Кондиционер с самонастраивающейся системой осушительного и испарительного охлаждения

Кондиционер с самонастраивающейся системой осушительного и испарительного охлаждения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Заявляемое решение относится к области кондиционеров, применяемых для обслуживания производственных помещений литейных заводов.

Кондиционеры используют две линии вытяжки, имеющие параметры вытяжного воздуха с различной температурой и влагосодержанием. Основная линия вытяжки имеет параметры влажного воздуха производственного помещения, а дополнительная линия вытяжки - параметры охлажденных и очищенных от продуктов горения топочных газов с температурой t_выт=75°С и влагосодержанием d_выт=0.

Заявляемое решение может быть использовано на машиностроительных заводах легкого, среднего и тяжелого машиностроения, имеющих литейные цеха, и на литейных заводах военно-промышленного комплекса, а также для обслуживания помещений специального назначения в диапазоне температур наружного воздуха от (+30) до (-30)°С.

Из источников научно-технической и патентной информации известно большое количество модификаций кондиционеров. Среди них выбраны кондиционеры с системой осушительного и испарительного охлаждения - Desiccative and Evaporative (DEC), принадлежащей к «экологически чистым» системам, которые отвечают требованию «обеспечения устойчивости среды обитания», предъявляемому международными рейтинговыми программами LEED (США), BREEM (Великобритания), DGNB (Германия) к инженерным системам ОВК (отопление, вентиляция и кондиционирование) нового поколения, но имеют круглогодично низкую энергетическую эффективность DEC-системы, 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 Интернете на сайте http//www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=5181, принятого за прототип. Принципиальная схема прототипа прилагается.

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 регенеративным теплообменником. Адиабатический увлажнитель вытяжного воздуха установлен на входе в роторный регенеративный теплообменник, а адиабатический увлажнитель приточного воздуха - на выходе из роторного регенеративного теплообменника. Роторный регенератор адсорбционного типа является входным рекуператором охладителя приточного воздуха и имеет ячейки аккумулирующей матрицы ротора, покрытые влагопоглощающим материалом - адсорбентом. В кондиционере-прототипе это силикагель (SiO₂), который является адсорбентом 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 адсорбенту - его регенерацию, одновременно увлажняясь, после чего выбрасывается в атмосферу вытяжным вентиляторным блоком. Процесс нагревания и осушки приточного воздуха осуществляется при сухой энергетической эффективности роторного рекуператора-осушителя, равной (в долях ед.).

Роторный рекуператор-охладитель охлаждает приточный воздух. Теплота, снятая аккумулирующей матрицей роторного теплообменника с приточного воздуха передается при повороте ротора вытяжному воздуху. Адиабатический увлажнитель вытяжного воздуха обеспечивает адиабатическое охлаждение вытяжного воздуха ~ на 6°С, и предназначен для увеличения перепада температур на входах в роторный регенеративный теплообменник , что обеспечивает увеличение фактического перепада температур на выходах из роторного регенеративного теплообменника:

- на охлаждение приточного воздуха Δt_охл, °С;

- на нагревание вытяжного воздуха Δt_нагр, °С.

При этом в теплый период года

,

где - - сухая эффективность рекуперации теплоты роторного регенеративного теплообменника, (в долях ед.)

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°С и вытяжного воздуха t₅=25°С, 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°С и t₅=25°С получение заданного значения температуры приточного воздуха t₄=19°С.

Указанную температуру приточного воздуха (t₄=19°С) при заданных температурах наружного воздуха t₁=31°С и вытяжного t₅=25°С воздуха, имеющих влагосодержания d₁=11,9 и d₅=10,3 г/кг сух. возд. в статье предлагается получать:

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

- вытяжного воздуха на входе в рекуператор-охладитель

,

- приточного воздуха на выходе из рекуператора-охладителя

,

2) при значениях сухой энергетической эффективности 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

.

Все рассчитанные температуры приточного и вытяжного воздуха (t₂=49°С, t₃=25°С, t₆=19°С, t₇=43°С, t₈=70°С, t₉=52°С) хорошо согласуются со схемой обработки воздуха в кондиционере-прототипе, реализующем принцип DEC на диаграмме I-d, представленной на рис. 4 статьи Н.В. Шилкина «Климатический центр Klimahaus в Бремерхафене».

