозатрат на нагревание вытяжного воздуха.

Рекуператор №3 рекуперирует теплоту горячего воздуха, поступающего в дополнительную вытяжную камеру, и имеющего температуру

и передает ее вытяжному воздуху производственного помещения, нагревая его на перепад температур Δt^9,8=t₉-t₈, °C, образуемый при работе кондиционера между требуемой температурой вытяжного воздуха на входе в рекуператор-осушитель t₉, изменяющейся в диапазоне t₉=40,8÷69,7°C, и температурой вытяжного воздуха на выходе из рекуператора-охладителя t₈, изменяющейся в диапазоне t₈=30,4÷40,4°C при эффективности рекуперации холода рекуператора-охладителя (рекуператор №2)

и изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C.

Значения эффективности рекуперации теплоты рекуператора №3

определяемые по формуле

для температуры горячего воздуха, поступающего в дополнительную вытяжную камеру, и изменяющейся в диапазоне

температуры вытяжного воздуха производственного помещения на входе в роторный рекуператор №3 t₈=30,4÷40,4°C и на его выходе t₉=40,8÷69,7°C, составляют:

Полученные значения эффективности рекуператора №3

обеспечиваются инвертором рекуператора №3 и являются технически достижимыми для роторного рекуператора-теплообменника.

3. Наличие в заявляемом кондиционере линии дополнительной вытяжки горячего воздуха, подаваемого на рекуператор №3, и имеющего температуру, изменяющуюся в диапазоне t₁₂=90÷80°C, обеспечивает при температуре наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁=11÷25°C требуемое охлаждение приточного воздуха одним рекуператором-охладителем (рекуператор №2) без применения адиабатического увлажнения вытяжного воздуха, обеспечивающего дополнительное косвенное охлаждение вытяжного воздуха.

При использовании заявляемого кондиционера только в холодный период года заявляемый кондиционер выполняется без адиабатического увлажнителя вытяжного воздуха и без инвертора в электроприводе роторного рекуператора-охладителя, что снижает начальную стоимость кондиционера и эксплуатационные затраты на адиабатическое увлажнение.

Движение воздушных потоков в заявляемом кондиционере в холодный период года (режим №1) проиллюстрировано на фиг. 4.

Отсутствие в основной вытяжной камере заявляемого кондиционера регенеративного воздухонагревателя, вызывающего энергозатраты, обеспечение нагрева вытяжного воздуха рекуператором №3 с температуры t₈=30÷40,4°C до температуры t₉=40,8÷69,7°C при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, за счет подачи в рекуператор №3 горячего воздуха, имеющего температуру t₁₂=90÷80°C, и полученного с использованием отходящих дымовых газов, ранее выбрасывавшихся в атмосферу, а также работа рекуператоров №1, 2, 3 в технически достижимом диапазоне эффективностей рекуперации теплоты обеспечивают нулевое энергопотребление на нагревание приточного воздуха в холодный период года без адиабатического увлажнения вытяжного воздуха.

Получение указанных преимуществ в заявляемом кондиционере обеспечивается всей совокупностью признаков заявляемого решения.

Нулевое энергопотребление на охлаждение приточного воздуха в теплый период года до конечной температуры t₅=21°C и его относительной влажности ϕ₅=0,784÷0,801 при температуре вытяжного воздуха, удаляемого из производственного помещения t₆=18°C, его влагосодержании d₆=6,34 г/кг сух. возд., и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=11÷25°C без адиабатического увлажнения вытяжного воздуха обеспечивается следующими преимуществами заявляемого решения перед прототипом.

1. Заявляемый кондиционер снабжен дополнительной вытяжной камерой с роторным рекуператором-теплообменником (рекуператор №3), который встроен в основную вытяжную камеру вытяжного воздуха производственного помещения и имеет электропривод с инвертором, позволяющий вести процесс кондиционирования приточного воздуха при температуре наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁=11÷25°C, при постоянном значении температуры вытяжного воздуха на входе в рекуператор-осушитель (рекуператор №1), равной t₉=70°C, которая при эффективности рекуперации теплоты рекуператора №1

обеспечивает на выходе из рекуператора №1 получение температуры приточного воздуха (п. 39, табл. 2) t₂=(55,9÷59,3)°C, которая в сочетании с температурой приточного воздуха на выходе из рекуператора-охладителя (рекуператор №2) (п. 38, табл. 2) t₃=(34,9÷33,2)°C и температурой вытяжного воздуха на входе в рекуператор №2 t₇=18°C обеспечивает требуемое охлаждение приточного воздуха только в рекуператоре-охладителе без адиабатического увлажнения вытяжного воздуха, обеспечивающего дополнительное косвенное охлаждение вытяжного воздуха. При этом эффективность рекуперации холода рекуператором №2, определяемая по формуле

составит (п. 40, табл. 2)

- для t₁=11°C

- для t₁=25°C

Полученные значения

обеспечиваются инвертором электропривода роторного рекуператора №2 и являются технически достижимыми значениями для роторных теплообменников.

