Система кондиционирования приточного воздуха с линией отходящих газов и каскадной рекуперацией теплоты

Система кондиционирования приточного воздуха с линией отходящих газов и каскадной рекуперацией теплоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Заявляемое решение относится к области систем кондиционирования приточного воздуха для обслуживания помещений общественных зданий. Система кондиционирования содержит линию горячего воздуха, получаемого при использовании отходящих газов от топок и сушильных агрегатов, и имеющего температуру, изменяющуюся в диапазоне t_8,9=180÷40°C, обеспечивающую многократное использование горячего воздуха для кондиционирования приточного воздуха с получением заданных параметров приточного воздуха в холодный период года.

Система кондиционирования приточного воздуха использует вытяжной воздух, поступающий в вытяжные камеры кондиционеров с параметрами: температурой t₄=16,4°C, влагосодержанием d₄=10,6 г/кг сух. возд.

Указанные параметры вытяжного воздуха получаются за пределами заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха путем адиабатического увлажнения удаляемого из помещения воздуха с параметрами: температурой t_у=22°C, относительной влажностью ϕ_у=0,5 (в долях ед.) и влагосодержанием d_у=8,4 г/кг сух. возд. при изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C относительной влажности ϕ₁=0,84 (в долях ед.) и влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 г/кг сух. возд.

Приведенные параметры наружного воздуха (температура t₁, относительная влажность ϕ₁, влагосодержание d₁) в холодный период года соответствуют климатическим условиям г. Москва обеспеченностью 0,98 при барометрическом давлении Р_бар=99500 Па.

Заявляемая система кондиционирования приточного воздуха, обеспечивает получение приточного воздуха для помещений общественных зданий с параметрами в холодный период года: температурой t₃=20°C, влагосодержанием d₃=7,9 г/кг сух. возд., относительной влажностью ϕ₃=0,53.

Применение в заявляемой системе кондиционирования приточного воздуха горячего воздуха с температурой, изменяющейся при каскадной рекуперации его теплоты в диапазоне t_8,9=180÷40°C, обеспечивает восьмикратное увеличение объемов кондиционированного приточного воздуха с заданными значениями параметров приточного воздуха и получение режимов кондиционирования, которые обеспечивают в восьми кондиционерах нулевое энергопотребление на нагревание приточного воздуха в холодный период года.

Из источников научно-технической и патентной информации известно большое количество систем кондиционирования приточного воздуха. Среди них выбраны системы кондиционирования, которые не обеспечивают нулевое энергопотребление на нагревание приточного воздуха в холодный период года при обслуживании помещений общественных зданий, что обеспечивает возможность их усовершенствования в направлении, указанном в формуле изобретения заявляемого решения.

Известна система кондиционирования приточного воздуха для производственных помещений, включающая кондиционер с трехроторной системой осушительного и испарительного охлаждения и линией дополнительной вытяжки горячего воздуха в виде отходящих дымовых газов от топок и сушильных агрегатов различных производств, описанная в статье В.Е. Воскресенского, А.М. Гримитлина «Кондиционер с NZE- DEC-системой для производственных помещений», опубликованной в научно-техническом журнале «Инженерные системы» АВОК Северо-Запад, 2016, №4, с. 60-66.