Кондиционер-прототип с охладителем приточного воздуха, выполненным в виде осушительного и испарительного охлаждения DEC на базе двух роторных рекуператоров, регенеративного воздухонагревателя вытяжного воздуха и двух адиабатических увлажнителей вытяжного и приточного воздуха, имеет следующие недостатки:

1. Кондиционер-прототип требует для охлаждения приточного воздуха в теплый период года в DEC-системе до температуры t₄=19°С и относительной влажности ϕ₄=0,6 при температуре вытяжного воздуха t₅=23÷25°С в диапазоне изменения температуры наружного воздуха t₁=11÷30°С наличия регенеративного воздухонагревателя вытяжного воздуха, осуществляющего его нагрев до температуры t₈=70°С, то есть не обеспечивает нулевое энергопотребление на охлаждение приточного воздуха в теплый период года.

2. Кондиционер-прототип требует для нагревания приточного воздуха в холодный период года в DEC-системе до температуры t₄=19°С и относительной влажности ϕ₄=0,6 при температуре вытяжного воздуха t₅=23°С в диапазоне изменения температуры наружного воздуха t₁=10÷(-30)°С наличия регенеративного воздухонагревателя вытяжного воздуха, осуществляющего его нагрев до температуры t=70°С, то есть не обеспечивает нулевое энергопотребление на нагревание приточного воздуха в холодный период года.

По п. недостатков кондиционера-прототипа

Необходимость наличия регенеративного воздухонагревателя в линии вытяжки кондиционера-прототипа обусловлена тем, что конечная температура охлажденного приточного воздуха t₄=19°С, получаемая в кондиционере в теплый период года при t₅=23÷25°С и t₁=11÷30°С обеспечивается за счет дополнительного нагревания вытяжного воздуха в регенеративном нагревателе до температуры t₈=70°С, т.е. на перепад температур .

По п. 2 недостатков кондиционера-прототипа

Необходимость наличия регенеративного воздухонагревателя в линии вытяжки кондиционера-прототипа обусловлена тем, что конечная температура нагретого приточного воздуха t₄=19°С, получаемая в кондиционере в холодный период года при t₅=23°С и t₁=10÷(-30)°С обеспечивается за счет дополнительного нагревания вытяжного воздуха в регенеративном нагревателе до температуры t₈=70°С, т.е. на перепад температур .

При этом расчетная мощность регенеративного воздухонагревателя N, кВт прямо пропорциональна перепаду температур на нагревание вытяжного воздуха и массовому потоку сухого вытяжного воздуха , кг/ч.

Задача создания кондиционера с самонастраивающейся системой осушительного и испарительного охлаждения - Desiccative and Evaporative Cooling (DEC), обеспечивающей энергосберегающие режимы охлаждения и нагревания приточного воздуха до заданных значений температуры и относительной влажности в производственных помещениях литейных 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 в кондиционере нулевого энергопотребления при использовании линии дополнительной вытяжки с температурой t_выт=75°С и влагосодержанием d_выт=0:

- на охлаждение приточного воздуха до конечной температуры t₇=19°С и его относительной влажности ϕ₇=0,6 при температуре вытяжного воздуха t₈=23-25°С и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=11÷30°С.

- на нагревание приточного воздуха до конечной температуры t₇=19°С и его относительной влажности ϕ₇=0,6 и 0,57 при температуре вытяжного воздуха t₈=23°С и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°С;

