Кондиционер с форсированной системой осушительного и испарительного охлаждения

Кондиционер с форсированной системой осушительного и испарительного охлаждения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение 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. В кондиционерах в качестве теплоносителя используется наружный воздух, нагретый в рекуператоре отходящими дымовыми газами топок и сушильных агрегатов до температуры , необходимой при нагревании и охлаждении приточного воздуха.

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 наружный воздух, нагретый отходящими дымовыми газами до температуры :

- 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 регенератор , 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 без замерзания адсорбционного ротора при t₁=(-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 .

Температура вытяжного воздуха на выходе из регенеративного нагревателя t₈=70°C также необходима в кондиционере-прототипе для устранения замерзания адсорбционного ротора при температуре наружного воздуха t₁=(-30)°C.

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 форсированной системой осушительного и испарительного охлаждения - Desiccative and Evaporative Cooling (DEC), обеспечивающей энергосберегающие режимы нагревания 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 замерзания адсорбционного ротора при t₁=-30°C;

- 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 форсированной 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 адиабатического увлажнителя приточного воздуха с подводящим водопроводом деминерализованной воды, размещенного в приточной камере, управляющий контроллер, при этом рекуператор-осушитель выполнен в виде роторного регенератора адсорбционного типа, который встроен в основное окно горизонтальной промежуточной перегородки и имеет противоположно направленные линии притока наружного воздуха и вытяжки удаляемого из производственного помещения воздуха, а рекуператор-охладитель - в виде роторного теплообменника с инвертором, который встроен в дополнительное окно горизонтальной промежуточной перегородки и имеет линию притока наружного 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 двумя дополнительными вытяжными камерами и окном, размещенным в верхней панели основной вытяжной камеры между воздухоочистителем и рекуператором-осушителем, первая 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 вышеупомянутый роторный рекуператор-теплообменник встроен в окно верхней панели основной вытяжной камеры, герметично установлен между горизонтальной промежуточной перегородкой кондиционера и верхней панелью первой дополнительной вытяжной камеры и имеет противоположно направленные линии вытяжки наружного воздуха, нагретого отходящими дымовыми газами, и вытяжки удаляемого из производственного помещения воздуха, а вторая дополнительная вытяжная камера размещена над горизонтальной промежуточной перегородкой и разделена с основной вытяжной камерой вертикальной поперечной перегородкой, герметично установленной между рекуператором-осушителем и рекуператором-охладителем, содержит входной и выпускной патрубки, воздухоочиститель и вентиляторный блок и имеет дополнительную линию вытяжки наружного воздуха, противоположно направленную линии притока, обеспечивающие форсированное охлаждение приточного воздуха при температуре наружного воздуха, изменяющейся в холодный период года в диапазоне от 10 до (-30)°C и в теплый период года в диапазоне от 11 до 25°C.

Предпочтительно, при охлаждении приточного воздуха в теплый период года при температуре наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне от 26 до 32°C, вторая дополнительная вытяжная камера снабжена адиабатическим увлажнителем вытяжного воздуха с подводящим водопроводом деминерализованной воды, который размещен между воздухоочистителем и рекуператором-охладителем камеры, входной патрубок основной вытяжной камеры и выпускной патрубок второй дополнительной вытяжной камеры снабжены управляемыми нормально закрытыми воздушными клапанами, а вертикальная поперечная перегородка кондиционера снабжена окном с установленным в нем управляемым нормально открытым воздушным клапаном, который при совместном взаимодействии с упомянутыми управляемыми воздушными клапанами основной и второй дополнительной вытяжной камер позволяет управляющему контроллеру кондиционера осуществлять подвод вытяжного воздуха, удаляемого из производственного помещения, имеющего более низкую температуру, чем температура наружного воздуха, ко второй дополнительной вытяжной камере с его проходом через камеру и управляемый нормальной открытый воздушный клапан, установленный в окне вертикальной поперечной перегородки кондиционера, в основную вытяжную камеру и последующим проходом в ней через воздухоочиститель, роторный рекуператор-теплообменник и рекуператор-осушитель, и обеспечивающий форсированное охлаждение приточного воздуха.

