Проектирование системы кондиционирования воздуха (стр. 2 из 11)
Прямоточные центральные кондиционеры обрабатывают только наружный воздух, кондиционеры с рециркуляцией обрабатывают смесь наружного и рециркуляционного (вытяжного) воздуха.
1-я рециркуляция представляет собой подмешивание рециркуляционного воздуха к наружному перед теплообменником 1-го подогрева, что значительно снижает потребление тепла на 1-й подогрев.
Рис. 2. Внешний вид центрального кондиционера
Рис. 3. Классификация центральных кондиционеров.
2-я рециркуляция представляет собой подмешивание рециркуляционного воздуха к наружному воздуху, прошедшему обработку в воздухоохладителе или камере орошения перед вентилятором. При этом отпадает необходимость включения в работу теплообменника 2-го подогрева в летний период.
Кондиционер с теплоутилизацией — это прямоточный кондиционер с центральным теплоутилизатором, в котором нет смешения потоков наружного и рециркуляционного воздуха, а передача тепла от удаляемого воздуха к наружному происходит в специальном теплообменнике.
Следует отметить, что приведенная на рис. 3. классификация центральных кондиционеров включает только основные классы этого оборудования, которые, в свою очередь, могут подразделяться:
А) по напору встроенных вентиляторов:
♦ низкого давления (до 100 кг/м2);
♦ среднего давления (от 100 до 300 кг/м2);
♦ высокого давления (выше 300 кг/м2).
Б) по времени работы:
♦ сезонные;
♦ круглогодичные.
Возможны также различные комбинированные системы на базе центральных кондиционеров.
В системах кондиционирования, совмещенных с воздушным отоплением здания или помещения и предназначенных для круглогодичной эксплуатации, устанавливается, как правило, не менее двух кондиционеров производительностью по 50% общей производительности системы, при этом секция нагрева должна иметь теплопроизводительность, достаточную для отопления помещений.
Центральные кондиционеры, работающие с рециркуляцией, комплектуются смесительной камерой, позволяющей подавать переменные объемы наружного (свежего) и рециркуляционного воздуха. В этом случае для рециркуляции воздуха рекомендуется применять самостоятельный вентилятор.
Использование в центральном кондиционере рециркуляции и теплоутилизации позволяет существенно сократить затраты тепловой энергии, связанные с обогревом воздуха в холодное время года.
Если рециркуляция воздуха недопустима в связи с технологическими особенностями обслуживаемого помещения, то применяют центральную прямоточную схему кондиционера.
1.4 Конструкция центрального кондиционера
Центральный кондиционер состоит из отдельных типовых секций, герметично соединенных между собой. Корпус кондиционера исполнен на базе каркаса из алюминиевых профилей, к которым крепятся постоянные и съемные (для доступа к агрегатам) панели. Они состоят из наружного и внутреннего оцинкованных листов, между которыми устанавливается минераловатная теплоизоляционная прокладка. С целью облегчения подхода к узлам установки предусмотрены открываемые смотровые двери или съемные панели со стороны обслуживания.
Требования к параметрам кондиционируемого воздуха лежат в основе технологической компоновки, поэтому набор секций может быть весьма разнообразен. Секции могут быть скомпонованы в двухъярусном исполнении или с учетом рельефов помещений, в которых устанавливается кондиционер. Кроме стандартных типовых компоновок существует возможность создания собственной уникальной компоновки кондиционера.
Размеры секций унифицированы и зависят, как правило, от расхода и скорости обрабатываемого в кондиционере воздуха. Среди основных секций, используемых при компоновке центрального кондиционера: секция вентиляторная, охлаждения, нагрева, увлажнения, фильтрации, шумоглушения.
1.5 Конструкция и принцип работы основных секций и отдельных агрегатов центрального кондиционера
1.5.1 Секция охлаждения
Секция охлаждения представляет собой водяной или фреоновый теплообменник-воздухоохладитель, изготовленный из медных трубок (от 4 до 8 рядов) с алюминиевыми ребрами. В качестве хладагента (рабочей среды) может быть: охлажденная вода, смесь воды и гликоля, фреон (например, R-22). Хладагент, в зависимости от типа рабочей среды, может поступать от чиллера, градирни, артезианской скважины и т.п. Коллекторы выполнены из стальной оцинкованной (или с антикоррозийным покрытием) трубы.
Входные и выходные патрубки коллектора имеют наружную резьбу. Стандартно коллекторы оснащаются дополнительными патрубками для спуска хладагента и отведения воздуха.
Распределительный и обратный коллектор фреоновых теплообменников изготавливают из медных трубок.