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что кондиционер с самонастраивающейся системой осушительного и испарительного охлаждения, содержащий приточную камеру и основную вытяжную камеру влажного воздуха, разделенные между собой горизонтальной промежуточной перегородкой с основным и вспомогательным окнами, систему осушительного и испарительного охлаждения, состоящую из двух рекуператоров - адсорбционного роторного рекуператора и роторного теплообменника, встроенных в основное и вспомогательное окна горизонтальной промежуточной перегородки, и двух адиабатических увлажнителей вытяжного и приточного воздуха с подводящими водопроводами, приточная и вытяжная камеры имеют противоположно направленные линии притока и основной вытяжки и содержат входные и выпускные патрубки, воздухоочистители, установленные на входах в камеры, и вентиляторные блоки, отличающийся тем, что кондиционер снабжен двумя дополнительными вытяжными камерами, двумя дополнительными окнами в горизонтальной промежуточной перегородке и двумя встроенными в них дополнительными роторными теплообменниками, дополнительные вытяжные камеры содержат входные и выходные патрубки, воздухоочистители и вентиляторные блоки, и размещены на горизонтальной промежуточной перегородке последовательно по одну сторону от основной вытяжной камеры, а также разделены с ней и между собой вертикальными поперечными перегородками с окнами, в которые встроены управляемые воздушные клапаны, вертикальная поперечная перегородка, разделяющая основную и первую дополнительную вытяжные камеры установлена между выпускным патрубком основной вытяжной камеры и входным патрубком первой дополнительной вытяжной камеры, вертикальная поперечная перегородка, разделяющая дополнительные вытяжные камеры, размещена между выпускным патрубком первой дополнительной вытяжной камеры и входным патрубком второй дополнительной вытяжной камеры, один из дополнительных роторных теплообменников размещен перед адсорбционным роторным рекуператором и в зоне между воздухоочистителем и вентиляторным блоком второй дополнительной вытяжной камеры, а второй дополнительный роторный теплообменник - за основным роторным теплообменником и адиабатическим увлажнителем приточного воздуха, кроме этого электроприводы адсорбционного роторного рекуператора, основного и дополнительных роторных теплообменников снабжены инверторами, а входные патрубки дополнительных вытяжных камер и выпускные патрубки основной вытяжной и первой дополнительной вытяжной камер снабжены управляемыми воздушными клапанами, которые при совместном взаимодействии с управляемыми воздушными клапанами вертикальных поперечных перегородок кондиционера обеспечивают проход через дополнительные вытяжные камеры линии дополнительной вытяжки горячего и абсолютно сухого воздуха в виде топочных газов, с возможностью ее подключения как к входному патрубку первой дополнительной вытяжной камеры и транзитным проходом через вторую дополнительную вытяжную камеру, так и к входному патрубку второй дополнительной вытяжной камеры с транзитным проходом линии основной вытяжки через первую дополнительную вытяжную камеру, позволяющему системе осушительного и испарительного охлаждения осуществлять избирательный подвод к адсорбционному роторному рекуператору абсолютно сухого и влажного воздуха.

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

1. Обеспечение нулевого энергопотребления кондиционером на охлаждение приточного воздуха в теплый период года в диапазоне температур наружного воздуха t₁=11÷30°C и температуре вытяжного воздуха t₈=23÷25°C для получения постоянных значений температуры t₇=19°C и относительной влажности ϕ₇=0,6.

2. Обеспечение нулевого энергопотребления кондиционером на нагревание приточного воздуха в холодный период года в диапазоне температур наружного воздуха t₁=10÷(-30)°C и температуре вытяжного воздуха t₈=23°C для получения постоянных значений температуры t₇=19°C и относительной влажности ϕ₇=0,6 и 0,57.

Нулевое энергопотребление на охлаждение приточного воздуха в теплый период года в диапазоне температур наружного воздуха t₁=11÷30°C и температуре вытяжного воздуха t₈=23÷25°C для получения постоянных значений температуры приточного воздуха t₇=19°C и относительной влажности ϕ₇=0,6 в заявляемом кондиционере обеспечивается следующими преимуществами.

1. Заявляемый кондиционер имеет две линии вытяжки:

- основную линию вытяжки влажного воздуха из производственного помещения с температурой t₈=23÷25°C и влагосодержанием d₈=8,77÷9,91 г/кг сух. возд.;

- дополнительную линию вытяжки абсолютно сухого воздуха в виде охлажденных и очищенных от продуктов горения топочных газов с температурой t₁₃=75°C и влагосодержанием d₁₃=0.

2. Заявляемый кондиционер по сравнению с прототипом имеет два дополнительных роторных теплообменника (№1 и №4), установленных на входе и выходе из DEC-системы.

Рекуператор №1 совместно с рекуператором №2 осуществляют рекуперацию теплоты горячих топочных газов, поступающих извне и имеющих температуру t=75°С, и передачу ее приточному воздуху. Рекуператор №4 осуществляет рекуперацию теплоты влажного воздуха основной линии вытяжки, имеющего температуру t₈=23÷25°С, и передачу этой теплоты приточному воздуху.