Рекуператор №3 рекуперирует теплоту горячего воздуха, поступающего в дополнительную вытяжную камеру и имеющего температуру

и передает ее вытяжному воздуху производственного помещения, нагревая его на перепад температур Δt^9,8=t₉-t₈, °C, образуемый при работе кондиционера между требуемой температурой вытяжного воздуха на входе в рекуператор-осушитель t₉=70°C и температурой вытяжного воздуха на выходе из рекуператора-охладителя t₈, изменяющейся в диапазоне t₈=39÷44,1°C при изменении температуры наружного воздуха в теплый период года в диапазоне t₁=11-25°C.

определяемые по формуле

температуры вытяжного воздуха на входе в роторный рекуператор №3 t₈=39÷44,1°C и на его выходе t₉=70°C составляют:

Полученные значения эффективности рекуперации теплоты рекуператора №3

Движение воздушных потоков в заявляемом кондиционере в теплый период года (режим №2) проиллюстрировано на фиг. 4.

Отсутствие в основной вытяжной камере заявляемого кондиционера регенеративного воздухонагревателя, вызывающего энергозатраты, обеспечение нагрева вытяжного воздуха рекуператором №3 с температуры t₈=39÷44,1°C до температуры t₉=70°C при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=11÷25°C, за счет горячего воздуха, имеющего температуру, изменяющуюся в диапазоне t₁₂=90÷80°C, и полученного с использованием отходящих дымовых газов, ранее выбрасывавшихся в атмосферу, а также работа рекуператоров №1, 2, 3 в технически достижимом диапазоне эффективностей рекуперации теплоты обеспечивают нулевое энергопотребление на охлаждение приточного воздуха в теплый период года при температуре наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁=11÷25°C без адиабатического увлажнения вытяжного воздуха.

Нулевое энергопотребление на охлаждение приточного воздуха в теплый период до конечной температуры t₅=21°C и его относительной влажности ϕ₅=0,848÷0,932 при температуре вытяжного воздуха, удаляемого из производственного помещения t₁₃=19÷24°C, его влагосодержании d₁₃=6,84÷9,33 г/кг сух. возд., и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=26÷32°C обеспечивается следующими преимуществами заявляемого решения перед прототипом.

1. Заявляемый кондиционер снабжен дополнительной вытяжной камерой. Конструкция дополнительной вытяжной камеры, имеющей линию горячего воздуха, с температурой

позволяет роторному рекуператору-теплообменнику (рекуператор №3), входящему в ее состав, и встроенному в основную камеру вытяжного воздуха, осуществлять рекуперацию теплоты горячего воздуха и передавать ее вытяжному воздуху, поступающему из производственного помещения, в основную вытяжную камеру, нагревая вытяжной воздух до требуемой температуры t₉, °C на входе в рекуператор-осушитель (рекуператор №1) без применения регенеративного воздухонагревателя при технически достижимых значениях эффективности рекуперации теплоты

рекуператором №3, равных:

2. Наличие в заявляемом кондиционере линии дополнительной вытяжки горячего воздуха, подаваемого на рекуператор №3, и имеющего температуру изменяющуюся в диапазоне t₁₂=90÷80°C, обеспечивает при температуре наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁=(26÷32)°C и температуре вытяжного воздуха производственного помещения t₆=19÷24°C требуемое охлаждение приточного воздуха с применением адиабатического увлажнения вытяжного воздуха, которое вызывает дополнительное косвенное охлаждение вытяжного воздуха до температуры t₇=13,8÷18,5°C (п. 10, табл. 2). Полученный холодный вытяжной воздух с температурой t₇, °C при совместной работе с рекуператором-охладителем (рекуператор №2) обеспечивает форсированное охлаждение приточного воздуха при технически достижимых значениях эффективности рекуперации холода вытяжного воздуха рекуператором №2, равных

реализуемое двумя режимами заявляемого кондиционера (режимы №3 и №4).

Режим 3 назначается при температуре наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁=26÷29°C.

Режим 4 назначается при температуре наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁=30÷32°C.