Система кондиционирования приточного воздуха, содержащая кондиционер и линию горячего воздуха, получаемого при использовании отходящих дымовых газов от топок и сушильных агрегатов, которая содержит источник горячего воздуха, входной и выпускной воздуховоды и вентилятор, кондиционер содержит верхнюю разъемную панель, приточную камеру и основную вытяжную камеру, разделенные между собой горизонтальной перегородкой с основным и дополнительным роторными каналами и размещением основного роторного канала горизонтальной перегородки на входе в приточную камеру, адсорбционный роторный регенератор, роторный рекуператор-теплообменник с инвертором, адиабатический увлажнитель приточного воздуха и адиабатический увлажнитель вытяжного воздуха. При этом адсорбционный роторный регенератор встроен в основной роторный канал горизонтальной перегородки кондиционера, а роторный рекуператор-теплообменник - в дополнительный роторный канал горизонтальной перегородки и имеют противоположно направленные линии притока и основной вытяжки кондиционера. Адиабатический увлажнитель приточного воздуха размещен на выходе из приточной камеры, а адиабатический увлажнитель вытяжного воздуха - в основной вытяжной камере, на входе в роторный рекуператор-теплообменник. Приточная камера содержит входной и выпускной патрубки, вентилятор, установленный на выходе из роторного рекуператора-теплообменника. Основная вытяжная камера содержит входной и выпускной патрубки, вентилятор, установленный на выходе из камеры. Кондиционер также содержит дополнительную вытяжную камеру горячего воздуха и разъем в верхней разъемной панели кондиционера, размещенный между основным и дополнительным роторными каналами горизонтальной перегородки. Дополнительная вытяжная камера горячего воздуха размещена над верхней разъемной панелью кондиционера, герметично установлена на ней, и содержит входной и выпускной патрубки, дополнительный роторный рекуператор-теплообменник, который встроен в разъем верхней разъемной панели кондиционера, имеет противоположно направленные линии основной вытяжки и горячего воздуха и обеспечивает требуемый перепад температур вытяжного воздуха на входе в адсорбционный роторный регенератор и выходе из роторного рекуператора-теплообменника, и совместно с адсорбционным роторным регенератором, роторным рекуператором-теплообменником и адиабатическими увлажнителями приточного и вытяжного воздуха образуют трехроторную систему осушительного и испарительного охлаждения - Desiccative and Evaporative Cooling (DEC). Кондиционер-прототип предназначен для обслуживания производственных помещений с получением влажного приточного воздуха и обеспечивает нулевое энергопотребление - Zero Energy (ZE) при нагревании и охлаждении приточного воздуха и околонулевое энергопотребление - Nearly Zero Energy (NZE) в DEC-системе при температуре горячего воздуха в линии горячего воздуха, изменяющейся в диапазоне .

Несмотря на большое количество совпадающих признаков прототипа и заявляемого решения, отсутствие в прототипе отличительных признаков последнего не обеспечивает получение технического результата, заключающегося в расширении функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха по следующим причинам.

Система кондиционирования приточного воздуха, принятая за прототип, имеет функциональные ограничения, которые не позволяют:

1. Обеспечивать нулевое энергопотребление на нагревание приточного воздуха в холодный период года до конечной температуры t₅=20°C, относительной влажности ϕ₅=0,53 влагосодержания d₅=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха, удаляемого из помещения t₆=22°C, относительной влажности ϕ₆=0,5, влагосодержания d₆=8,4 г/кг сух. возд., температуре вытяжного горячего воздуха t₁₂=180÷40°C, подаваемого на вход кондиционера при изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, относительной влажности ϕ₁=0,84, влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 г/кг сух. возд.

2. Обеспечивать глубокую утилизацию тепла горячего воздуха и восьмикратное его использование с температурой, изменяющейся в линии горячего воздуха в широком диапазоне t₁₂=180÷40°C для получения кондиционированного приточного воздуха в восьми последовательно расположенных кондиционерах с температурой t₅=20°C, относительной влажностью ϕ₅=0,53, влагосодержанием d₅=7,9 г/кг сух. возд., при температуре вытяжного воздуха t₆=22°C, влагосодержании d₆=8,4 г/кг сух. возд., и изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, относительной влажности ϕ₁=0,84 (в долях ед.) и влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 г/кг сух. возд. при нулевом энергопотреблении на нагревание приточного воздуха, что снижает энергетическую эффективность системы кондиционирования приточного воздуха.

По п. 1 недостатков системы кондиционирования приточного воздуха - прототипа

Система кондиционирования приточного воздуха, принятая за прототип, может обеспечить нулевое энергопотребление в холодный период года на нагревание приточного воздуха только при получении влажного приточного воздуха с температурой t₅=15°C, относительной влажностью ϕ₅=0,868÷0,832, влагосодержанием d₅=9,25÷8,86 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха из производственного помещения t₆=18°C, относительной влажности ϕ₆=0,5, влагосодержании d₆=6,42 г/кг сух. возд., температуре горячего воздуха t₁₂=80÷90°C и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°C и влагосодержания d₁=6,34÷0,194 г/кг сух. возд.

Указанные параметры приточного воздуха, получаемые в кондиционере-прототипе, в холодный период года не соответствуют параметрам приточного воздуха для помещений общественных зданий, получаемых в заявляемом кондиционере.