3. Заявляемый кондиционер имеет конструкцию и автоматику, которые в теплый период года в диапазоне температур наружного воздуха t₁=11÷30°С обеспечивают подвод к адсорбционному роторному рекуператору (рекуператор №2) в зону 13 кондиционера только дополнительной линии вытяжки абсолютно сухих и очищенных топочных газов с температурой t₁₃=75°С и влагосодержанием d₁₃=0. При этом топочные газы пропускаются через рекуператоры №2 и №1, которые обеспечивают рекуперацию теплоты топочных газов и передачу этой теплоты приточному воздуху, а рекуператор №2 (адсорбционный роторный рекуператор) осуществляет одновременно рекуперацию влаги приточного воздуха и передачу ее вытяжному воздуху. При этом происходит осушка приточного воздуха с влагосодержания d₂=d₁=5,87÷19,41 г/кг сух. возд. до постоянного значения на выходе из рекуператора №2 d₃=3,27 г/кг сух. возд. с одновременным нагревом приточного воздуха на выходе из рекуператора №2 до температуры t₃, большей чем расчетная температура перед вентилятором t₄ (t₃>t₄), которая необходима для проведения адиабатического увлажнения приточного воздуха и получения на выходе из увлажнителя температуры t₆=15°С. Температура приточного воздуха t₃ на выходе из рекуператора №2 в заявляемом кондиционере в теплый период года составляет: t₃=63,2÷72,8°С (табл. 1, п. 53) при t₄=26,4°С.

Выполнение условия t₃>t₄ в заявляемом кондиционере в диапазоне температур наружного воздуха t₁=11÷30°С при одновременном получении на выходе из рекуператора №2 постоянных значений влагосодержания d₃=3,27 г/кг сух. возд. позволяет проводить дальнейшую тепловлажностную обработку приточного воздуха в адиабатическом увлажнителе и рекуператоре №4 для получения конечной температуры t₇=19°С без применения воздухонагревателя приточного воздуха.

4. В заявляемом кондиционере вытяжной воздух основной линии вытяжки влажного воздуха в теплый период года не подводится к адсорбционному роторному рекуператору (рекуператор №2), а подвергается охлаждению и подаче охлажденного воздуха на рекуператор №3, на выходе из которого выбрасывается вентилятором в атмосферу.

Вытяжной воздух основной линии вытяжки подвергается двухкаскадному охлаждению:

1) в рекуператоре №4 на Δt_охл=4°С;

2) в адиабатическом увлажнителе на при t₉=19°С и на при t₉=21°С.

Двухкаскадное охлаждение обеспечивает суммарное охлаждение вытяжного воздуха основной линии вытяжки на Δt_∑охл=4+(3,7÷3,8°С)=7,7÷7,8°С и получение температуры вытяжного воздуха на выходе из адиабатического увлажнителя t₁₀=15.3÷17,2°С.

Рекуператор №3 рекуперирует полученный холод вытяжного воздуха основной линии вытяжки и передает ее приточному воздуху. При этом происходит охлаждение приточного воздуха с температуры t₃=63,2÷72,8°С до постоянной температуры t₄=26,4°С на выходе из рекуператора №3, что подтверждается расчетом по следующей формуле:

при t₁=11°С t₄=63,2+0,768(15,3-63,2)=26,4°С

при t₁=30°С t₄=72,8+0,834(17,2-72,8)=26,4°С.

Приточный воздух с постоянными значениями температуры t₄=26,4°С и влагосодержанием d₄=3,27 г/кг сух. возд. проходит через вентилятор, нагреваясь в нем на 1°С до t₅=27,4°С и подвергается адиабатическому увлажнению, которое обеспечивает его косвенное охлаждение на величину с получением на выходе из адиабатического увлажнителя температуры t₆=15°С. Увлажненный воздух подвергается дополнительному нагреву в рекуператоре №4 до температуры t₇=19°С, что обеспечивает понижение относительной влажности приточного воздуха с ϕ₆=0,773 при t₆=15°С до ϕ₇=0,6 при t₇=19°С.

Заявляемый кондиционер осуществляет тепловлажностную обработку вытяжного и приточного воздуха в теплый период года без применения нагревателя вытяжного и приточного воздуха, т.е. обеспечивает нулевое энергопотребление на охлаждение приточного воздуха в теплый период года до температуры t=19°С и относительной влажности ϕ₇=0,6 при температуре вытяжного воздуха t₈=23÷25°С в диапазоне температур наружного воздуха t₁=11÷30°С за счет подвода к адсорбционному роторному рекуператору очищенных топочных газов с температурой t₁₃=75°С и влагосодержанием d₁₃=0, ранее выбрасываемых в атмосферу.