3. В режиме №3. Вытяжной воздух производственного помещения с температурой t₆=19÷23°C и влагосодержанием d₆=6,84÷8,77 г/кг сух. возд. поступает через входной патрубок в основную вытяжную камеру, проходит адиабатическое увлажнение, косвенно охлаждаясь при этом до температуры t₇=13,8÷17,2°C и поступает в рекуператор-охладитель (рекуператор №2).

При этом обеспечивается форсированное охлаждение приточного воздуха на необходимую величину при технически достижимых значениях эффективности рекуперации холода вытяжного воздуха рекуператора-охладителя (рекуператор №2), равных

(п. 40, табл. 2).

В рекуператоре №2 вытяжной воздух нагревается с температуры t₇=13,8÷17,2°C до температуры t₈ на его выходе, определяемой по формуле

которая в соответствии с п. 39 табл. 2 составляет:

- для t₁=26°C при

t₂=59,5°C и t₇=13,8°C

t₈=13,8-0,648(13,8-59,5)=43,4°C

- для t₁=29°C при

t₂=60,2°C и t₇=17,2°C

t₈=17,2-0,784(17,2-60,2)=50,9°C.

После прохода через рекуператор №2 вытяжной воздух с температурой t₈=43,4÷50,9°C и влагосодержанием d₈=d₇=8,92÷11,1 г/кг сух. возд. поступает на вход в рекуператор №3 (зона 8 на фиг. 4).

В режиме 4 вытяжной воздух производственного помещения с температурой t₆=24°C и влагосодержанием d₆=9,33 г/кг сух. возд. поступает через входной патрубок в основную вытяжную камеру, проходит адиабатическое увлажнение, косвенно охлаждаясь при этом до температуры t₇=18,4°C, и поступает в рекуператор-охладитель (рекуператор №2).

Режим №4 реализуется при максимальном значении эффективности рекуперации холода вытяжного воздуха рекуператором-охладителем, равным

при котором обеспечивается охлаждение приточного воздуха на максимальную величину.

В рекуператоре-охладителе вытяжной воздух нагревается с температуры t₇=18,4°C до температуры определяемой по формуле

где t₂ - температура приточного воздуха перед рекуператором-охладителем, °C. Определяется из выражения

- для t₁=30°C при t₃=25°C; t₇=18,4 и

- для t₁=32°C при t₃=24,8°C; t₇=18,4 и

При этом температура вытяжного воздуха t₈, °C на выходе из рекуператора-охладителя в соответствии с п. 41 табл. 2 составит:

- для t₁=30°C при t₂=51,4°C; t₇=18,4°C и

t₈=18,4-0,8(18,4-51,4)=44,8°C

- для t₁=32°C при t₂=50,4°C; t₇=18,4°C и

t₈=18,4-0,8(18,4-501,4)=44°C

После прохода через рекуператор-охладитель вытяжной воздух с температурой t₈=44,8÷44,0°C и влагосодержанием d₈=12,0 г/кг сух. возд. перемещается на вход в рекуператор №3 (зона 8 на фиг. 4).

Режим 4 реализуется в заявляемом кондиционере при эффективности рекуперации теплоты рекуператором №3, которая определяется из выражения

где t₉ - температура вытяжного воздуха на выходе из рекуператора №3, °C. Определяется из выражения

которая при

в соответствии с п. 42 табл. 2 составляет:

- для t₁=30°C и t₂=51,4°C

- для t₁=32°C и t₂=50,4°C

При полученных значениях температур t₉ и t₈ значения

согласно п. 47 табл. 2 составляет:

- при t₁₂=80°C

- при t₁₂=90°C

Переход в режиме №4 с температуры t₉=70°C на входе в рекуператор-осушитель, применяемой в режимах №2 и №3, на более низкую температуру t₉=58,1÷56,1°C, при температуре наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁=30÷32°C, обусловлен необходимостью получения технически допустимых значений эффективности рекуперации холода рекуператором-охладителем

которые невозможно получить при температуре t₉=70°C.

Отсутствие в основной вытяжной камере заявляемого кондиционера при работе в режимах 3 и 4 регенеративного воздухонагревателя, вызывающего энергозатраты, обеспечение нагревания вытяжного воздуха рекуператором №3 до необходимой температуры t₉, °C на входе в рекуператор-осушитель за счет подачи в него горячего воздуха, полученного с использованием отходящих дымовых газов, ранее выбрасывавшихся в атмосферу, и имеющего температуру, изменяющуюся в диапазоне

а также работа рекуператоров №1, 2, 3 в технически достижимом диапазоне эффективностей рекуперации теплоты и холода обеспечивают нулевое энергопотребление на охлаждение приточного воздуха в теплый период года при температуре наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁=26÷32°C.