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 замерзания адсорбционного ротора при f₁=(-30)°C.

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 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 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. 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 Woods по известным формулам.

Эффективность рекуперации адсорбционного ротора Woods по передаваемой теплоте составила

.

Эффективность рекуперации адсорбционного ротора 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 замерзания адсорбционного ротора при t₁=-30°C обеспечивается следующими преимуществами заявляемого решения перед прототипом.

1. Заявляемый кондиционер снабжен двумя дополнительными вытяжными камерами. Вторая дополнительная вытяжная камера размещена над горизонтальной промежуточной перегородкой кондиционера и разделена с основной вытяжной камерой вертикальной поперечной перегородкой с окном, в котором установлен управляемый нормально открытый воздушный клапан, а входной патрубок основной вытяжной камеры и выпускной патрубок второй дополнительной вытяжной камеры снабжены управляемыми нормально закрытыми воздушными клапанами. Указанные конструктивные особенности заявляемого кондиционера позволяют при закрытом управляемом воздушном клапане в вертикальной поперечной перегородке и открытых управляемых воздушных клапанов во входном патрубке основной вытяжной камеры и выпускном патрубке второй дополнительной вытяжной камеры осуществлять в холодный период года подачу вытяжного воздуха производственного помещения в основную вытяжную камеру, а во вторую дополнительную вытяжную камеру подачу наружного воздуха с температурой, изменяющейся в диапазоне t₁=10÷(-30)°C (режим №1), что обеспечивает форсированное охлаждение приточного воздуха и работу рекуператора-охладителя (рекуператор №2) в диапазоне эффективности рекуперации теплоты и холода (п. 46, табл. 1), который является технически достижимым для роторного рекуператора-теплообменника

2. В заявляемом кондиционере первая дополнительная вытяжная камера наружного воздуха, нагретого отходящими дымовыми газами, имеет роторный рекуператор-теплообменник (рекуператор №3), который встроен в основную вытяжную камеру вытяжного воздуха производственного помещения, имеющей на входе в рекуператор №3 температуру t₆=18°C.

Рекуператор №3 выполняет функцию регенеративного воздухонагревателя кондиционера-прототипа, рекуперирует теплоту наружного воздуха, нагретого отходящими дымовыми газами до температуры , и передает ее вытяжному воздуху, нагревая его с температуры t₆=18°C до требуемой температуры t₇=70°C на входе в рекуператор-осушитель (рекуператор №1). При указанной температуре вытяжного воздуха t₇=70°C на входе в рекуператор-осушитель будет отсутствовать замерзание адсорбционного ротора при максимальном значении отрицательной температуры наружного воздуха t₁=-30°C, так как выполняется условие , обеспечивающее устранение опасности замерзания адсорбционного ротора.

В заявляемом кондиционере при t₁=-30°C и t₇=70°C это условие имеет вид , где - температура воздушных потоков на входах в ротор, ниже которой возникает опасность замерзания ротора. Принята по данным компании Hoval, опубликованных в интернете на сайте. Справочник по проектированию, монтажу и эксплуатации. Ротационные теплообменники для рекуперации тепловой энергии в вентиляционных установках. Hoval, 27 с. hoval-rekuperaciyatepla.ru/zoolu-website/media/document/4640/.

Значения эффективности рекуперации теплоты наружного воздуха, нагретого отходящими дымовыми газами , определяемые по формуле для температуры нагретого наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне , температуры вытяжного воздуха производственного помещения на входе в роторный рекуператор №3 t₆=18°C и на его выходе t₇=70°C, составляют (п. 19, табл. 1) и являются технически достижимыми для роторного рекуператора-теплообменника.

Движение воздушных потоков в заявляемом кондиционере в холодный период года (режим №1) проиллюстрировано на фиг. 6.