По п. 2 недостатков системы кондиционирования приточного воздуха, принятой за прототип

Система кондиционирования приточного воздуха, принятая за прототип, при температуре горячего воздуха t₁₂=80÷90°C, подаваемого на вход дополнительной вытяжной камеры кондиционера, имеет низкие значения температуры на выходе из нее t₁₃<(70÷80)°C, которые не позволяют вторично использовать отработанный горячий воздух для кондиционирования приточного воздуха в трехроторном кондиционере. Восьмикратное использование горячего воздуха может быть получено только при последовательном пропускании горячего воздуха с температурой t₁₂=180°C через дополнительные вытяжные камеры семи установленных в ряд трехроторных кондиционеров и одного двухроторного кондиционера с подачей на вход в его дополнительную вытяжную камеру горячего воздуха с остаточной температурой , обеспечивающего семикаскадную рекуперацию его теплоты и получение приточного воздуха в восьми кондиционерах с заданными параметрами в холодный период года при нулевом энергопотреблении на нагревание приточного воздуха (далее ZE-нагревание приточного воздуха).

Задача создания системы кондиционирования приточного воздуха с линией горячего воздуха и каскадной рекуперацией его теплоты, обеспечивающей глубокую утилизацию тепла горячего воздуха и образование в кондиционерах системы ZE-нагревания приточного воздуха до заданных значений температуры, влагосодержания и относительной влажности в помещениях общественных зданий, на осуществление которых направлено заявляемое решение, состояла в дальнейшем усовершенствовании известной системы кондиционирования приточного воздуха для производственных помещений с кондиционером, имеющим трехроторную DEC-систему и линию горячего воздуха, полученного с использованием отходящих дымовых газов от топок и сушильных агрегатов различных производств и получении технического результата - расширение функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха.

Расширение функциональных возможностей заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха предусматривает.

1. Обеспечение нулевого энергопотребления на нагревание приточного воздуха в холодный период года в кондиционерах системы кондиционирования приточного воздуха до конечной температуры t₃=20°C, относительной влажности ϕ₃=0,53 и влагосодержания d₃=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха t₄=16,4°C, влагосодержании d₄=10,6 г/кг сух. возд., температуре горячего воздуха, изменяющейся в линии горячего воздуха трехроторных кондиционеров в диапазоне t_8,9=180÷40°C, при изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, относительной влажности ϕ₁=0,84, влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 г/кг сух. возд.