Получение указанных преимуществ в заявляемом кондиционере обеспечивается всей совокупностью существенных признаков заявляемого решения.

Получение технического результата заявляемым кондиционером - обеспечение нулевого энергопотребления на нагревание и охлаждение приточного воздуха, - приводит к повышению его энергоэффективности по сравнению с кондиционером-прототипом за счет снижения в нем энергозатрат и, как следствие, обеспечивает сокращение выбросов диоксида углерода CO₂ в атмосферу, вызывающих образование парниковых газов.

Конструкция заявляемого кондиционера с трехроторной системой осушительного и испарительного охлаждения проиллюстрирована чертежами на фиг. 1-4. На фиг. 1 представлена вертикальная проекция кондиционера; на фиг. 2 - вид А (на фиг. 1); на фиг. 3 - разрез А-А (на фиг. 2); на фиг. 4 - принципиальная схема кондиционера с нумерацией зон воздушных потоков линии притока, основной и дополнительной линий вытяжки в режимах №1, 2, 3, 4.

На фиг. 4 зоны 1-5 принадлежат к линии притока, зоны 6-11 - к основной линии вытяжки; зоны 12-14 - к дополнительной линии вытяжки.

На фиг. 4 линии притока и вытяжки обозначены: линия притока - ЛПр, линия основной вытяжки - ЛОВ; линия дополнительной вытяжки - ЛДВ.

Кондиционер (фиг. 3) содержит приточную 1 и основную вытяжную 2 камеры, разделенные между собой горизонтальной промежуточной перегородкой 3 с основным 4 и дополнительным 5 окнами, охладитель приточного воздуха 6, выполненный в виде системы осушительного и испарительного охлаждения, состоящей из двух роторных рекуператоров - рекуператора-осушителя 7 и рекуператора-охладителя 8, и двух адиабатических увлажнителей воздуха 9, 10 с подводящими водопроводами деминерализованной воды 11, 12, один из которых размещен в приточной камере 1 на выходе из рекуператора-охладителя 8, а другой - в основной вытяжной камере 2 на входе в рекуператор-охладитель 8. При этом рекуператор-осушитель 7 выполнен в виде роторного регенератора адсорбционного типа, который встроен в основное окно 4 горизонтальной промежуточной перегородки 3, а рекуператор-охладитель 8 - в виде роторного теплообменника с инвертором и контроллером (на фиг. не обозначен), который встроен в дополнительное окно 5 горизонтальной промежуточной перегородки 3 и совместно с рекуператором-осушителем имеет противоположно направленные линии притока наружного воздуха и вытяжки удаляемого из производственного помещения воздуха. Приточная камера 1 содержит входной 13 и выпускной 14 патрубки, воздухоочиститель 15, установленный на входе в камеру, и вентиляторный блок 16. Вытяжная камера 2 удаляемого из производственного помещения воздуха (далее основная вытяжная камера) имеет верхнюю панель 17, входной 18 и выпускной 19 патрубки, воздухоочиститель 20, установленный на входе в камеру, и вентиляторный блок 21, установленный на выходе из камеры.

Кондиционер снабжен дополнительной вытяжной камерой 22 и окном 23, размещенным в верхней панели 17 основной вытяжной камеры 2. Дополнительная вытяжная камера 22 размещена над верхней панелью 17 основной вытяжной камеры 2 и содержит верхнюю панель 24, входной 25 и выпускной 26 патрубки, воздухоочиститель 27, размещенный на входе в камеру, роторный рекуператор-теплообменник 28 с инвертором (на фиг. 1-4 не показан) и вентиляторный блок 29, размещенный на выходе из камеры. При этом роторный рекуператор-теплообменник 28 встроен в окно 23 верхней панели 17 основной вытяжной камеры 2, герметично установлен между горизонтальной промежуточной перегородкой 3 кондиционера и верхней панелью 24 дополнительной вытяжной камеры 22, имеет противоположно направленные линии вытяжки горячего воздуха с температурой

и вытяжки удаляемого из производственного помещения воздуха и обеспечивает нагревание вытяжного воздуха, удаляемого из производственного помещения на перепад температур Δt^9,8=t₉-t₈, °C, образуемый при работе кондиционера между требуемой температурой вытяжного воздуха t₉ на входе в рекуператор-осушитель 7 и температурой t₈ на выходе из рекуператора-охладителя 8.

