Уважаемые читатели!
Этой публикацией мы начинаем цикл статей из новой книги, выпущеной компанией
Евроклимат — “Холодильное оборудование для современных центральных кондиционеров”.
Центральный кондиционер — это агрегат, который предназначен
для обработки и транспортировки воздуха, но он не является автономным, то есть
для его работы необходимы источники электропитания, источники тепла и источники
холода.
В комплексе процессов обработки воздуха в центральном
кондиционере особое место занимает процесс охлаждения воздуха, который может
быть решен совместно с влажностной обработкой в оросительных камерах или пористых
поверхностных теплообменных устройствах.
 |
| Рис. 1 |
Во многих случаях для охлаждения воздуха в центральном
кондиционере применяются поверхностные “сухие” воздухоохладители. Конструкция
этих воздухоохладителей зависит от используемого хладоносителя.
Либо это водяные теплообменники, если в качестве хладоносителя
используется вода или гликолевые смеси (рис.1). Такие 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.
 |
| Рис. 2 |
Либо это фреоновые теплообменники прямого испарения,
где в качестве хладоносителя используется фреон (хладон) (рис. 2). Фреоновые
воздухоохладители характеризуются следующими параметрами:
- Минимальная температура кипения фреона,°С —
+2. - Максимальное рабочее давление рабочей среды, МПа
— 2,2. - Фреоновые воздухоохладители испытываются на прочность
с нагрузкой, МПа — 2,9.
 |
| Рис. 3 |
Конструкция фреоновых теплообменников охладительных
секций центральных кондиционеров отличается наличием узлов распределения жидкого
фреона по трубкам теплообменника и сборными коллекторами газовой фазы фреона
для возврата в холодильную машину.
При скоростях обрабатываемого воздуха выше 2,5 м/с
за секцией охлаждения в центральном кондиционере устанавливаются, как правило,
эффективные сепараторы (каплеуловители).
 |
| Рис. 4 |
На рис. 3 представлена одна из возможных конструкций
каплеуловителя, собранного из специальных спрофилированных пластин, которые
размещены вертикально в кожухе из нержавеющей стали.
Скорость воздуха должна находиться в диапазоне от
2,5 до 5,0 м/с. Потери давления при этом составляют до 16 Па.
Способ охлаждения воздуха поверхностными воздухоохладителями оказывается весьма
эффективным и менее дорогим.
В качестве источников холода для центральных кондиционеров
с поверхностными воздухоохладителями используются холодильные машины различных
типов. Выбор типа холодильной машины зависит от многих факторов.
 |
| Рис. 5 |
Для центрального кондиционера с водяным теплообменником
в качестве источника холода используется холодильная машина — чиллер. (рис.
4) Применение этой схемы позволяет осуществить плавное регулирование температуры
подаваемого воздуха, практически не лимитировать расстояние от холодильной
машины до секции охлаждения центрального кондиционера, обеспечить хладоснабжение
нескольких кондиционеров различной мощности от одной холодильной машины и создать
наиболее “мягкие” условия ее работы при переменных нагрузках. Для обеспечения
циркуляции хладоносителя устанавливается гидравлический модуль (насос или насосная
станция).
В тех случаях, когда нет необходимости плавного регулирования
холодильной мощности, схема охлаждения воздуха может быть еще более упрощена
путем использования в воздухоохладителях непосредственно фреона, а в качестве
холодильной машины — компрессорно-конденсаторного блока (рис. 5). На соединительном
жидкостном трубопроводе необходимо установить перед входом в теплообменник
соединительный комплект, состоящий из следующих элементов: фильтр-осушитель,
смотровое стекло, электромагнитный клапан, терморегулирующий вентиль.
 |
| Рис. 6 |
Теплообменники секций охлаждения на фреоне могут быть
одно- и двухконтурными. Последние в одном корпусе объединяют два одноконтурных
теплообменника. Использование двухконтурного теплообменника с двухконтурным
компрессорно-конденсаторным блоком позволяет частично компенсировать основной
недостаток рассматриваемой схемы — регулирование холодильной мощности, т.к
можно перейти от работы в режиме Qx=max к режиму позиционного регулирования
Qx=0,5 max.
Указанный недостаток наиболее простой и наиболее дешевой
схемы холодоснабжения с фреоновым воздухоохладителем часто бывает не столь
существенным при условии правильного подбора мощности холодильной машины.