Патрубки коллекторов выведены наружу секции. Воздухоохладитель имеет кожух из оцинкованной стали. Кожух может быть оборудован специальными транспортными держателями, облегчающими демонтаж и транспортировку.
Оребрение трубок воздухоохладителя производится, как правило, пластинчатыми ребрами, что обеспечивает высокую теплоотдачу при низком аэродинамическом сопротивлении теплообменника. Количество рядов трубок и расстояние между ребрами, в зависимости от типоразмера секции, может быть различным.
Стандартно в секцию охлаждения устанавливается поддон для конденсатной воды, сделанный из нержавеющей листовой стали и оснащенный выведенным наружу сливным патрубком, к которому присоединяется переливной сифон, т.н. водяной затвор (поставляется, как правило, вместе с секцией охлаждения).
Водяные воздухоохладители оснащаются противозамораживающими термостатами.
На рис. 4 представлена конструкция водяного трубчатого воздухоохладителя.
Кроме холодопроизводительности и расхода хладагента, водяные воздухоохладители характеризуются следующими параметрами:
Минимальная температура рабочей среды (вода), °С +3
Максимальное рабочее давление рабочей среды, МПа 1,6
Гидравлическое сопротивление, кПа 5-30
Все водяные воздухоохладители проходят испытания на заводах-производителях при нагрузке, МПа 2,1
Фреоновые воздухоохладители характеризуются следующими параметрами:
Минимальная температура кипения фреона, °С+ 2
Максимальное рабочее давление фреона, МПа 2,2
Фреоновые воздухоохладители испытываются на прочность с нагрузкой, МПа 2,9
Рис. 4. Конструкция водяного трубчатого воздухоохладителя: 1 — кожух из оцинкованной стали; 2,3 — входной и выходной патрубки коллектора с резьбой; 4 — медные трубки с алюминиевым пластинчатым оребрением.
За секцией охлаждения в центральном кондиционере устанавливаются, как правило, при скоростях обрабатываемого воздуха выше 2,5 м/с эффективные сепараторы (каплеуловители).
На рис. 5. представлена одна из возможных конструкций каплеуловителя, собранного из специально спрофилированных пластмассовых пластин, которые вертикально размещены в кожухе из нержавеющей стали.
Скорость воздуха должна находиться в диапазоне от 2;,5 до 5,0 м/с. Потери давления при этом составят до 16 Па.
Рис.5. Профиль каплеуловителя
1.5.2 Секция нагревания
В секции воздухонагревания могут использоваться водяные, паровые или электрические нагреватели.
Конструктивно воздухонагреватели выполнены, как и воздухоохладители, из медных трубок с алюминиевым оребрением. Коллекторы и патрубки диаметром до 25 мм выполнены из медных трубок, а диаметром более 32 мм — из стальных трубок с антикоррозийным покрытием.
Стандартно коллекторы оснащаются дополнительными патрубками с резьбой, предназначенными для спуска воды и отвода воздуха. Патрубки коллекторов выведены наружу. Концы патрубков подающего и обратного коллектора также имеют резьбу.
Кожух теплообменников имеет специальные транспортные держатели, облегчающие демонтаж и транспортировку. Оребрение трубок воздухонагревателя произведено пластинчатыми ребрами с шагом от 1,6 до 4,0 мм.
Как отмечалось выше, в качестве теплоносителя могут быть использованы вода или водяной пар. Водяные воздухонагреватели испытываются на прочность с нагрузкой 2,1 МПа, паровые — с нагрузкой 1,5 МПа.
При использовании воды:
Максимальная температура воды, °С 150
Максимальное рабочее давление воды, МПа 1,6
Гидравлическое сопротивление, кПа 5-25
При использовании пара:
Максимальная температура пара, °С 185
Максимальное рабочее давление пара, МПа 1,0
Электрические нагреватели выполнены в форме прямоугольного параллелепипеда с укрепленными в корпусе греющими элементами в виде спирали или оребренных ТЭНов. Электрические нагреватели подключаются в электросети: 3/380 В/50 Гц. Такая конструкция позволяет легко демонтировать нагреватель из секции для осмотра и ремонта (предварительно нужно снять панель). Элементы нагревателя укреплены вертикально, а контакты выведены к клеммовой панели на боковой стенке корпуса нагревателя. Каждый элемент отдельно выведен к клеммовой панели, однако для ступенчатого регулирования их соединяют блоками по три штуки. Нагреватель имеет термостат безопасности, ограничивающий чрезмерный рост температуры внутри системы, а также отключение нагревателей в случае прекращения подачи воздуха.
1.5.3 Секция увлажнения
Увлажнение воздуха в центральном кондиционере осуществляется в секции оросительного увлажнения водой (форсуночной камере) или секции парового увлажнения.