Для обслуживания кондиционера в процессе его эксплуатации кондиционер снабжен одиннадцатью сервисными дверями: сервисной дверью 30 для рекуператора-осушителя, сервисной дверью 31 для рекуператора-охладителя, сервисной дверью 32 для воздухоочистителя основной вытяжной камеры, сервисной дверью 33 для вентиляторного блока основной вытяжной камеры; сервисной дверью 34 для воздухоочистителя приточной камеры, сервисной дверью 35 для вентиляторного блока приточной камеры, сервисной дверью 36 для адиабатического увлажнителя приточной камеры, сервисной дверью 37 для воздухоочистителя дополнительной вытяжной камеры, сервисной дверью 38 для роторного рекуператора-теплообменника основной вытяжной и дополнительной вытяжной камер, сервисной дверью 39 для вентиляторного блока дополнительной вытяжной камеры 22, сервисной дверью 40 для адиабатического увлажнителя основной вытяжной камеры.

Заявляемый кондиционер может работать в пяти режимах.

Режим 1. Режим кондиционирования в холодный период года с нагреванием приточного воздуха в трехроторной системе осушительного и испарительного охлаждения кондиционера до конечной температуры приточного воздуха t₅=15°C и относительной влажности ϕ₅=0,868÷0,832 в диапазоне изменения температуры наружного воздуха t₁=10÷(-30)°C при температуре вытяжного воздуха производственного помещения t₆=18°C, его влагосодержания d₆=6,42 г/кг сух. возд. и температуре вытяжного горячего воздуха, изменяющейся в диапазоне

Режим 2. Режим кондиционирования в теплый период года с охлаждением приточного воздуха в трехроторной системе осушительного и испарительного охлаждения кондиционера до конечной температуры приточного воздуха t₅=21°C и относительной влажности ϕ₅=0,784÷0,801 в диапазоне изменения температуры наружного воздуха t₁=11÷25°C при температуре вытяжного воздуха производственного помещения t₆=18°C и его влагосодержании d₆=6,42 г/кг сух. возд., и температуре вытяжного горячего воздуха, изменяющейся в диапазоне

Режим 3. Режим кондиционирования в теплый период года с охлаждением приточного воздуха в трехроторной системе осушительного и испарительного охлаждения кондиционера до конечной температуры приточного воздуха t₅=21°C и относительной влажности ϕ₅=0,848÷0,897 в диапазоне изменения температуры наружного воздуха t₁=26÷29°C при температуре вытяжного воздуха производственного помещения t₁₃=19÷23°C, его влагосодержания d₆=6,84÷8,77 г/кг сух. возд. и температуре вытяжного горячего воздуха, изменяющейся в диапазоне

Режим 4. Режим кондиционирования в теплый период года с охлаждением приточного воздуха в трехроторной системе осушительного и испарительного охлаждения кондиционера до конечной температуры приточного воздуха t₅=21°C и относительной влажности ϕ₅=0,914÷0,932 в диапазоне изменения температуры наружного воздуха t₁=30÷32°C при температуре вытяжного воздуха производственного помещения t₁₃=24°C его влагосодержания d₁₃=9,33 г/кг сух. возд. и температуре вытяжного горячего воздуха, изменяющейся в диапазоне

Режим 5. Режим ожидания.

Кондиционер в режимах 1-2 работает следующим образом. Работают три вентиляторных блока 16, 21, 29, приточной камеры 1, основной вытяжной 2, и дополнительной 22 вытяжной камеры, электропривод роторного рекуператора-осушителя 7 при постоянной частоте вращения адсорбционного ротора, электропривод роторного рекуператора-теплообменника 28 с инвертором (на фиг. 1-4 не показан) и адиабатический увлажнитель приточного воздуха 9 с инвертором (на фиг. 1-4 не показан), а адиабатический увлажнитель 10 вытяжного воздуха производственного помещения, установленный в основной вытяжной камере 2, выключен.

Электропривод роторного рекуператора-охладителя работает:

- в режиме 1 при постоянной частоте вращения ротора;

- в режиме 2 с инвертором.

Вентиляторные блоки 16, 21, 29 работают со 100%-ной производительностью. Контроллер кондиционера управляет работой инверторов электроприводов роторного рекуператора-охладителя 8 (только в режиме 2) и роторного рекуператора-теплообменника 28, которые обеспечивают расчетные значения эффективности рекуперации теплоты

и

при изменении температуры наружного воздуха t₁ в соответствии с номером режима в диапазоне:

- t₁=10÷(-30)°C в режиме 1;

- t₁=11÷25°C в режиме 2.

