Устройство для автоматического регулирования температуры "точки росы" в кондиционере. Секция увлажнения Секции нагрева воздуха

Страница 2 из 6

1.2. Качественное регулирование СКВ

1.2.1. Автоматизация прямоточных СКВ

В технике кондиционирования применяют количественное и качественное регулирование. При количественном регулировании требуемое состояние воздуха достигается путем изменения расхода воздуха при постоянных его параметрах. Количественное регулирование применяется в многозональных системах, а в однозональных — качественное. Для получения оптимальных параметров СКВ могут использоваться оба указанных метода.

Поддержание температуры осуществляется по датчикам, располагаемым в обслуживаемом помещении. Влажность может регулироваться по влажности воздуха в помещении (прямое регулирование) или по температуре точки росы воздуха после камеры орошения (косвенное регулирование).

При регулировке влажности по температуре точки росы необходимо в линию обработки воздуха ставить два нагревателя ВН1 и ВН2 (рис. 1.2). Воздух нагревается, доводится в камере орошения ОК до параметров, близких к температуре точки росы приточного воздуха. Датчик температуры Т2, установленный после камеры орошения, регулирует мощность первого воздухонагревателя так, чтобы температура воздуха после камеры орошения (ϕ= 95 %) стабилизировалась в области точки росы.

Воздухонагреватель второго подогрева, установленный после камеры орошения, доводит до необходимой температуры приточный воздух.

Таким образом, косвенное регулирование влажности приточного воздуха осуществляется терморегуляторами без прямого измерения влажности.

При комбинированном регулировании влажности воздуха сочетают прямое и косвенное регулирование. Такой метод используется в системах кондиционирования, имеющих обводной канал вокруг камеры орошения, и называется методом оптимальных режимов.

На рис. 1.3 показана термодинамическая модель прямоточной системы кондиционирования. Синим цветом показаны годовые пределы изменения параметров наружного воздуха. Нижняя предельная точка наружного воздуха в холодный период обозначенаНзм, а для теплого — Нл. Множество состояний

воздуха в рабочей зоне обозначено многоугольником Р1Р2Р3Р4 (зона Р), а множество допустимых состояний приточного воздуха — П1П2П3П4 (зона П).

В холодный период наружный воздух с параметрами Нзм необходимо довести до одной из точек множества П. Очевидно, что минимальные затраты (кратчайший путь) будут в том случае, если В этом случае наружный воздух необходимо нагреть в подогревателе первого подогрева (ВН1, рис. 1.3) до точки H ’зм, увлажнить адиабатно по линии H ’зм→Кзм при hк зм = const, а затем нагреть подогревателем второго подогрева ВН2 до температуры точки П3 (процесс Hзм→H ’зм→Кзм→П3). При адиабатическом процессе увлажнения воздух увлажняется до 95-98 %. Точка Кзм, находящаяся на пересечении линии d3 и кривой относительной влажности 95-98 %, есть точка росы приточного воздуха П3.

Максимальная теплопроизводительность воздухонагревателя первого подогрева ВН1 должна быть

а воздухонагревателя ВН2

где G — расход воздуха, кг/ч.

По мере повышения температуры наружного воздуха интенсивность нагрева ВН1 будет уменьшаться, но последовательность обработки воздуха сохранится (H1→H ’1→Кзм→П3). При достижении наружным воздухом энтальпии hн > hк зм необходимость подогревателя первого подогрева ВН1 отпадает. В этом случае наружный воздух нужно только увлажнить и подогреть в ВН2. Очевидно, что кратчайший путь обработки воздуха будет H ’зм→Кзм→П3 или, например, Hпер→Кпер→П5. При дальнейшем увеличении температуры наружного воздуха точка П5 будет передвигаться по линии П3П2П1 и достигнет точки П1, которая сигнализирует о необходимости перехода на обработку воздуха по технологии теплого периода. Диапазон температур наружного воздуха в границах изменения энтальпии от hк зм до hкл есть переходной период.

Можно исключить второй подогрев за счет смешивания части нагретого наружного воздуха с увлажненным воздухом после камеры орошения (рис. 1.4).

В этом случае наружный воздух нагревают до точки H ’’зм, увлажняют в оросительной камере (H ’’зм→К ’’зм) до 95 %, а затем смешивают нагретый воздух с увлажненным воздухом в таком соотношении, чтобы точка смеси совпала с точкой П3. Эта операция может выполняться по датчику температуры, либо по датчику влажности после камеры смешения.

Самый простой способ увлажнения — использование парогенераторов. В этом случае нагрев производят первым подогревателем до точки П ’3 , а затем увлажняют по изотерме до точки П3. Однако применение парогенераторов экономически невыгодно из-за большого потребления электроэнергии. Применение сотового увлажнителя дает значительное снижение энергопотребления. Так, потребляемая мощность на увлажнение в относительных единицах составляет:

увлажнение в оросительной камере — 5;

паровое увлажнение — 80;

сотовое увлажнение — 1.

В теплый период предельные параметры наружного воздуха — точка Нл (рис. 1.3). Очевидно, что минимальные затраты при переходе из точки Нл к зоне П будут в том случае, если выбрать конечную точку П1. Воздух с параметрами Нл необходимо подвергнуть охлаждению и осушению. Этот процесс можно реализовать с помощью холодильной машины (процесс Нл→П1) или камеры орошения. В последнем случае воздух охлаждается за счет холодной воды камеры орошения и осушается по линииНл→Kл, а затем подогревается в ВН2 по линии Kл→П1 .

Для реализации всех периодов работы кондиционера необходимо после камеры орошения установить два датчика температуры: один (Т3), настроенный на температуру точки росы холодного периода tк зм, второй (Т2) — на температуру tкл точки росы теплого периода.

Датчик Т3 в холодный период, регулируя теплопроизводительность нагревателя ВН1, обеспечивает подогрев воздуха до энтальпии hк зм и адиабатическое увлажнение воздуха в камере орошения до влагосодержания приточного воздуха d3. Терморегулятор ТС4, датчик которого расположен в помещении, стабилизирует температуру второго воздухонагревателя ВН2, обеспечивая температуру приточного воздуха, равную tП3. Таким образом, совместные действия двух терморегуляторов ТС3 и ТС4обеспечивают состояние приточного воздуха П3.

В переходной период воздухонагреватель ВН1 выключается. Наружный воздух поступает в камеру орошения. По сигналам датчика Т3 регулируется мощность подогревателя ВН2, что выводит параметры приточного воздуха в точку П5, находящуюся на линии П3П2П1.

Регулировка параметров воздуха в теплый период осуществляется с помощью датчикаТ2, установленного после камеры орошения. Этот датчик через регулятор поддерживает расход холодной воды через камеру орошения таким образом, чтобы температура воды в камере орошения обеспечила процесс Нл→Kл. Регулятор ТС4, расположен в помещении, регулирует производительность нагревателя, нагревая воздух до tП1. Таким образом, в теплый период требуемое состояние приточного воздуха достигается терморегуляторами ТС2 и ТС4.