2. Обеспечение восьмикратного использования горячего воздуха с температурой, изменяющейся в линии горячего воздуха трехроторных кондиционеров в диапазоне t_8,9=180÷40°C для получения кондиционированного приточного воздуха в восьми кондиционерах с температурой t₃=20°C, относительной влажностью ϕ₃=0,53 и влагосодержанием d₃=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха на входах в вытяжные камеры кондиционеров t₄=16,4°C, влагосодержании d₄=10,6 г/кг сух. возд., и изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, относительной влажности ϕ₁=0,84 (в долях ед.) и влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 г/кг сух. возд. при нулевом энергопотреблении на нагревание приточного воздуха.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что система кондиционирования приточного воздуха с линией горячего воздуха и каскадной рекуперацией теплоты, содержащая кондиционер и линию горячего воздуха, которая содержит источник горячего воздуха, входной и выпускной воздухрводы, кондиционер содержит нижнюю панель, верхнюю разъемную панель, приточную камеру и основную вытяжную камеру, разделенные между собой горизонтальной перегородкой с основным и дополнительным роторными каналами и размещением основного роторного канала горизонтальной перегородки на входе в приточную камеру, роторный рекуператор-теплообменник с инвертором и адсорбционный роторный регенератор, встроенные в роторные каналы горизонтальной перегородки кондиционера, приточная и основная вытяжная камеры содержат входные и выпускные патрубки, кроме этого кондиционер содержит дополнительную вытяжную камеру горячего воздуха с входным и выпускным патрубками, контроллер, а верхняя разъемная панель кондиционера содержит разъем, размещенный между основным и дополнительным роторными каналами горизонтальной перегородки кондиционера, входной воздуховод линии горячего воздуха соединен на входе с источником горячего воздуха, отличающаяся тем, что система кондиционирования приточного воздуха содержит от четырех до восьми кондиционеров, линия горячего воздуха содержит от трех до семи промежуточных воздуховодов, роторные рекуператоры-теплообменники кондиционеров встроены в основные роторные каналы горизонтальных перегородок, адсорбционные роторные регенераторы встроены в дополнительные роторные каналы горизонтальных перегородок и содержат инверторы, при этом роторные рекуператоры-теплообменники и адсорбционные роторные регенераторы герметично установлены между нижними панелями и верхними разъемными панелями кондиционеров, кондиционеры содержат верхние замыкающие панели, выполненные двумя конфигурациями с возможностью их герметичного встраивания в разъемы верхних разъемных панелей кондиционеров, верхняя замыкающая панель первой конфигурации выполнена с входным патрубком дополнительной вытяжной камеры горячего воздуха, а верхняя замыкающая панель второй конфигурации - с роторным каналом, обеспечивающие возможность выполнения кондиционеров двухроторным и трехроторными, в двухроторном кондиционере в разъем верхней разъемной панели герметично встроена верхняя замыкающая панель первой конфигурации, а в трехроторных кондиционерах в разъемы верхних разъемных панелей герметично встроены верхние замыкающие панели второй конфигурации, двухроторный кондиционер содержит вертикальную поперечную перегородку, дополнительная вытяжная камера горячего воздуха двухроторного кондиционера размещена над горизонтальной перегородкой кондиционера с охватом основного роторного канала горизонтальной перегородки и разделена с основной вытяжной камерой вертикальной поперечной перегородкой, которая размещена между выпускным патрубком основной вытяжной камеры и входным патрубком дополнительной вытяжной камеры горячего воздуха и герметично установлена по контуру примыкания, дополнительная вытяжная камера горячего воздуха трехроторного кондиционера содержит дополнительный роторный рекуператор-теплообменник с инвертором, размещена над верхней замыкающей панелью второй конфигурации и герметично установлена на ней, дополнительный роторный рекуператор-теплообменник встроен в роторный канал верхней замыкающей панели второй конфигурации, при этом один из кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха выполнен двухроторным, а выпускной патрубок его дополнительной вытяжной камеры соединен с выпускным воздуховодом линии горячего воздуха, кондиционеры системы кондиционирования приточного воздуха попарно установлены навстречу входными патрубками основных вытяжных камер с обеспечением возможности соединения их раздающими тройниками вытяжного воздуха, при содержании в системе кондиционирования приточного воздуха четырех кондиционеров входной воздуховод линии горячего воздуха на выходе соединен с входным патрубком дополнительной вытяжной камеры горячего воздуха четвертого кондиционера, а при содержании восьми кондиционеров - с входным патрубком дополнительной вытяжной камеры горячего воздуха восьмого кондиционера, промежуточные воздуховоды линии горячего воздуха последовательно соединены на входах с выпускными патрубками дополнительных вытяжных камер горячего воздуха и на выходах с входными патрубками дополнительных вытяжных камер кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха, обеспечивающих в трехроторных кондиционерах системы кондиционирования приточного воздуха рекуперацию требуемого количества теплоты горячего воздуха дополнительных вытяжных камер дополнительными роторными рекуператорами-теплообменниками с ее передачей вытяжному воздуху основных вытяжных камер на вход в роторные рекуператоры-теплообменники с обеспечением защиты их от замораживания и последующей передачей этой теплоты роторными рекуператорами-теплообменниками приточному воздуху на вход в адсорбционные роторные регенераторы и в двухроторном кондиционере системы кондиционирования приточного воздуха рекуперацию теплоты горячего воздуха дополнительной вытяжной камеры роторным рекуператором-теплообменником с обеспечением защиты его от замораживания, передачей этой теплоты приточному воздуху на вход в адсорбционный роторный регенератор и образованием ZE-нагревания приточного воздуха в кондиционерах системы кондиционирования приточного воздуха при температуре горячего воздуха на входе в дополнительную вытяжную камеру двухроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха не более 40°C и перепадах температур горячего воздуха на входах и выходах дополнительных вытяжных камер трехроторных кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха не более 20°C, обеспечивающие глубокую утилизацию тепла горячего воздуха.

Технический результат заявляемого изобретения обеспечивается всей совокупностью существенных признаков.

Доказательство существенности отличий заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха с линией горячего воздуха и каскадной рекуперацией теплоты и связь отличительных признаков с достигаемым техническим результатом раскрывается в следующем порядке.