Процесс обработки воздуха в “сухом” поверхностном
воздухоохладителе происходит за счет контакта потока воздуха с поверхностью,
имеющей более низкую температуру. Допуская, что вблизи поверхности теплообмена
слой воздуха охлаждается до температуры, близкой к температуре поверхности
теплообменника, можно сказать, что в летний период эти температуры ниже температуры
точки росы и практически всегда охлаждение воздуха сопровождается конденсацией
из него влаги.
 |
| Рис. 7 |
При определении установочной мощности секции воздухоохлаждения
и холодильной машины, полученное расчетное значение холодопроизводительности
Qхол рекомендуется увеличить на 15–20% на компенсацию тепловых потерь и возможность
кратковременного повышения влажности и температуры исходного воздуха.
Большинство используемых для конструирования поверхностных
воздухоохладителей аналитических и графоаналитических методик расчета было
разработано для конкретных конструкций теплообменников, что делает эти методики
практически непригодными для расчета иных теплообменников, отличающихся плотностью
компоновки труб, высотой и степенью оребрения, материалом и др. В настоящее
время фирмы-производители имеют свои программы расчета, конструирования и компоновки
центральных кондиционеров. Расчет воздухоохладителей производится исходя из
величины требуемой холодильной мощности, скорости движения воздуха, расчетной
температуры и давления хладоносителя. На примере каталога VTS CLIMA рассмотрим
различные компоновки центральных кондиционеров. (рис. 6–9).
 |
| Рис. 8 |
На рис. 6 представлен центральный кондиционер, работающий
полностью на обработке наружного воздуха. Наружный воздух очищается от загрязнений
в секции фильтра, нагревается (зимой) в секции нагревателя (водяного или электрического)
или охлаждается (летом) в поверхностном воздухоохладителе (водяном или фреоновом)
и с помощью вентилятора подается в помещение. При такой компоновке центрального
кондиционера влажность воздуха, подаваемого в помещение, не поддерживается.
Часто для экономии энергоресурсов используют центральные
кондиционеры, работающие на смеси наружного и рециркуляционного воздуха (рис.
7).
Зимой наружный воздух смешивается с частью удаляемого
из помещения воздуха.
Далее воздух очищается в секции фильтра и нагревается
в калорифере.
Большая температура и меньшая влажность приточного
воздуха по сравнению с воздухом в помещении, позволяют покрыть потери теплоты
и снять избытки влажности, возникающие там.
Летом наружный воздух смешивается с частью удаляемого
из помещения воздуха. Полученная смесь проходит через фильтр и попадает в поверхностный
воздухоохладитель, где температура воздуха понижается. Вместе с охлаждением
происходит осушение воздуха, так как часть водяных паров конденсируется при
соприкосновении с поверхностью охладителя, имеющего температуру ниже температуры
точки росы воздуха. Далее воздух подается в помещение при помощи вентиляторной
секции.
 |
| Рис. 9 |
Попадая в помещение, воздух за счет теплоизбытков,
возникающих в помещении, нагревается. При применении такой схемы в центральном
кондиционере также не поддерживается влажностный режим в обслуживаемом помещении.
Если в обслуживаемом помещении необходимо поддерживать
и температурный и влажностный режимы, возможно применение центрального кондиционера
с секциями увлажнения. На рис. 8 показан центральный кондиционер, укомплектованный
дополнительным устройством — парогенератором.
Зимой наружный воздух очищается в секции фильтра,
подогревается в секции воздухоподогревателя, далее вентиляторная секция подает
воздух в сеть воздуховодов, по которым он поступает в помещение.
Для повышения влажности подогретого воздуха, в воздуховод,
после секции вентилятора, устанавливается парораспределительное устройство,
снабжаемое необходимым количеством пара от самостоятельного агрегата парогенератора.
Процесс увлажнения воздуха идет без изменения температуры воздуха, и воздух
подается в обслуживаемое помещение.
Летом наружный воздух очищается в секции фильтра,
охлаждается в поверхностном воздухоохладителе. Процесс охлаждения сопровождается
выпадением конденсата, так как температура поверхности теплообменника ниже
температуры точки росы охлаждаемого воздуха. Требуемые параметры приточного
воздуха достигаются в нагревателе второй ступени. При помощи вентиляторной
секции приточный воздух подается в обслуживаемое помещение.
На Рис. 9 показан центральный кондиционер с оросительной
(форсуночной) камерой, позволяющей увлажнять обрабатываемый воздух.
Зимой наружный холодный воздух очищается от загрязнений
в фильтре и нагревается в калорифере I ступени. Далее воздух увлажняется и
охлаждается в оросительной камере. Значительно увлажненный воздух поступает
в нагреватель II ступени, где происходит его нагрев при постоянном влагосодержании.
Летом наружный воздух проходит через фильтр и попадает
в “сухой” охладитель, где температура воздуха падает. Вместе с охлаждением
воздуха происходит его осушение, так как часть водяных паров конденсируется
при соприкосновении с поверхностью теплообменника, имеющего температуру ниже
температуры точки росы воздуха.
Продолжение следует…