В режиме регулирования влажности по точке росы приточного воздуха происходит некоторое колебание влажности воздуха. Однако температура поддерживается терморегулятором ТС4 достаточно точно.

1.2.2. Автоматизация СКВ с рециркуляцией воздуха

На рис. 1.5 представлена схема центрального кондиционера с рециркуляцией воздуха. С целью уменьшения потерь тепла (холода) часть удаляемого воздуха поступает в камеру смешения (КС), где смешивается со свежим приточным воздухом. Температура смешанного воздуха определяется температурой наружного и удаляемого воздуха, а также их количеством.

Регулировка количества смешанного и приточного воздуха производится с помощью трех заслонок: приточной (ПЗ), вытяжной (ВЗ) и рециркуляционной (РЗ). Заслонки в приточном и вытяжном каналах должны работать синфазно, а в рециркуляционномканале — противофазно относительно вытяжной и приточной. Это позволяет реализовать любую степень рециркуляции от 0 до 100 %. При полностью открытых приточной и вытяжной заслонках и полностью закрытой рециркуляционной заслонке система превращается в прямоточную (степень рециркуляции 0 %). При полностью закрытых приточной и вытяжной заслонках и полностью открытой рециркуляционной заслонке степень рециркуляции составит 100 %.

Общий расход воздуха Gоб определяют по расчетному количеству, необходимому для ассимиляции тепло- и влагоизбытков. Минимальное количество наружного воздуха Gн определяется расчетом для ассимиляции вредных паров и газов или обеспечения санитарных норм. Тогда масса рециркуляционного воздуха Gр определится как Gр = Gоб - Gн.

В холодный период (рис. 1.6) наружный воздух Gн смешивается с рециркуляционным, полученная смесь догревается в воздухонагревателе первого подогрева до энтальпии hк зм, затем в камере орошения подвергается адиабатическому увлажнению до состояния Kзм и в возду хонагревателе ВН2 доводится до температуры точки П3. Последовательность обработки воздуха следующая: Hзм + Уз = Cну→C ’ну→Кзм→П3 . Влагосодержание воздуха регулируется терморегулятором ТС3, датчик которого установлен после камеры орошения. Регулировка производится таким образом, чтобы воздух на выходе нагревателя первого подогрева имел энтальпию hк зм. Адиабатное увлажнение доводит влагосодержание воздуха до состояния Kзм.

Терморегулятор ТС4, датчик которого находится в помещении, регулирует тепло-производительность воздухонагревателя второго подогрева, обеспечивая температуру приточного воздуха tпз. Максимальная тепло-производительность воздухонагревателя первого подогрева

а воздухонагревателя второго подогрева

По мере перемещения точки Нзм в сторону изоэнтальпы hну уменьшается мощность нагревателя первого подогрева ВН1. В момент, когда точка Н окажется на линии hну потребность в ВН1 отпадает. Состояние воздуха от hзм до hну называется первым холодным режимом. Уменьшение мощности подогревателя ВН1 до нуля есть сигнал к переходу на второй холодный режим, находящийся между энтальпиями hну и hк зм. В этот период наружный воздух смешивается с удаляемым, смесь подвергается адиабатному увлажнению в камере орошения до состояния hзм, после чего подогревается нагревателем ВН2 до состояния П3 (процесс Hзм2 + Уз = C ’’ну→Кзм→П3).

Влагосодержание приточного воздуха регулируется терморегулятором ТС5, датчик которого Т5 расположен после камеры орошения. Регулятор воздействует на воздушные клапаны, регулирующие расход наружного и рециркуляционного воздуха, обеспечивая их пропорции, при которых энтальпия смеси равна hк зм. В схеме рис. 1.5 принципиально вместо датчиков Т2, Т3 и Т5 можно использовать один датчик.

По мере перемещения точки Hзм в сторону изоэнтальпы hк зм расход циркуляционного воздуха уменьшается. Полное закрытие клапана рециркуляции является сигналом для перевода системы на переходной режим. Состояние наружного воздуха между энтальпиями hк зм и hкл есть переходной режим. В этот период наружный воздух (Нпер) увлажняется адиабатически и догревается в нагревателе ВН2. Температура точки росы приточного воздуха изменяется от tк зм до tкл. Температура приточного воздуха изменяется по линии П3П2П1. Влагосодержание приточного воздуха определяется состоянием наружного воздуха. Температура приточного воздуха регулируется терморегулятором ТС4, который воздействует на производительность воздухонагревателя ВН2.

Первый теплый режим охватывает состояние наружного воздуха между изоэнтальпиями hпз и hУ1. В этом диапазоне используется только наружный воздух без рециркуляции. Обработка воздуха заключается в охлаждении в камере орошения с последующим нагревом в подогревателе ВН2 (процесс Нл1→Ккл→П1). Для охлаждения воздуха до состояния Ккл терморегулятор ТС2 управляет клапаном, регулирующим температуру воды, подаваемой в камеру орошения. Этим регулируется влагосодержание приточного воздуха. Возможно также политропное охлаждение из точки Нл1 к точке П1 с помощью косвенного охлаждения холодильной машиной.

Если энтальпия наружного воздуха становится выше энтальпии рециркуляционного, то целесообразно смешивать наружный воздух с рециркуляционным. Обработку воздуха в диапазоне энтальпий от hУ1 до hл называют вторым летним режимом. В этом режиме последовательность обработки воздуха следующая: Hл + У1 = Cну→Кл→П1 .

1.2.3. Автоматизация СКВ с рекуперацией тепла

Несмотря на то, что СКВ с рециркуляцией воздуха энергетически эффективна, ее применение имеет ограничения по санитарно-гигиеническим нормам. Если воздух в помещении ассимилирует вредные вещества, табачный дым, жировые испарения и т. п., использование его для рециркуляции не допускается. В этом случае используют перекрестнопоточные (рекуперативные) или вращающиеся (регенеративные) теплообменники (рис. 1.8).

Следует отметить, что абсолютно разделяют встречные потоки только рекуперативные теплообменники. В регенеративных теплообменниках имеется незначительная доля рециркуляции.

Термодинамическая модель СКВ с рекуперацией тепла приведена на рис. 1.7. Она отличается от ТДМ прямоточной СКВ тем, что утилизированное тепло сдвигает температуру приточного воздуха с точки Hзм в точку Hу зм в зимний период и из точки Hл в точку Hу л — в летний период.

В СКВ с регенеративным теплообменником подлежит регулировке скорость вращения ротора, зависящая от температуры наружного воздуха: с понижением температуры скорость вращения теплообменника увеличивается (1-15 мин-1).

Для того, чтобы не засорялся рекуператор, как в приточном, так и в вытяжном каналах устанавливаются фильтры очистки воздуха, а также обеспечивается периодическая «прокрутка» колеса не использующегося в данный момент рекуператора при работающей установке.