1. Расширение функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха в виде обеспечения нулевого энергопотребления на нагревание приточного воздуха в холодный период года в кондиционерах до конечной температуры t₃=20°C, относительной влажности ϕ₃=0,53 и влагосодержания d₃=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха t₄=16,4°C, и влагосодержании d₄=10,6 г/кг сух. возд., температуре горячего воздуха, изменяющейся в линии горячего воздуха трехроторных кондиционеров в диапазоне t_8,9=180÷40°C, подаваемого на вход кондиционеров, при изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, относительной влажности ϕ₁=0,84, влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 г/кг сух. возд.

2. Расширение функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха в виде обеспечения восьмикратного использования горячего воздуха с температурой, изменяющейся в линии горячего воздуха трехроторных кондиционеров в диапазоне t_8,9=180÷40°C для получения кондиционированного приточного воздуха в восьми кондиционерах с температурой t₃=20°C, относительной влажностью ϕ₃=0,53 и влагосодержанием d₃=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха t₄=16,4°C, влагосодержании d₄=10,6 г/кг сух. возд. и изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, относительной влажности ϕ₁=0,84 и влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 г/кг сух. возд. при нулевом энергопотреблении на нагревание приточного воздуха.

Для обоснования полученного технического результата в табл. 1 приведены алгоритмы расчета параметров наружного, приточного, вытяжного воздуха и горячего воздуха, обеспечивающие в холодный период года в заявляемой системе кондиционирования получение приточного воздуха с конечной температурой t₃=20°C, относительной влажностью ϕ₃=0,53 и влагосодержанием d₃=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха t₄=16,4°C, влагосодержании d₄=10,6 г/кг сух. возд. при использовании тепловой энергии горячего воздуха в восьми кондиционерах и нулевом энергопотреблении - Zero Energy (ZE) в них на нагревание приточного воздуха, полученные для климатических условий г. Москва (режимы 1-8), которые представлены на фиг. 7-14).

Обоснование значений параметров вытяжного воздуха на входе в основную вытяжную камеру кондиционера (t₄=16,4°C и d₄=10,6 г/кг сух. возд.) приведено в табл. 2.

Расширение функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха в виде обеспечения нулевого энергопотребления на нагревание приточного воздуха в холодный период года в кондиционерах системы кондиционирования приточного воздуха до конечной температуры t₃=20°C, относительной влажности ϕ₃=0,53 и влагосодержания d₃=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха, t₄=16,4°C и влагосодержании d₄=10,6 г/кг сух. возд., температуре горячего воздуха, изменяющейся в линии горячего воздуха трехроторных кондиционеров в диапазоне t_8,9=180÷40°C,

Таблица 1

Алгоритмы расчета параметров наружного, приточного, вытяжного воздуха и горячего воздуха, обеспечивающие в холодный период года в заявляемой системе кондиционирования получение приточного воздуха с конечной температурой t₃=20, относительной влажностью ϕ₃=0,53, и влагосодержанием d₃=7,9 г/кг сух. возд., при температуре вытяжного воздуха t₄=16,4°C, влагосодержании d₄=10,6 г/кг сух. возд. при использовании тепловой энергии горячего воздуха в восьми кондиционерах и нулевом энергопотреблении в них на нагревание приточного воздуха (режимы 1-8) (климатические условия г. Москва).

Рассматривать совместно с фиг. 7-14

подаваемого на вход кондиционеров, при изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, относительной влажности ϕ₁=0,84 и влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 г/кг сух. возд.) достигается следующими преимуществами заявляемого решения перед прототипом.

1. Адсорбционные роторные регенераторы (рекуператоры №2) в кондиционерах заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха содержат инверторы, встроены в дополнительные роторные каналы горизонтальных перегородок кондиционеров и обеспечивают на выходе из них получение требуемого постоянного значения влагосодержания приточного воздуха d₃=7,9 г/кг сух. возд. при влагосодержании вытяжного воздуха d₄=10,6 г/кг сух. возд. (табл. 1, п. 11) на входе в рекуператор №2 и переменных значениях влагосодержания приточного воздуха d₂=d₁ на входе в рекуператор №2 в холодный период года при t₁=10÷(-30)°C; ϕ₁=0,84 d₁=6,51÷0,2 г/кг сух. возд. (табл. 1, п. 3).