Контроллер также управляет работой инвертора адиабатического увлажнителя 9 приточной камеры 1, обеспечивающего изменение частоты вращения и производительности водяного насоса высокого давления (на фиг. 1-4 не показан) для подачи деминерализованной воды в распылительные форсунки адиабатического увлажнителя 9 при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне:

- t₁=10÷(-30)°C в режиме 1;

- t₁=11÷25°C в режиме 2.

В соответствии с формулой

где

- массовый поток сухого приточного воздуха, кг/ч;

- перепад влагосодержания приточного воздуха, обеспечиваемый адиабатическим увлажнителем 9 с шагом в один °C при изменении температуры наружного воздуха в диапазонах t₁=10÷(-30)°C в режиме 1 (п. 33 табл. 1) и t₁=11÷25°C в режиме 2 (п. 50, табл. 2); d₄, d₅ - влагосодержания приточного воздуха соответственно на входе и выходе из адиабатического увлажнителя, г/кг сух. возд.

Рассмотрим работу линии основной вытяжки (ЛОВ) заявляемого кондиционера в режимах 1-2 (фиг. 3 и 4).

Удаляемый из производственного помещения воздух с температурой t₆=18°C и влагосодержанием d₆=6,42 г/кг сух. возд. поступает через входной патрубок 18 основной вытяжной камеры 2 в камеру, протягивается вентиляторным блоком 21 через воздухоочиститель 20, роторный рекуператор-теплообменник 28 и рекуператор-осушитель 7, после чего через выпускной патрубок 19 выбрасывается в атмосферу. Линия основной вытяжки (ЛОВ) с зонами 6-11 в режимах 1-2 представлена на фиг. 4, а значения показателей вытяжного воздуха производственного помещения по зонам 6-11 приведены в табл. 1 для режима 1, и в табл. 2 для режима 2.

Рассмотрим работу линии дополнительной вытяжки горячего воздуха (ЛДВ) в режимах 1-2 (фиг. 3 и фиг. 4).

Горячий воздух с температурой t₁₂=90÷80°C поступает во входной патрубок 25 дополнительной вытяжной камеры 22 кондиционера и протягивается вентиляторным блоком 29 через воздухоочиститель 27 и роторный рекуператор-теплообменник 28, после чего выбрасывается в атмосферу.

Роторный рекуператор-теплообменник 28 рекуперирует теплоту вытяжного горячего воздуха и передает ее вытяжному воздуху производственного помещения, нагревая его с температуры t₈ до температуры t₉ на выходе. Линия дополнительной вытяжки (ЛДВ) представлена на фиг. 4, а значение эффективности рекуперации теплоты роторного рекуператора-теплообменника 28 (рекуператор №3)

приведены в табл. 1 для режима 1 и в табл. 2 для режима 2.

Рассмотрим работу линии притока (ЛПр) в режимах 1-2 (фиг. 3 и фиг. 4).

Наружный воздух с температурой t₁=10÷(-30)°C в режиме 1 и температурой t₁=11÷25°C в режиме 2 поступает во входной патрубок 13 приточной камеры 1 и протягивается вентиляторным блоком 16 через воздухоочиститель 15, рекуператор-осушитель 7, рекуператор-охладитель 8, адиабатический увлажнитель 9 и подается в увлажненном виде через выпускной патрубок 14 в воздухораспределитель (на фиг. 1-4 не показан), установленный в производственном помещении.

Линия притока (ЛПр) с зонами 1-5 в режимах 1-2 представлена на фиг. 4, а значения показателей приточного воздуха по зонам 1-5 приведены в табл. 1 для режима 1, и в табл. 2 для режима 2.

Кондиционер в режиме 3-4 работает следующим образом. Работают три вентиляторных блока 16, 21, 29 приточной камеры 1, основной вытяжной 2 и дополнительной 22 вытяжной камер. Работают также электропривод роторного рекуператора-осушителя 7 при постоянной частоте вращения адсорбционного ротора, электроприводы роторного рекуператора-охладителя 8 и роторного рекуператора-теплообменника 28 с инверторами (на фиг. 1-4 не показаны), адиабатические увлажнители приточного 9 и вытяжного 10 воздуха с инверторами (на фиг. 1-4 не показаны).

Вентиляторные блоки 16, 21, 29 работают со 100%-ной производительностью. Контроллер кондиционера управляет работой инверторов электроприводов роторного рекуператора-охладителя 8 и роторного рекуператора-теплообменника 28, которые обеспечивают расчетные значения эффективности рекуперации теплоты

и

- t₁=26÷29°C в режиме 3;

- t₁=30÷32°C в режиме 4.