1.2.4. Автоматизация однозональных сплит-систем

В жилых и офисных помещениях широкое применение получили автономные однозональные кондиционеры (сплит-системы), имеющие следующие особенности:

ограниченный диапазон температуры наружного воздуха — в основном производители ограничивают использование сплит-систем в зимний и переходные периоды года температурой не ниже минус (5-10) °С;

отсутствуют блоки увлажнения;

теплообменник внутреннего блока выполняет функции охладителя и подогревателя;

регулировка производительности в основном осуществляется методом пуска-остановки компрессора или изменением количества хладагента, подаваемого в теплообменник;

обводные каналы для байпасирования воздуха отсутствуют;

регулировка температуры осуществляется по температуре в помещении, устанавливаемой пользователем;

температура в помещении поддерживается в режиме нагрева (tуст + 1) °С и режиме охлаждения (tуст - 1) °С;

температура хладагента в теплообменнике внутреннего блока составляет: в режиме нагрева (40-45) °С; в режиме охлаждения (5-7) °С.

Режим охлаждения может происходить без изменения влагосодержания (сухое охлаждение) или с уменьшением влагосодержания (охлаждение и осушение). Для сухого охлаждения воздуха температура теплообменной поверхности должна быть выше точки росы охлаждаемого воздуха (рис. 1.9).

Если температура теплообменной поверхности ниже точки росы воздуха, произойдет конденсация влаги из воздуха, который в этом случае не только охлаждается, но и осушается. В результате образования конденсата воздух будет взаимодействовать с влажной поверхностью воздухоохладителя. Воздух в тонкой пленке у поверхности воды приобретает параметры такие, как у насыщенного водяного пара при температуре, равной температуре данного участка поверхности.

Процесс взаимодействия воздуха с влажной поверхностью воздухоохладителя аналогичен процессу в аппарате контактного типа и изобразится на d-h диаграмме линией, направленной из точки начального состояния Hл воздуха к точке пересечения изотермы, соответствующей средней температуре tw поверхности воздухоохладителя, с кривой ϕ= 100 % (рис. 1.9, линия HW).

Температура воздуха на выходе теплообменника tк определяется температурой воздуха на входе теплообменника tн, температурой поверхности теплообменника tw и коэффициентом эффективности теплообменника Et (рис. 1.10).

При известной температуре холодоносителя на входе теплообменника tw температуру воздуха на выходе tк можно определить по формуле:

где Et — коэффициент эффективности теплообмена, показывающий отношение реального теплообмена к максимально возможному в идеальном процессе.

Для процессов, протекающих по t = const

для процессов, протекающих по d = const

Некоторые производители для оценки эффективности поверхностных теплообменников в технической документации приводят значение байпасфактора, равного отношению:

Для оборудования байпасфактор составляет 0,18-0,25.

На рис. 1.11 представлена термодинамическая модель процессов в однозональной сплит-системе, построенной с учетом особенностей, оговоренных выше.

В теплый период автоматическая система управления кондиционером поддерживает температуру (tуст + 1), в холодный и переходные периоды — (tуст - 1).

В режиме охлаждения процесс идет от точки Hл по линии d = const до пересечения с линией ϕ= 100 %, затем по этой линии до пересечения с линией tпом = tуст + 1. Следует помнить, что реально процессы охлаждения HлD и осушения DH идут одновременно по кривой, постепенно приближающейся к линии tуст + 1 (процесс Hл1→Hл2→Н2...).

Далее система автоматического управления поддерживает процесс по линии tуст + 1 с конденсацией влаги. Угловой коэффициент процесса непрерывно меняется по линиям KnHn. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока его направление не совпадет с направлением углового коэффциента пом. Так, если угловой коэффициент будет направлен по линии пом, то процесс в помещении застабилизируется по линии K3H3 . Если выделения влаги в помещении нет, процесс пойдет по линии K4H4 приd = const.

В холодный и переходные периоды года (режим нагрева) процесс идет от точки Нзм вертикально вверх (d = const) до пересечения с линией (tуст - 1) °С. Отсутствие процесса увлажнения воздуха может привести к осушению ниже комфортных условий, что является недостатком работы сплит-систем в режиме нагрева.

Точка Росы определяет то соотношение температуры воздуха, влажности воздуха и температуры поверхности, при котором на поверхности начинает конденсироваться вода.

Производство и продажа материалов, выполнение работ: Полимерные полы Наливные полы

Точка росы определение

Определение точки росы является чрезвычайно важным фактором при устройстве любых полимерных полов, покрытий и наливных полов по любым основаниям: бетон, металл, дерево и т.д. Возникновение точки росы и, соответственно, конденсата воды на поверхности основания в момент укладки полимерных полов наливных полов и покрытий может вызвать появление самых разных дефектов: шагрень, вздутия и раковины; полное отслоение покрытия от основания. Визуальное определение точки росы – появление влаги на поверхности – практически невозможно, поэтому для расчета точки росы применяется технология, приведенная ниже.

Точка росы таблица

Таблица точки росы используется очень просто – наведите на неё мышку... Точка Росы таблица - скачать

Например: температура воздуха +16°С, относительная влажность воздуха 65%.
Найдите ячейку на пересечении температуры воздуха +16°С и влажности воздуха 65%. Получилось +9°С – это и есть Точка росы .
Это значит, что если температура поверхности будет равна или ниже +9°С – на поверхности будет конденсироваться влага.

Для нанесения полимерных покрытий температура поверхности должна быть не менее чем на 4°С выше точки росы!

Точка росы расчет

Чтобы сделать расчет точки росы, необходимы приборы: термометр, гигрометр.

1. Измерьте температуру на высоте 50-60см от пола (или от поверхности) и относительную влажность воздуха.
2. По таблице определите температуру "точки росы".
3. Измерьте температуру поверхности. Если у Вас нет специального бесконтактного термометра, положите обычный термометр на поверхность и накройте его, чтобы теплоизолировать от воздуха. Через 10-15 минут снимите показания.
4. Температура поверхности должна быть не менее чем на 4 (четыре) градуса выше точки росы.
   В противном случае производить работы по нанесению полимерных полов и полимерных покрытий НЕЛЬЗЯ!

Существуют приборы, которые сразу выполняют расчет точки росы в градусах C.
В этом случае термометр, гигрометр и таблица точки росы не требуется – они все совмещены в этом приборе.

Разные полимерные покрытия по разному «относятся» к влаге на поверхности при нанесении. Наиболее «чувствительны» к возникновению точки росы полиуретановые материалы: окрасочные покрытия, полиуретановые наливные полы, лаки и т.п. Это связано с тем, что вода для полиуретана является отвердителем, и при избытке влаги реакция полимеризации идет очень быстро. В результате появляются самые разные дефекты покрытия. Особенно неприятным дефектом является уменьшение адгезии, которое сразу определить невозможно, а со временем это приводит к частичному или полному отслоению покрытия или полимерного пола.