Отсутствие в основной вытяжной камере заявляемого кондиционера регенеративного воздухонагревателя, вызывающего энергозатраты, обеспечение нагрева вытяжного воздуха рекуператором №3 с температуры t₆=18°C до температуры t₇=70°C за счет подачи в него наружного воздуха,

нагретого отходящими дымовыми газами, ранее выбрасывавшихся в атмосферу, и имеющих температуру , а также работ рекуператоров №1, 2, 3 в технически достижимом диапазоне эффективностей рекуперации теплоты обеспечивают нулевое энергопотребление на нагревание приточного воздуха в холодный период года без замерзания адсорбционного ротора при температуре наружного воздуха t₁=-30°C.

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 температур наружного воздуха в диапазоне t₁=11÷25°C без адиабатического увлажнения вытяжного воздуха обеспечивается следующими преимуществами заявляемого решения перед прототипом.

1. Заявляемый кондиционер снабжен двумя дополнительными вытяжными камерами. Вторая дополнительная вытяжная камера размещена над горизонтальной промежуточной перегородкой кондиционера и разделена с основной вытяжной камерой вертикальной поперечной перегородкой с окном, в котором установлен управляемый воздушный клапан, а входной патрубок основной вытяжной камеры и выпускной патрубок второй дополнительной вытяжной камеры снабжены управляемыми воздушными клапанами. Указанные конструктивные особенности заявляемого кондиционера позволяют при закрытом управляемом воздушном клапане в вертикальной поперечной перегородке и открытых управляемых воздушных клапанах на входном патрубке основной вытяжной камеры и на выпускном патрубке второй дополнительной вытяжной камеры осуществлять в теплый период года при температуре наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁=11÷25°C подачу вытяжного воздуха производственного помещения в основную вытяжную камеру, а во вторую дополнительную вытяжную камеру подачу наружного воздуха с температурой, изменяющейся в диапазоне t₁=11÷25°C (режим №2), что обеспечивает форсированное охлаждение приточного воздуха и работу рекуператора-охладителя (рекуператор №2) в диапазоне эффективности рекуперации теплоты и холода (п. 44, табл. 2), который является технически достижимым для роторного рекуператора-теплообменника

2. В заявляемом кондиционере первая дополнительная вытяжная камера наружного воздуха, нагретого отходящими дымовыми газами имеет роторный рекуператор-теплообменник (рекуператор №3), который встроен в основную вытяжную камеру вытяжного воздуха производственного помещения, имеющей на входе в рекуператор №3 температуру t₆=18°C.

Рекуператор №3 выполняет функцию регенеративного воздухонагревателя кондиционера-прототипа, рекуперирует теплоту наружного воздуха, нагретого отходящими дымовыми газами до температуры , и передает ее вытяжному воздуху, нагревая его с температуры t₆=18°C до требуемой температуры t₇=70°C на входе в рекуператор-осушитель (рекуператор №1).

Значения эффективности рекуперации теплоты наружного воздуха, нагретого отходящими дымовыми газами , определяемые по формуле для температуры наружного воздуха, нагретого отходящими дымовыми газами до температуры , температуры вытяжного воздуха на входе в роторный рекуператор №3 t₆=18°C и на его выходе t₇=70°C, составляют (п. 54, табл. 2) и являются технически достижимыми для роторного рекуператора-теплообменника.

Движение воздушных потоков в заявляемом кондиционере в теплый период года (режим №2) проиллюстрировано на фиг. 6.

Отсутствие в основной вытяжной камере заявляемого кондиционера регенеративного воздухонагревателя, вызывающего энергозатраты, обеспечение нагрева вытяжного воздуха рекуператором №3 с температуры t₆=18°C до температуры t₇=70°C за счет подачи в него наружного воздуха, нагретого отходящими дымовыми газами, ранее выбрасывавшимися в атмосферу, и имеющих температуру , а также работа рекуператоров №1, 2, 3 в технически достижимом диапазоне эффективностей рекуперации теплоты обеспечивают нулевое энергопотребление на нагревание приточного воздуха в теплый период года при температуре наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁=11÷25°C.

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

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 те