При этом эффективность рекуперации влаги рекуператором №2, определяемая по формуле (табл. 1, п. 18) при d₃=7,9 г/кг сух. возд. и d₄=10,6 г/кг сух. возд. составит для холодного периода года (ϕ₁=0,84):

- при t₁=10°C, d₂=d₁=6,51 г/кг сух. возд.;

; (табл. 1, п. 18)

- при t₁=(-30)°C, d₂=d₁=0,2 г/кг сух. возд.

(табл. 1, п. 18).

При применении в кондиционере заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха адсорбционного роторного регенератора Woods значения эффективности рекуперации теплоты приточного воздуха составят для холодного периода года (табл. 1, п. 19):

- при t₁=10°C, ; ;

- при t₁=-30°C, ; .

При использовании обратного алгоритма расчета температура приточного воздуха на входе в рекуператор №2, определяемая по формуле

(табл. 1, п. 20) при t₃=20°C составит для холодного периода года при t₄=16,4°C:

- при t₁=10°C и

;

- при t₁=-30°C и

.

При прямом алгоритме расчета температура вытяжного воздуха на выходе из рекуператора №2, определяемая по формуле (15)

(табл. 1, п. 21) составит для холодного периода года при t₄=16,4°C:

- при t₁=10°C, и t₂=21,8°C

t ₅=16,4-0,33(16,4-21,8)=18,2°C;

- при t₁=-30°C, и t₂=29,7°C

t ₅=16,4-0,73(16,4-29,7)=26,1°C.

2. Дополнительные роторные рекуператоры-теплообменники трехроторных кондиционеров, встроенные в роторные каналы верхних замыкающих панелей второй конфигурации рекуперируют требуемое количество теплоты горячего воздуха дополнительных вытяжных камер и обеспечивают нагревание вытяжного воздуха на перепад температур

Δt^6,5=t₆-t₅=20°C (табл. 1, п. 22).

При этом в семи трехроторных кондиционерах температура вытяжного воздуха на входе в роторные рекуператоры-теплообменники, определяемая как t₆=t₅+Δt^6,5 (табл. 1, п. 23) составит:

- при t₁=10°C, t₅=18,2°C

t ₆=18,2+20=38,2°C

- при t₁=-30°C, t₅=26,1°C

t ₆=26,1+20=46,1°C.

При этом обеспечивается выполнение условия защиты роторных рекуператов-теплообменников от замораживания при температуре наружного воздуха t₁=-30°C

t ₁+t₆>[t_Σ]=5°C

где [t_Σ]=5°C - суммарная температура потоков наружного и вытяжного воздуха на входах в роторный рекуператор, ниже которой имеется опасность замораживания ротора (по данным компании Hoval)

При t₁ = -30°C и t₆=46,1°C условие отсутствия замораживания ротора имеет вид (-30+46,1)=16,1>[t_Σ]=5°C.

3. Заявляемая система кондиционирования приточного воздуха с линией горячего воздуха и каскадной рекуперацией теплоты компонуется из четырех или восьми кондиционеров в зависимости от температуры горячего воздуха в линии горячего воздуха t₈, °C, поступающего в дополнительную вытяжную камеру трехроторного кондиционера:

- при t₈=100°C система кондиционирования приточного воздуха компонуется из четырех кондиционеров (одного двухроторного и трех трехроторных кондиционеров);

- при t₈=180°C система кондиционирования приточного воздуха компонуется из восьми кондиционеров (одного двухроторного и семи трехроторных кондиционеров).

Заявляемая система кондиционирования приточного воздуха обеспечивает глубокую рекуперацию теплоты горячего воздуха в линии горячего воздуха и широкий диапазон температур горячего воздуха, подаваемого на вход в дополнительные вытяжные камеры:

а) трехроторных кондиционеров:

- t₈=100÷60°C - при четырех кондиционерах в системе кондиционирования приточного воздуха;

- t₈=180÷60°C - при восьми кондиционерах в системе кондиционирования приточного воздуха.

б) двухроторного кондиционера t₆=40°C при четырех и восьми кондиционерах в системе кондиционирования приточного воздуха.