Важно учитывать, что точка росы опасна не только в момент нанесения покрытия, но и во время его отверждения. Особенно это опасно для наливных полов, так как время их начального отверждения достаточно большое (до суток).

Эпоксидные наливные полы и покрытия «менее чувствительны» к влаге, но, тем не менее, определение точки росы – это залог качества при устройстве любых полимерных полов и лакокрасочных покрытий.

1. Введение

2. Краткое описание технологического процесса

2.1 Общие сведения о кондиционерах

3. Математическая модель технологического объекта

4.1 Автоматическая система регулирования температуры воздуха

4.2. Автоматическая система регулирования влажности воздуха

5. Выбор технических средств автоматизации, программного обеспечения, датчиков

5.1 Выбор и обоснование контролируемой технологической переменной

5.5 Выбор электропривода приточной заслонки и заслонки рециркуляционного воздуха

5.6 Выбор контроллера

6. Расчет регулирующего органа и исполнительного механизма

7. Разработка схем

8.1 Введение

8.2 Расчет капитальных вложений, необходимых для реализации проекта

9. Техника безопасности

9.3 Расчет по излишкам влаги

Ключевые слова: кондиционирование, центральный кондиционер, температура, влажность.

Объектом исследования являются автоматические системы регулирования температуры и влажности воздуха.

Цель проекта: разработка автоматизированной системы управления установкой кондиционирования воздуха.

1. Введение

2. Краткое описание технологического объекта управления

2.1 Общие сведения о центральных кондиционерах

Центральные кондиционеры, нашедшие самое широкое применение в комфортном и технологическом кондиционировании, представляют собой неавтономные кондиционеры, снабжаемые извне холодом (подводом холодной воды или незамерзающих жидкостей), теплом (подводом горячей воды или пара) и электроэнергией для привода вентиляторов, насосов, запорно-регулирующих аппаратов на воздушных и жидкостных коммуникациях и пр.

Центральные кондиционеры предназначены для обслуживания нескольких помещений или одного большого помещения. Иногда несколько центральных кондиционеров обслуживают одно помещение больших размеров (театральный зал, закрытый стадион, производственный цех и т.п.).

Современные центральные кондиционеры выпускаются в секционном исполнении и состоят из унифицированных типовых секций (трехмерных модулей), предназначенных для регулирования, смешивания, нагревания, охлаждения, очистки, осушки, увлажнения и перемещения воздуха.

2.2 Конструкция и режимы работы 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.

Панели 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 кондиционера: секция вентиляторная, охлаждения, нагрева, увлажнения, фильтрации, шумоглушения и теплоутилизации.

Выбор той или иной компоновки (технологической линии обработки воздуха) зависит от многих факторов, в первую очередь, от назначения и режима использования помещений, конструктивных особенностей здания, а также от санитарно-гигиенических, строительно-монтажных, архитектурных, эксплуатационных и экономических требований.

2.3 Технические характеристики центрального кондиционера

В настоящем проекте рассматривается центральный кондиционер CDC318 производства фирмы «Wesper». В его состав входит (рис.1.1):

1 – заслонка вытяжного воздуха;

2 – переточная заслонка;

3 – заслонка приточного воздуха;

4 – секция вытяжного вентилятора;

5 – секция воздухонагревателя первого подогрева;

6 – секция увлажнителя;

7 – секция воздухоохладителя;

8 – секция воздухонагревателя второго подогрева;

9 – секция приточного вентилятора.

Рис.1.1 Центральный кондиционер CDC318

расход вытяжного воздуха, м3/ч____________________________25000;

развиваемое давление, Па_________________________________544;

мощность электродвигателя, кВт___________________________7,5;

частота вращения, об/мин_________________________________1455.

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 1,6 мм

тип нагрева____________________________________________водяной;

температура воздуха на входе, °С___________________________-18;

температура воздуха на выходе, °С__________________________+31,1;

температура воды на входе, °С______________________________+80;

температура воды на выходе, °С_____________________________+60;

расход теплоносителя, л/ч______________________________20468.

относительная влажность воздуха на входе, %___________________90;

относительная влажность воздуха на выходе, %___________________2;

тепловая мощность, кВт____________________________________476.

Увлажнение воздуха в центральном кондиционере осуществляется в секции оросительного увлажнения водой (форсуночной камере) или секции парового увлажнения.

Камера орошения состоит из корпуса, в который установлены трубные гребенки, поддон и насос.

В форсуночной камере происходит адиабатическое увлажнение воздуха циркуляционной водой, которая поступает из поддона. Воздух вступает в непосредственный контакт с поверхностью капель воды, распыляемой с помощью форсунок. Распыляясь, вода превращается в густой туман мелких капель, сквозь который движется воздух, поглощая водяные пары.

Производительность форсунок зависит от диаметра выходного отверстия, давления и температуры воды перед форсункой. Установка форсунок в поперечном сечении форсуночной камеры выполняется на трубных гребенках, к которым циркуляционным насосом подается вода из поддона. Распыливающие форсунки выполнены так, чтобы снизить загрязнение отложениями.

Поддон выполняет функции резервуара запасной емкости воды, обеспечивающего плавную работу насоса. Поддон оснащен водосливом с поплавковым клапаном для спуска оборотной воды, а также водяным вводом для пополнения выпаренной воды.

Циркуляционный насос размещен возле поддона на кронштейне. На всасывающем патрубке насоса расположен сетчатый фильтр.

Конструкцию форсуночной камеры дополняют два сепаратора-каплеуловителя, предотвращающие унос капель воды к последующим секциям центрального кондиционера.

Один работает на выходе из секции как сепаратор, другой является направляющим для выравнивания потока воздуха на входе. Эти сепараторы являются высокоэффективными элементами оборудования. Сепараторы изготовлены из пластмассовых профилей и имеют несущую конструкцию из нержавеющей стали.

Вследствие уноса воды с воздухом в процессе увлажнения, необходимо восполнять потери воды.

Подпитка водой регулируется с помощью поплавка, который помещен на питательном патрубке, а циркуляционная выпускается ручным шаровым клапаном, размещенным на нагревательной стороне насоса.

Кожух секции увлажнения изготавливается из нержавеющего листа, что полностью исключает коррозию, имеет окно для контроля и освещения внутреннего объема.

Эффективность увлажнения в секции такого типа составляет около 90%.

тип увлажнения _________________________________форсунки;

температура воздуха на входе, °С___________________________+31,1;

температура воздуха на выходе, °С__________________________+15;

относительная влажность воздуха на входе, %______________2;

относительная влажность воздуха на выходе, %__________________66;

расход воды, л/ч__________________________________________12821;

температура воды, °С _____________________________________+15;

расход конденсата, л/ч_____________________________________195,1.