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

Нулевое энергопотребление на охлаждение приточного воздуха в теплый период года в заявляемом кондиционере подтверждается представленными в табл. 1 алгоритмами расчета, формулами и значениями параметров наружного, вытяжного и приточного воздуха, которые обеспечивают получение конечной температуры приточного воздуха t₇=19°С и относительной влажности ϕ₇=0,6 в теплый период года без применения воздухонагревателя.

Нулевое энергопотребление на нагревание приточного воздуха в холодный период года в диапазоне температур наружного воздуха t₁=10÷(-30)°С и температуре вытяжного воздуха t₈=23°С для получения постоянных значений температуры приточного воздуха t₇=19°С и относительной влажности ϕ₇=0,6 и 0,57 в заявляемом кондиционере обеспечивается следующими преимуществами перед прототипом:

1. Заявляемый кондиционер имеет две линии вытяжки:

- основную линию вытяжки влажного воздуха из производственного помещения с температурой t₈=23°С и влагосодержанием d₈=8,77 г/кг сух. возд.;

- дополнительную линию вытяжки абсолютно сухого воздуха в виде охлажденных и очищенных от продуктов горения топочных газов с температурой t₁₃=t₁₆=75°С и влагосодержанием d₁₃=d₁₆=0, которые поступают в зону 13 или в зону 16 кондиционера извне и не требуют наличия воздухонагревателя.

2. Заявляемый кондиционер по сравнению с прототипом имеет два дополнительных роторных теплообменника (№1 и №4).

Роторный теплообменник №1 установлен на входе в DEC-систему и осуществляет рекуперацию теплоты топочных газов дополнительной линии вытяжки, имеющих температуру t=75°С, индивидуально или совместно с рекуператором №2, и передачу ее приточному воздуху. Таким образом, роторный теплообменник №1 обеспечивает дополнительное повышение температуры приточного воздуха, которое особо необходимо в диапазоне отрицательных температур наружного воздуха t₁=(-6)÷(-30)°С. В этом диапазоне температур t₁ роторный теплообменник №1 работает с максимальной эффективностью рекуперации теплоты вытяжного воздуха .

Роторный теплообменник №4 установлен на выходе из DEC-системы и осуществляет рекуперацию теплоты вытяжного воздуха основной линии вытяжки, имеющего температуру t₈=23°С, и передачу этой теплоты приточному воздуху для его подогрева с температуры t₆=15°С до температуры t₇=19°С, что обеспечивает дополнительно понижение относительной влажности приточного воздуха с ϕ₆=0,773 и 0,76 при t₆=15°С до ϕ₇=0,6 и 0,57 при t₇=19°С.

3. Заявляемый кондиционер имеет конструкцию и автоматику, которые обеспечивают в диапазоне температур наружного воздуха t₁=10÷(-30)°С постоянное подключение дополнительной линии вытяжки с температурой t=75°С в зону 13 (t₁₃=75°С) или зону 16 (t₁₆=75°С) кондиционера, что обеспечивает рекуперацию теплоты рекуператорами №1 и №2 горячего воздуха дополнительной линии вытяжки, передачу ее приточному воздуху и получение температуры приточного воздуха на выходе из адсорбционного роторного рекуператора (рекуператор №2) t₃, большей, чем расчетная температура перед вентилятором t₄ (t₃>t₄), необходимая для проведения адиабатического увлажнения приточного воздуха и получения на выходе из увлажнителя температуры t₆=15°С.

Температура приточного воздуха t₃ на выходе из рекуператора №2 в заявляемом кондиционере в холодный период года составляет:

- t₃=63,6÷64,4°С (табл. 2, п. 59) и получается при подключении дополнительной линии вытяжки к зоне 13 кондиционера, осуществляемом при t₁=10÷(-5)°С и t₄=26,4 и 29,9°С (табл. 2, п. 46);

- t₃=40,1÷29,3°С (табл. 2, п. 59) и получается при подключении дополнительной линии вытяжки к зоне 16 кондиционера и основной линии вытяжки влажного воздуха к зоне 13, осуществляемом при t₁=(-6)÷(-30)°С и t₄=26,4°С.