Минимальная температура горячего воздуха, равная t₆=40°C, подается на двухроторный кондиционер (фиг. 7). Температура t₆=40°C обеспечивает в двухроторном кондиционере выполнение условия отсутствия замораживания ротора при t₁ = -30°C

t ₁+t₆>[t_Σ]=5°C

-30+40=10>[t_Σ]=5°C. Максимальное значение диапазона температур горячего воздуха, равное , определялось из условия технической возможности изготовления роторных рекуператоров, обеспечивающих их работоспособность при , и проверялось из выражения

,

где Δt^8,9=t₈-t₉=Δt^6,5=20°C.

Тогда .

Эффективность рекуперации теплоты горячего воздуха дополнительным роторным теплообменником, определяемая по формуле (33)

для трехроторных кондиционеров, установленных в системе кондиционирования приточного воздуха, составит:

а) для кондиционера при t₈=60°C:

- при t₁=10°C, t₅=18,2°C, t₆=38,2°C

(табл. 1, п. 32)

- при t₁ = -30°C, t₅=26,1°C, t₆=46,1°C

(табл. 1, п. 32)

б) для кондиционера при t₈=100°C:

- при t₁=10°C, t₅=18,2°C, t₆=38,2°C

(табл. 1, п. 32)

- при t₁=-30°C, t₅=26,1°C, t₆=46,1°C

(табл. 1, п. 32)

в) для кондиционера при t₈=180°C

- при t₁=10°C, t₅=18,2°C, t₆=38,2°C

(табл. 1, п. 32)

- при t₁=-30°C, t₅=26,1°C, t₆=46,1°C

(табл. 1, п. 32)

Эффективность рекуперации теплоты роторным рекуператором-теплообменником (рекуператором №1) в двухроторном кондиционере, определяемая по формуле (19)

при t₆=40°C составит:

- при t₁=10°C, t₂=21,8°C

(табл. 1, п. 25)

- при t₁=-30°C, t₂=29,7°C

(табл. 1, п. 25).

Эффективность рекуперации теплоты роторным рекуператором-теплообменником (рекуператором №1) в трехроторных кондиционерах определяемая по формуле (19)

составит:

- при t₁=10°C, t₂=21,8°C, t₆=38,2°C

(табл. 1, п. 26)

- при t₁=-30°C, t₂=29,7°C, t₆=46,1°C

(табл. 1, п. 26)

Значения параметров воздушных потоков по зонам, нанесенные на принципиальные схемы кондиционеров заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха, представлены на фиг. 7-14.

Отсутствие в основных вытяжных камерах кондиционеров заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха регенеративных воздухонагревателей, вызывающих энергозатраты, обеспечение нагрева вытяжного воздуха рекуператорами №3 трехроторных кондиционеров с температуры t₅=18,2÷26,1°C до температуры t₆=38,2÷46,1°C в холодный период года за счет наличия в системе кондиционирования приточного воздуха линии горячего воздуха, а также работа рекуператоров №1, №2 и №3 в технически достижимом диапазоне эффективностей рекуперации теплоты и влаги (для рекуператора №2) обеспечивает нулевое энергопотребление в кондиционерах на нагревание приточного воздуха в холодный период года до конечной температуры t₃=20°C, относительной влажности ϕ₃=0,53, влагосодержания d₃=7,9 г /кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха, t₄=16,4°C, влагосодержания d₄=10,6 г /кг сух. возд., температуре горячего воздуха, изменяющейся в линии горячего воздуха трехроторных кондиционеров в диапазоне t_8,9=180÷40°C, подаваемого на вход кондиционеров при изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, относительной влажности ϕ₁=0,84, влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 г /кг сух. возд.

Расширение функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха в виде обеспечения восьмикратного использования горячего воздуха с температурой, изменяющейся в линии горячего воздуха трехроторных кондиционеров в диапазоне t_8,9=180÷40°C для получения кондиционированного приточного воздуха в восьми кондиционерах с температурой t₃=20°C, относительной влажности ϕ₃=0,53 и влагосодержания d₃=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха t₄=16,4°C, влагосодержании d₄=10,6 г/кг сух. возд. и изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, относительной влажности ϕ₁=0,84, влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 г /кг сух. возд. при нулевом энергопотреблении на нагревание приточного воздуха.

1. Во всех восьми кондиционерах заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха при постоянных параметрах вытяжного воздуха (температуре t₄=16,4°C, влагосодержании d₄=10,6 г/кг сух. возд.) и изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C и влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2