Секция охлаждения представляет собой водяной теплообменник - воздухоохладитель, изготовленный из медных трубок (4 ряда) с алюминиевыми ребрами. В качестве хладагента (рабочей среды) используется вода, поступающая от чиллера (холодильной машины). Коллекторы выполнены из стальной оцинкованной трубы. Входные и выходные патрубки коллектора имеют наружную резьбу. Стандартно коллекторы оснащаются дополнительными патрубками для спуска хладагента и отвода воздуха.

Патрубки коллекторов выведены наружу секции. Воздухоохладитель имеет кожух из оцинкованной стали. Кожух оборудован специальными транспортными держателями, облегчающими демонтаж и транспортировку.

Ореберение трубок воздухоохладителя производится пластинчатыми ребрами, что обеспечивает высокую теплоотдачу при низком аэродинамическом сопротивлении теплообменника.

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.

Водяные воздухоохладители оснащаются противозамораживающими термостатами.

За секцией охлаждения в центральном кондиционере устанавливаются эффективные сепараторы (каплеуловители).

тип охлаждения _________________водяной;

температура воздуха на входе, °С___________________________+35;

температура воздуха на выходе, °С__________________________+17,1;

температура воды на входе, °С______________________________+6;

температура воды на выходе, °С_____________________________+12;

расход хладоносителя, л/ч_____________________________36459;

относительная влажность воздуха на входе, %___________________50;

относительная влажность воздуха на выходе, %__________________99;

холодильная мощность, кВт_______________________254,4.

В секции второго подогрева используется электрический нагреватель.

Электрический нагреватель выполнен в форме прямоугольного параллелепипеда с укрепленными в корпусе греющими элементами в виде оребренных ТЭНов. Электрический нагреватель подключается к 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 клеммной панели на боковой стенке корпуса нагревателя. Каждый элемент отдельно к клеммной 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.

тип нагрева______________________ электрический;

температура воздуха на входе, °С___________________________+15;

температура воздуха на выходе, °С__________________________+20;

относительная влажность воздуха на входе, %_________66;

относительная влажность воздуха на выходе, %________________48;

тепловая мощность, кВт____________________________________36.

расход приточного воздуха, м3/ч___________________________25000;

развиваемое давление, Па_________________________________877;

мощность электродвигателя, кВт___________________________11;

частота вращения, об/мин_________________________________1460.

(3.6)

где (3.7-3.8)

Коэффициент орошения;

Расход обрабатываемого воздуха, кг/с;

Расход разбрызгиваемой воды, кг/с;

Удельная теплоемкость воды, Дж/(кг*К);

Начальная и конечная температура воды, ;

Масса воды в поддоне камеры, кг;

Температура воздуха по сухому термометру после камеры, ;

, здесь (3.9)

Безразмерный коэффициент, учитывающий начальные параметры воздуха и воды. ; (3.10)

Температурный критерий. ; (3.11)

Температура точки росы, ;

Постоянный коэффициент;

Показатели степени;

Отношение масс или объемов рециркуляционной и разбрызгиваемой воды;

Температура поступающей холодной воды, ;

; - температура воздуха по сухому термометру до камеры орошения, .

Характерной особенностью постоянной времени и коэффициента усиления является их зависимость от соотношения масс или объемов холодной и рециркуляционной воды и начальных параметров воздуха и воды. При величина и в этом решении камера орошения может рассматриваться как усилительное звено. При увеличивается, и переходный процесс приближается к апериодическому.

При изменении расхода воздуха (количественное регулирование)

, (3.12)

однако значения постоянных времени в этом случае другие.

При адиабатических процессах

. (3.13)

Когда возмущающим воздействием является изменение влагосодержания воздуха до камеры, а выходной параметр – изменение температуры воздуха после камеры орошения,

. (3.14)

Исследования динамических свойств измерительных преобразователей температуры при их работе в воздушных потоках различной скорости показали, что они могут описываться передаточной функцией апериодического звена,

Постоянная времени является функцией скорости воздушного потока , омывающего преобразователь, и в общем случае определяется из выражения

, (3.16)

где - постоянная времени при ;

Постоянные величины, зависящие от конструкции и теплофизических свойств измерительного преобразователя.

Динамика электрических измерительных преобразователей влажности описывается передаточной функцией вида

, (3.17)

где - начальное сопротивление измерительного преобразователя при

заданной влажности воздуха;

Начальная влажность воздуха;

Постоянная времени измерительного преобразователя.

Передаточная функция объектов регулирования секций подогрева в каждой точке диапазона регулирования может быть приведена к виду

, (3.18)

где - коэффициент усиления регулирующего органа (регулирующий орган является безынерционным звеном);

Коэффициент усиления секции камеры подогрева;

Комплексная переменная;

Запаздывание (секции подогрева совместно с измерительным

преобразователем температуры);

Постоянная времени (секции подогрева совместно с измерительным

преобразователем температуры).

Температуру приточного воздуха можно регулировать путем изменения расхода горячей воды, проходящей через калорифер; расхода воздуха через калорифер со сдвоенным воздушным клапаном; температуры воды (добавлением к горячей воде холодной из постороннего источника).

. (3.19)

Сдвоенный воздушный и регулирующий клапаны на линии теплоносителя приближенно можно считать безынерционными элементами системы регулирования

Коэффициенты усиления клапанов рассчитываются по их рабочим расходным характеристикам с учетом переменных давлений на клапанах и характеристик сочленений.

Таким образом, передаточная функция объекта регулирования

В общем случае коэффициент усиления , время запаздывания , постоянная времени являются величинами, изменяющимися внутри диапазона регулирования, и, следовательно, получить одинаковое качество регулирования во всем диапазоне регулирования без принятия специальных мер невозможно.

Если величины и в заданном диапазоне регулирования изменяются незначительно, то можно линеаризовать статическую характеристику за счет, например, специально подобранного сочленения исполнительного механизма с регулирующим органом и получить практически одинаковое качество регулирования во всем диапазоне регулирования. Если величины и изменяются значительно, то речь может идти об обеспечении качества «не хуже» заданного в диапазоне регулирования.

С учетом вышесказанного передаточные функции по основным каналам регулирования имеют вид:

«влажность наружного воздуха – влажность воздуха на выходе из установки кондиционирования»

;

«влажность наружного воздуха – влажность воздуха в помещении»

;

«температура наружного воздуха – температура на выходе из установки кондиционирования»

;

«температура наружного воздуха – температура воздуха в помещении»

;

«соотношение холодной и рециркуляционной воды – температура воды»

.

Рис. 3.2 – Кривая разгона малоинерционного объекта (температура воздуха на выходе из установки кондиционирования)

Рис. 3.3 - Кривая разгона инерционного объекта (температура воздуха в помещении)

Рис 3.4. - Кривая разгона малоинерционного объекта (влажность воздуха на выходе из установки кондиционирования)

Рис. 3.5 - Кривая разгона инерционного объекта (влажность в помещении)

Рис. 3.6 - Кривая разгона инерционного объекта (изменение соотношения «холодная-рециркуляционная вода).