Выполнение условия t₃>t₄ в заявляемом кондиционере в диапазоне температур наружного воздуха t₁=10÷(-30)°С при одновременном получении на выходе из адсорбционного роторного рекуператора постоянных значений влагосодержания d₃=3,27 и 1,5 г/кг сух. возд., и получение конечной температуры приточного воздуха t₇=19°С при температуре вытяжного воздуха t₈=23°С осуществляется без применения воздухонагревателя, то есть с нулевым энергопотреблением на нагревание приточного воздуха в холодный период год за счет подвода к кондиционеру линии дополнительной вытяжки в виде очищенных топочных газов с температурой t₁₃=t₁₆=75°С и влагосодержанием d_l3=d₁₆=0, ранее выбрасываемых в атмосферу.

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

Нулевое энергопотребление на нагревание приточного воздуха в холодный период года в заявляемом кондиционере подтверждается представленными в табл. 2 алгоритмами расчета, формулами и значениями параметров наружного, вытяжного и приточного воздуха, которые обеспечивают получение конечной, температуры приточного воздуха t₇=19°С и относительной влажности ϕ₇=0,6 и 0,57 в холодный период года без применения воздухонагревателя.

Конструкция заявляемого кондиционера с самонастраивающейся системой осушительного и испарительного охлаждения проиллюстрирована чертежами на фиг. 1-6. На фиг. 1 представлена вертикальная проекция кондиционера; на фиг. 2 - вид А (на фиг. 1); на фиг. 3 - вертикальная проекция кондиционера с горизонтальной промежуточной перегородкой с четырьмя окнами для встраивания рекуператоров и двумя вертикальными поперечными перегородками с окнами; на фиг. 4 - разрез А-А (на фиг. 2); на фиг. 5 - принципиальная схема кондиционера с нумерацией зон воздушных потоков линий основной и дополнительной вытяжки и притока в диапазоне температур наружного воздуха t₁=(-5)÷30°С; на фиг. 6 - принципиальная схема кондиционера с нумерацией зон воздушных потоков линий основной и дополнительной вытяжки и притока в диапазоне отрицательных температур наружного воздуха t₁=(-6)÷(-30)°С.

На фиг. 5-6 стрелками обозначены:

линия притока кондиционера

линия основной вытяжки кондиционера

линия дополнительной вытяжки кондиционера.

На фиг. 5 зоны 1-7 принадлежат к линии притока, зоны 8-12 - к линии основной вытяжки, а зоны 13-18 - к линии дополнительной вытяжки.

На фиг. 6 зоны 1-7 принадлежат к линии притока, зоны 8-15 - к основной линии вытяжки, а зоны 16-18 - к линии дополнительной вытяжки.

По линии основной вытяжки перемещается влажный воздух производственного помещения, а по линии дополнительной вытяжки - абсолютно сухой воздух в виде охлажденных и очищенных от продуктов горения топочных газов с температурой t_выт=75°C и влагосодержанием d_выт=0.

Кондиционер (фиг. 4) содержит приточную 1 и основную вытяжную 2 камеры, разделенные между собой горизонтальной промежуточной перегородкой 3 с основным 4 и вспомогательным 5 окнами (фиг. 3), систему осушительного и испарительного охлаждения 6, состоящую из двух рекуператоров - адсорбционного роторного рекуператора 7 и основного роторного теплообменника 8, адиабатических увлажнителей приточного 9 и вытяжного 10 воздуха с подводящими водопроводами деминерализованной воды 11, 12 к адиабатическим увлажнителям приточного 9 и вытяжного 10 воздуха. Приточная камера 1 содержит входной 13 и выпускной 14 патрубки, воздухоочиститель 15 и вентиляторный блок 16. Основная вытяжная камера 2 содержит входной 17 и выпускной 18 патрубки, воздухоочиститель 19 и вентиляторный блок 20.

Кондиционер снабжен двумя дополнительными вытяжными камерами 21 и 22 (фиг. 4), двумя дополнительными окнами 23, 24 в горизонтальной промежуточной перегородке 3 и двумя дополнительными роторными тепло-обменниками 25 и 26, которые встроены в дополнительные окна 23 и 24 горизонтальной промежуточной перегородки 3. Первая дополнительная вытяжная камера 21 содержит входной 27 и выпускной 28 патрубки, воздухоочиститель 29 и вентиляторный блок 30. Вторая дополнительная вытяжная камера 22 содержит входной 31 и выпускной 32 патрубки, воздухоочиститель 33 и вентиляторный блок 34. Дополнительные вытяжные камеры 21, 22 размещены на горизонтальной промежуточной перегородке 3 по одну сторону от основной вытяжной камеры 2 и разделены с ней и между собой вертикальными поперечными перегородками 35, 36 с окнами 37, 38, в которые встроены управляемые воздушные клапаны 39, 40. Вертикальная поперечная перегородка 35, разделяющая основную 2 и первую дополнительную 21 вытяжные камеры установлена между выпускным патрубком 18 основной вытяжной камеры 2 и входным патрубком 27 первой дополнительной вытяжной камеры 21. Вертикальная поперечная перегородка 36, разделяющая дополнительные вытяжные камеры 21 и 22 размещена между выпускным патрубком 28 первой дополнительной вытяжной камеры 21 и входным патрубком 31 второй дополнительной вытяжной камеры 22.