Контроллер также управляет работой инверторов адиабатических увлажнителей приточного 9 и вытяжного 10 воздуха производственного помещения, обеспечивающих изменение частоты вращения и производительности водяных насосов высокого давления (на фиг. 1-4 не показаны) для подачи деминерализованной воды в распылительные форсунки адиабатических увлажнителей 9 и 10 при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне:

- t₁=26÷29°C в режиме 3;

- t₁=30÷32°C в режиме 4

в соответствии с формулой:

- для адиабатического увлажнителя приточного воздуха 9:

кг/ч,

- для адиабатического увлажнителя вытяжного воздуха 10:

кг/ч,

где

- массовые потоки сухого приточного и сухого вытяжного воздуха, кг/ч;

- перепады влагосодержания в приточной 1 и дополнительной вытяжной 22 камерах, г/кг сух. возд., обеспечиваемые адиабатическими увлажнителями 9 и 10, с шагом в 1°C при изменении температуры наружного воздуха в диапазонах t₁=26÷29°C в режиме 3 и t₁=30÷32°C в режиме 4 для:

- Δd^5,4 (табл. 2, п. 50);

- Δd^7,6 (табл. 2, п. 15);

d₄, d₅ - влагосодержания соответственно на входе и выходе адиабатического увлажнителя приточного воздуха 9, г/кг сух. возд.; d₆, d₇ - влагосодержания соответственно на входе и выходе адиабатического увлажнителя вытяжного воздуха 10 основной вытяжной камеры 2, г/кг сух. возд.

Рассмотрим работу линии основной вытяжки (ЛОВ) заявляемого кондиционера в режимах 3-4 (фиг. 3 и 4).

Удаляемый из производственного помещения воздух с температурой t₆=19÷23°C в режиме 3 и t₆=24°C в режиме 4 поступает через входной патрубок 18 основной вытяжной камеры 2 в камеру, протягивается вентиляторным блоком 21 основной вытяжной камеры 2 через воздухоочиститель 20, адиабатический увлажнитель 10, увлажняясь в нем, рекуператор-охладитель 8 и поступает в зону 8 основной вытяжной камеры 2. Затем вытяжной воздух проходит через роторный рекуператор-теплообменник 28 и рекуператор-осушитель 7, после которого выбрасывается в атмосферу.

В роторном рекуператоре-теплообменнике 28 вытяжной воздух производственного помещения нагревается с температуры t₈=43,4÷50,9°C в режиме 3 до температуры t₉=70°C, а в режиме 4 нагревается с температуры t₈=44,8÷44,0°C до температуры t₉=58,1÷56,1°C.

Линия основной вытяжки (ЛОВ) в режимах 3 и 4 представлена на фиг. 4.

Работа линии дополнительной вытяжки (ЛДВ) и линии притока (ЛПр) в режимах 3-4 осуществляется аналогично режимам 1 и 2. Линия дополнительной вытяжки (ЛДВ) и линия притока (ЛПр) при работе в режимах 3 и 4 представлены на фиг. 4.

Кондиционер в режиме 5 (режим ожидания) не работает. При этом выключены электроприводы роторных рекуператоров 7, 8 и 28, и вентиляторные блоки 16, 21, 29, электроприводы водяных насосов высокого давления адиабатических увлажнителей 9 и 10.

Все изложенное, включая описание работы заявляемого кондиционера, подтверждает возможность его использования в промышленности с получением высоких технических показателей по сравнению с известными конструкциями кондиционеров. Кроме того, как в источниках патентной и научно-технической информации, так и в промышленности такая конструкция не встречалась, что свидетельствует о соответствии заявляемого изобретения всем критериям патентоспособности.

Перечень последовательностей (состав кондиционера с трехроторной системой осушительного и испарительного охлаждения)

1. Приточная камера наружного воздуха

2. Основная вытяжная камера удаляемого из производственного помещения воздуха

3. Горизонтальная промежуточная перегородка

4. Основное окно горизонтальной промежуточной перегородки

5. Дополнительное окно горизонтальной промежуточной перегородки

6. Охладитель приточного воздуха, выполненный в виде системы осушительного и испарительного охлаждения

7. Рекуператор-осушитель

8. Рекуператор-охладитель

9. Адиабатический увлажнитель приточного воздуха

10. Адиабатический увлажнитель вытяжного воздуха

11. Подводящий водопровод деминерализованной воды для адиабатического увлажнителя приточного воздуха