4. Разработка системы регулирования

4.1 Автоматические системы регулирования температуры воздуха

На рис. 4.1 приведены структурные схемы автоматических систем регулирования температуры воздуха с помощью теплообменника (калорифера), типичные для установок кондиционирования воздуха. К объекту регулирования в этом случае относятся кондиционируемое помещение, воздуховод, воздухонагреватель и регулирующий вентиль; к регулятору – измерительный и управляющий элементы и исполнительный механизм.

Как видно из схем, при установке преобразователя после теплообменника (в объекте регулирования) система регулирования замкнута, при установка преобразователя перед теплообменником (в потоке наружного воздуха) – разомкнута, так как изменение температуры в объекте регулирования не вызывает изменений положения регулирующего органа. При наличии двух преобразователей, один из которых установлен в регулируемом объекте, а другой – в потоке наружного воздуха, регулирующее воздействие является алгебраической суммой воздействий.

Основные автоматические системы регулирования температуры воздуха, применяемые в установках кондиционирования воздуха, показаны на рис. 4.2.

При размещении преобразователя в воздуховоде обеспечивается постоянная температура воздуха, поступающего в помещение, где температура воздуха не регулируется, и ее отклонения не могут вызвать изменений положения регулирующего органа (рис. 4.2, а).

Регулятор, преобразователь которого расположен в кондиционируемом помещении, при отклонении температуры от заданного значения воздействует на регулирующий вентиль, изменяющий количество пара, поступающего в воздухонагреватель (рис. 4.2, б).

Система регулирования, состоящая из двух теплообменников – калорифера подогрева воздуха и поверхностного охладителя, работающих последовательно (поверхностный охладитель включается при полностью закрытом вентиле, регулирующем подачу теплоносителя (рис. 4.2, в)), может быть также системой релейного регулирования, если в зависимости от знака отклонения температуры, включается калорифер подогрева или поверхностный охладитель.

Рис. 4.1 – Функциональные и структурные схемы автоматических систем регулирования температуры воздуха:

а – при установке измерительного преобразователя после калорифера; б – при установке измерительного преобразователя перед калорифером; в – при наличии двух измерительных преобразователей; - регулируемая величина; - заданное значение; - отклонение регулируемой величины от заданного значения; - регулирующее воздействие; М – возмущение по нагрузке.

В системе состоящей из теплообменника, регулятора и регулируемого клапана (рис. 4.2, г), регулирование осуществляется изменением соотношения между объемом воздуха, проходящего через нагреватель, и холодного воздуха. Преимущество этой схемы заключается в том, что небольшое изменение положения подвижных клапанов сразу сказывается на температуре приточного воздуха и таким образом уменьшается запаздывание системы регулирования.

Широко применяются автоматические системы регулирования температуры воздуха, состоящие из регулятора с преобразователем, калорифера и воздухоохладителя, двух регулирующих вентилей и одного воздушного клапана (рис. 4.2, д). Температура воздуха поддерживается постоянной регулированием соотношения между нагретым и охлажденным воздухом и смеси. Регулирующие вентили в системах тепло- и хладоносителей открываются в зависимости от знака отклонения температуры воздуха в воздуховоде.

В системе (рис. 4.2, е), состоящей из смесительно-регулирующего клапана и калорифера подогрева воздуха, исполнительные механизмы могут работать последовательно, т.е. калорифер подогрева воздуха включается тогда, когда температура не может быть обеспечена за счет изменения температуры смеси приточного и рециркуляционного воздуха.

Рис. 4.2 – Основные автоматические системы регулирования температуры воздуха, применяемые в установках кондиционирования воздуха:

а – с преобразователем в воздуховоде; б – с преобразователем в помещении; в – с калорифером и поверхностным охладителем; г – с регулируемым воздушным клапаном; д – с двумя теплообменниками и воздушным клапаном; е – со смесительно-регулирующим воздушным клапаном.

На рис. 4.3 приведены автоматические системы регулирования температуры воздуха одновременно с изменением соотношения количества наружного и рециркуляционного воздуха и последующей обработкой смеси и с помощью теплообменников. Изменение соотношения расходов наружного и рециркуляционного воздуха осуществляется регулятором, чувствительный элемент которого установлен в потоке наружного воздуха. Наличие соленоидного вентиля обеспечивает более быстрое охлаждение воздуха.

Рис. 4.3 – Автоматические системы регулирования температуры с последующей обработкой смеси наружного и рециркуляционного воздуха:

а – с моторными исполнительными механизмами; б – с соленоидным вентилем на подаче холодоносителя.

Приведенные схемы регулирования применяются в различных комбинациях почти во всех установках кондиционирования воздуха.

Регулирование температуры воздуха регулятором, преобразователь которого расположен непосредственно в объекте, обладающем большим емкостным запаздыванием, может привести к значительному перерегулированию за счет того, что регулирующий орган может занимать крайние положения (особенно при релейном регулировании). Специальный регулятор-ограничитель, расположенный в воздуховоде, обеспечивает изменение температуры приточного воздуха в заранее заданных пределах (рис. 4.4).

Рис. 4.4 – Автоматические система регулирования при минимальном и максимальном ограничениях температуры воздуха:

1 – регулятор температуры в помещении; 2 – регулятор-ограничитель.

Возможны два вида ограничения – по минимальной температуре и максимальной. Если температура воздуха в объекте регулирования при максимальном ограничении ниже значения, заданного регулятору-ограничителю, то управляющий сигнал в линии регулирующего органа определяется только отклонением от заданного значения температуры воздуха в объекте регулирования (управляющий сигнал проходит через регулятор-ограничитель неизменным). Если же температура воздуха достигает значения, заданного регулятору-ограничителю, то последний своим управляющим элементом (например, устройством сопло-заслонка) соответствующим образом изменит давление в линии регулирующего органа, вследствие чего уменьшится расход теплоносителя, поступающего в калорифер. Температура воздуха в объекте регулирования понизится, и регулятор- ограничитель не будет работать.

При минимальном ограничении и достижении температурой воздуха значения, заданного регулятору-ограничителю, этот регулятор увеличивает подачу теплоносителя, и дальнейшее регулирование осуществляется основным регулятором. Основной регулятор и регулятор-ограничитель включены в управляющую магистраль сжатого воздуха последовательно. На рис. 4.4 показано минимальное и максимальное ограничение с помощью двух регуляторов-ограничителей.

Рис. 4.5 – Автоматические системы регулирования температуры приточного воздуха:

а – разомкнутая система регулирования: 1 – регулятор температуры в воздуховоде; 2 – электропневмореле, блокирующее работу вентилятора и воздушных клапанов; б – регулирование температуры с минимальным ограничением: 1 – регулятор температуры в помещении; 2 – регулятор-ограничитель; 3 – электропневматическое реле; в – регулирование температуры воздуха с минимальным ограничением и изменением соотношения расходов наружного и рециркуляционного воздуха: 1 – регулятор температуры; 2 – регулятор-ограничитель; 3 – регулятор положения воздушных клапанов; 4 – электропневматическое реле.