Первый дополнительный роторный теплообменник 25 установлен перед адсорбционным роторным рекуператором 7 с размещением между воздухоочистителем 33 и вентиляторным блоком 34 второй дополнительной вытяжной камеры 22. Второй дополнительный роторный теплообменник 26 установлен за основным роторным теплообменником 8 и адиабатическим увлажнителем приточного воздуха 9. Электроприводы адсорбционного роторного рекуператора 7, основного 8 и дополнительных роторных 25, 26 теплообменников снабжены инверторами (на фиг. не показаны).

Входные патрубки 27 и 31 дополнительных вытяжных камер 21, 22, выпускной патрубок 18 основной вытяжной камеры 2 и выпускной патрубок 28 первой дополнительной вытяжной камеры 21 снабжены управляемыми воздушными клапанами 41, 42, 43, 44. Входной патрубок 13 приточной камеры и выпускной патрубок 32 второй дополнительной вытяжной камеры 22 снабжены управляемыми утепленными воздушными клапанами 45, 46.

Управляемые воздушные клапаны 41, 42, 43, 44 патрубков кондиционера при совместном взаимодействии с управляемыми воздушными клапанами 39, 40 вертикальных поперечных перегородок 35, 36 обеспечивают проход через дополнительные вытяжные камеры 21 и 22 линии дополнительной вытяжки горячего и абсолютно сухого воздуха в виде очищенных топочных газов с возможностью ее подключения как к входному патрубку 27 первой дополнительной вытяжной камеры 21 с транзитным проходом через вторую дополнительную вытяжную камеру 22 (фиг. 5), так и к входному патрубку 31 второй дополнительной вытяжной камеры 22 с транзитным проходом линии основной вытяжки через первую дополнительную вытяжную камеру 21 (фиг. 6).

В первом случае (фиг. 5) к адсорбционному роторному рекуператору 7 подводится абсолютно сухой воздух в виде очищенных от продуктов горения топочных газов с температурой t₁₃=75°C и влагосодержанием d₁₃=0, а во втором случае (фиг. 6) - влажный воздух основной линии вытяжки.

В первом случае (фиг. 5) приточный воздух осушается адсорбционным роторным рекуператором:

- в диапазоне t₁=(30÷4)°C с d₁=19,47÷4,19 г/кг сух. возд. до d₃=3,27 г/кг сух. возд.;

- в диапазоне t₁=3÷(-5)°C с d₁=3,9÷2,06 г/кг сух. возд. до d₃=1,5 г/кг сух. возд.

Во втором случае (фиг. 6) приточный воздух увлажняется адсорбционным роторным рекуператором 7 в диапазоне t₁=(-6)÷(-30)°C с d₁=1,89÷0,194 г/кг сух. возд. до d₃=3,27 г/кг сух. возд.

Для обслуживания кондиционера в процессе его эксплуатации кондиционер снабжен четырнадцатью сервисными дверями: сервисной дверью 47 для первого дополнительного роторного теплообменника 25 (рекуператора №1), сервисной дверью 48 для адсорбционного роторного рекуператора 7 (рекуператора №2), сервисной дверью 49 для основного роторного теплообменника 8 (рекуператора №3), сервисной дверью 50 для второго дополнительного роторного теплообменника 26 (рекуператора №4), сервисной дверью 51 для воздухоочистителя 15 приточной камеры, сервисной дверью 52 для вентиляторного блока 16 приточной камеры; сервисной дверью 53 для адиабатического увлажнителя 9 приточной камеры; сервисной дверью 54 для воздухоочистителя 19 основной вытяжной камеры, сервисной дверью 55 для адиабатического у