12. Подводящий водопровод деминерализованной воды для адиабатического увлажнителя вытяжного воздуха

13. Входной патрубок приточной камеры

14. Выпускной патрубок приточной камеры

15. Воздухоочиститель приточной камеры

16. Вентиляторный блок приточной камеры

17. Верхняя панель основной вытяжной камеры

18. Входной патрубок основной вытяжной камеры

19. Выпускной патрубок основной вытяжной камеры

20. Воздухоочиститель основной вытяжной камеры

21. Вентиляторный блок основной вытяжной камеры

22. Дополнительная вытяжная камера

23. Окно, размещенное в верхней панели основной вытяжной камеры

24. Верхняя панель первой дополнительной вытяжной камеры

25. Входной патрубок дополнительной вытяжной камеры

26. Выпускной патрубок дополнительной вытяжной камеры

27. Воздухоочиститель дополнительной вытяжной камеры

28. Роторный рекуператор-теплообменник дополнительной вытяжной и основной вытяжной камер

29. Вентиляторный блок дополнительной вытяжной камеры

30. Сервисная дверь для рекуператора-осушителя

31. Сервисная дверь для рекуператора-охладителя

32. Сервисная дверь для воздухоочистителя основной вытяжной камеры

33. Сервисная дверь для вентиляторного блока основной вытяжной камеры

34. Сервисная дверь для воздухоочистителя приточной камеры

35. Сервисная дверь для вентиляторного блока приточной камеры

36. Сервисная дверь для адиабатического увлажнителя приточной камеры

37. Сервисная дверь для воздухоочистителя дополнительной вытяжной камеры

38. Сервисная дверь для роторного рекуператора-теплообменника основной вытяжной и дополнительной вытяжной камеры

39. Сервисная дверь для вентиляторного блока дополнительной вытяжной камеры

40. Сервисная дверь для адиабатического увлажнителя основной вытяжной камеры.

Claims

Кондиционер с трехроторной системой осушительного и испарительного охлаждения, содержащий приточную камеру и основную вытяжную камеру удаляемого из производственного помещения воздуха, разделенные между собой горизонтальной промежуточной перегородкой с основным и дополнительным окнами, охладитель приточного воздуха, выполненный в виде системы осушительного и испарительного охлаждения, состоящей из двух роторных рекуператоров - рекуператора-осушителя и рекуператора-охладителя, и двух адиабатических увлажнителей приточного и вытяжного воздуха с подводящими водопроводами деминерализованной воды, один из которых размещен в приточной камере на выходе из рекуператора-охладителя, а другой - в основной вытяжной камере на входе в рекуператор-охладитель, при этом рекуператор-осушитель выполнен в виде роторного регенератора адсорбционного типа, который встроен в основное окно горизонтальной промежуточной перегородки, а рекуператор-охладитель - в виде роторного теплообменника с инвертором и контроллером, который встроен в дополнительное окно горизонтальной промежуточной перегородки и совместно с рекуператором-осушителем имеют противоположно направленные линии притока наружного воздуха и вытяжки удаляемого из производственного помещения воздуха, приточная камера содержит входной и выпускной патрубки, воздухоочиститель, установленный на входе в камеру, и вентиляторный блок, основная вытяжная камера содержит верхнюю панель, входной и выпускной патрубки, воздухоочиститель, установленный на входе в камеру, и вентиляторный блок, установленный на выходе из камеры, отличающийся тем, что кондиционер снабжен дополнительной вытяжной камерой и окном, размещенным в верхней панели основной вытяжной камеры между рекуператором-осушителем и рекуператором-охладителем, дополнительная вытяжная камера размещена над верхней панелью основной вытяжной камеры и содержит верхнюю панель, входной и выпускной патрубки, воздухоочиститель, размещенный на входе в камеру, роторный рекуператор-теплообменник с инвертором и вентиляторный блок, размещенный на выходе из камеры, при этом роторный рекуператор-теплообменник встроен в окно верхней панели основной вытяжной камеры, герметично установлен между горизонтальной промежуточной перегородкой кондиционера и верхней панелью дополнительной вытяжной камеры, имеет противоположно направленные линии вытяжки горячего воздуха, и вытяжки удаляемого из производственного помещения воздуха и обеспечивает нагревание вытяжного воздуха, удаляемого из производственного помещения, на перепад температур, образуемый при работе кондиционера, между требуемой температурой вытяжного воздуха на входе в рекуператор-осушитель и температурой вытяжного воздуха на выходе из рекуператора-охладителя.