Максимальное и минимальное ограничение возможно и с помощью одного регулятора-ограничителя. В этом случае регулирующим органом управляет только регулятор-ограничитель, а роль регулятора температуры воздуха в объекте регулирования сводится к изменению значения, заданного регулятору-ограничителю, при отклонениях температуры воздуха от заданного значения в объекте регулирования.

Рассмотрим несколько типовых схем автоматического регулирования температуры приточного воздуха (рис. 4.5)

Регулятор, преобразователь которого расположен в приточном канале, управляет степенью открытия регулирующего вентиля в калорифере.

Система регулирования температуры воздуха в объекте разомкнута, и изменение тепловой нагрузки не влияет на степень открытия регулирующего вентиля (рис. 4.5, а).

Регулятор температуры объекта управляет регулирующим вентилем калорифера, а регулятор, преобразователь которого расположен в канале, является минимальным ограничителем и включается в том случае, если температура воздуха ниже заданного минимума (рис. 4.5, б).

Система регулирования температуры воздуха в объекте с минимальным ограничением и регулированием соотношения расходов наружного и рециркуляционного воздуха (рис. 4.5, в), характеризуется наличием регулируемых воздушных клапанов. Регулирующие органы калорифера и воздушных клапанов включены последовательно. Порядок работы воздушных клапанов и калориферов определяется экономичностью работы системы и необходимым количеством свежего воздуха.

В системе регулирования температуры удаляемого воздуха при минимальном ограничении температуры приточного воздуха (рис. 4.6,а) регулирование температуры приточного и рециркуляционного воздуха осуществляется отдельным регулятором, преобразователь которого расположен в канале притока. Для предотвращения замерзания через калорифер проходит предварительно подогретый воздух. Последовательная работа регулятора температуры удаляемого воздуха и минимального регулятора-ограничителя обеспечивает регулирование по средней температуре объекта, однако в этом случае увеличивается запаздывание.

Рис. 4.6 – Автоматические системы регулирования температуры приточного воздуха:

а – регулирование температуры удаляемого воздуха; б – регулирование температуры удаляемого воздуха при наличии байпаса; в – многозональное регулирование при минимальном ограничении температуры приточного воздуха: 1-4 – регуляторы.

В системе регулирования температуры воздуха (рис. 4.6, б) значительная инерционность теплообменников (калориферов) может быть уменьшена применением клапана, изменяющего соотношение нагретого и ненагретого воздуха. При закрытии регулирующего вентиля калорифера одновременно закрывается дроссельный клапан, расположенный перед ним, и открывается обводной канал (байпас).

В системе многозонального регулирования температуры при минимальном ограничении температуры приточного воздуха (рис. 4.6, в) предварительный подогрев всего приточного воздуха осуществляется смешением наружного и рециркуляционного воздуха с помощью двух регуляторов с различными заданиями (летним и зимним режимами). Температура воздуха в каждом объекте регулируется независимо с помощью собственных воздухонагревателей при минимальном ограничении температуры приточного воздуха.

4.2 Автоматические системы регулирования влажности воздуха

По способу регулирования относительной влажности воздуха в объекте системы делятся на три типа:

системы с косвенным регулированием относительной влажности воздуха; в этом случае относительная влажность воздуха в объекте стабилизируется или изменяется по заданной программе в функции температуры точки росы после камеры орошения и температуры в самом объекте;

системы с прямым регулированием относительной влажности воздуха с помощью регулятора влажности, преобразователь которого установлен в самом объекте. Регулятор воздействует непосредственно на подачу соответствующих энергоносителей так, чтобы в объекте регулирования поддерживалось значение влажности воздуха.

На рис. 4.7, а приведена система косвенного регулирования относительной влажности воздуха по двум режимам (летнему и зимнему).

Регулирование температуры воздуха осуществляется регулятором 1, преобразователь которого расположен в объекте (рис. 4.7, а). Минимальное ограничение температуры приточного воздуха обеспечивается регулятором-ограничителем 2. Температура смеси наружного и рециркуляционного воздуха

регулируется регуляторами 5 и 6, а температура воздуха после камеры орошения – автономным контуром регулирования для двух режимов (летнего и зимнего, причем регуляторы 3 и 4 включены по схеме ограничения).

На рис. 4.7, б показана схема регулирования температуры воды в камере орошения двух теплообменников – подогревателя и охладителя. Схема позволяет интенсивно воздействовать на температуру точки росы и в ряде случаев отказаться от предварительного нагрева или охлаждения воздуха. В качестве охладителя воды можно использовать испаритель холодильной машины. Для повышения точности работы исполнительные механизмы должны быть снабжены позиционерами. Графики работы элементов схемы приведены на рис. 4.7, в.

Рис. 4.7 – Система косвенного регулирования относительной влажности воздуха по двум режимам:

а – функциональная схема; б – схема регулирования температуры воды; в – графики работы элементов схемы: 1 – клапан горячей воды; 2 – компрессор; 3 – клапан холодной воды.

Схема с так называемой скользящей температурой точки росы показана на рис. 4.8. Схема обеспечивает два режима работы – летний и зимний. В зимнем режиме температура и влажность воздуха в объекте постоянны, а в летнем – температура точки росы и температура в объекте могут в заданных пределах изменяться, влажность воздуха в объекте постоянна. Отсутствие охладителя в схеме исключает нормальную работу при очень высокой наружной температуре воздуха и высокой относительной влажности.

Регулятор, преобразователь которого установлен в потоке наружного воздуха, летом изменяет заданные значения температуры точки росы и температуры воздуха в объекте. Смесительно-регулирующий воздушный клапан и калорифер предварительного подогрева включены последовательно. Регулятор температуры воздуха в объекте управляет подачей теплоносителя в калорифер. Возможно также применение регулятора минимального ограничения (показано пунктиром на рис. 4.8, а).

Рис. 4.8. – Схемы со скользящей температурой точки росы:

а – с камерой орошения; б – схема без камеры орошения; в – схема с регулятором влажности воздуха в объекте; г – графики работы элементов установки: 1 – клапан свежего воздуха; 2 – калорифер предварительного подогрева; 3 – байпас; д – схема с предварительным подогревом наружного воздуха.

Регулятор влажности в этой схеме является минимальным ограничителем влажности в объекте. При увеличении относительной влажности воздуха по сравнению с заданным значением регулятор влажности включает через промежуточное реле водяной насос циркуляции воды в камере орошения.

Скользящий режим без камеры орошения обеспечивает установка, схема которой показана на рис. 4.8, б. В зимний период обеспечивается постоянная температура в помещении при минимальном ограничении температуры приточного воздуха. В летний период температура воздуха изменяется в функции температуры наружного воздуха, регулятор температуры наружного воздуха автоматически изменяет задание регулятору объекта. Регулятор влажности воздуха в объекте является максимальным ограничителем. При превышении влажности в объекте относительно заданного значения увеличивается подогрев воздуха в калорифере.

При прямом регулировании влажности воздуха регулятор влажности, расположенный непосредственно в объекте, воздействует на регулирующие органы элементов установки, влияющих на величину относительной влажности в объекте. Схема такой установки показана на рис. 4.8, в. В этом случае температура и относительная влажность воздуха поддерживаются постоянными. Графики работы элементов показаны на рис. 4.8, г.

Рис. 4.9. – Схемы регулирования влажности воздуха:

а – прямое регулирование влажности подмешиванием холодной воды в камере орошения; б – каскадная схема регулирования влажности воздуха; в – зависимость заданного значения температуры точки росы от изменения относительной влажности воздуха в объекте.

Другая схема прямого регулирования влажности воздуха показана на рис. 4.8, д. Регулятор температуры в объекте включает подогреватель воздуха тогда, когда температура воздуха становится ниже заданного значения, и таким образом устраняется поступление влажного воздуха.

Расположение калорифера предварительного подогрева в канале наружного воздуха возможно в зонах с мягкими климатическими условиями.

В схеме, приведенной на рис. 4.9, а, понижение температуры точки росы достигается подмешиванием холодной воды в камере орошения. Регулятор относительной влажности управляет клапаном калорифера второго подогрева воздуха. На рис. 4.9, б регулятор влажности в объекте непрерывно изменяет задание регулятору температуры точки росы и таким образом «следит» за относительной влажностью в объекте. Регулятор температуры точки росы управляет работой калорифера предварительного подогрева воздуха (или охладителя) и воздушных смесительных клапанов.

Регулятор температуры в объекте изменяет значение, заданное регулятору-ограничителю, который управляет работой калорифера второго порядка.

Диаграммы работы этой системы показаны на рис. 4.9, в.

Рис. 4.10 – Структурная схема каскадной АСР температуры воздуха в помещении

Рис. 4.11 – Структурная схема каскадной АСР влажности воздуха в помещении

Рис. 4.12 – Структурная схема одноконтурной АСР температуры воды

Рис. 4.13 – Переходный процесс регулирования по каналу «изменение температуры наружного воздуха – изменение температуры в помещении».

Рис. 4.13 – Переходный процесс регулирования по каналу «изменение влажности наружного воздуха – изменение влажности в помещении».

Рис. 4.14 – Переходный процесс регулирования по каналу «изменение соотношения холодная-рециркуляционная вода – изменение температуры воды».

5. Выбор технических средств автоматизации.

5.1 Выбор и обоснование контролируемых технологических переменных

Поддержание постоянной температуры приточного воздуха

Управление температурой приточного воздуха (регулирование температуры воздуха в канале) используется при подаче в помещение нагретого воздуха с постоянной температурой. Датчик температуры расположен в приточном воздуховоде.

Регулирование температуры в помещении

Регулирование температуры в помещении (постоянная температура в помещении, регулирование температуры вытяжного воздуха) используется для поддержания в помещении постоянной температуры. Регулирование температуры в помещении применяется также при изменении температуры воздуха из-за сквозняков, нагрева оборудования и т. п. Температура приточного воздуха будет изменяться в зависимости от необходимости прогрева или охлаждения помещения. Вспомогательный датчик температуры расположен в приточном воздуховоде и управляет минимальной и максимальной температурой приточного воздуха для того, чтобы в помещение не поступал переохлажденный или перегретый воздух. Главный датчик находится в помещении или в вытяжном воздуховоде (если необходимо определить среднее значение температуры в нескольких комнатах).

Защита от замерзания

Датчик защиты от замерзания в основном предназначен для предотвращения замерзания теплоносителя в водяном калорифере. При образовании льда медные трубки в калорифере могут лопнуть с последующим нанесением ущерба в результате утечки воды. Место расположения температурного датчика является особенно важным, т.к. он должен находиться в зоне наиболее низкой температуры нагревателя.

Компенсация наружной температуры

В некоторых случаях необходимо, чтобы изменение наружной температуры вызывало определенное изменение уставки температуры главного регулятора. Это означает, что если наружная температура переходит через определенное значение, то заданная уставка температуры должна постепенно возрастать.

В этом случае датчик, контролирующий температуру наружного воздуха, подключается к главному регулятору через отдельный блок. Такая компенсация может выполняться как летом, так и зимой. Компенсация в летний период означает, что если температура наружного воздуха поднимется выше определенного значения, то значение уставки температуры тоже возрастет. Компенсация в зимний период года означает, что значение уставки температуры увеличится, если температура наружного воздуха опустится ниже определенного значения.

Влажность воздуха

Наиболее оптимальной считается относительная влажность воздуха в диапазоне от 30% до 60%. Верхняя граница влажности составляет около 70%.

5.2 Выбор средств измерения температуры

Для измерения температуры приточного воздуха используется канальный датчик температуры TG-K3/Pt1000 производства фирмы «Regin»:

Диапазон измерения__________________________-30…+70°С;

Инерционность_______________________________38 с.

Для измерения температуры воздуха в помещении используется комнатный датчик температуры TG-R5/Pt1000 производства фирмы «Regin»:

Диапазон измерения__________________________0…+50°С;

Погрешность измерения_______________________±0,5°С;

Для измерения температуры наружного (атмосферного) воздуха используется наружный датчик температуры TG-R6/Pt1000 производства фирмы «Regin»:

Погрешность измерения_______________________±0,5°С;

Для измерения температуры воды на выходе теплообменника используется накладной датчик температуры TG-А1/Pt1000 производства фирмы «Regin»:

Диапазон измерения__________________________-40…+60°С;

Погрешность измерения_______________________±0,5°С;

5.3 Выбор средств измерения влажности

Для измерения влажности в помещении используется комнатный преобразователь влажности HRT250 производства фирмы «Regin»:

Диапазон измерения__________________________0…100%;

Погрешность измерения_____________±2% (при влажности 0…90%);

±3% (при влажности 90…100%);

5.4 Выбор электропривода заслонки наружного воздуха

Электрические приводы POLAR BEAR® разработаны специально для использования с воздушными заслонками, выполняющими защитные функции, и предназначены, например, для защиты от замораживания и для гарантированного полного закрытия. При поступлении управляющего сигнала привод перемещает заслонку в нормальное рабочее положение, постепенно натягивая встроенную пружину. При предусмотренном, либо аварийном отключении питания привода энергия пружины моментально устанавливает заслонку в закрытое положение. Компактность и универсальный адаптер, имеющий функцию ограничения угла вращения, наделяют привод многофункциональными свойствами.

Технические характеристики электропривода DA2.F:

Момент вращения_______________________________________16 Н*м

Время срабатывания двигатель_________________________90 с

пружина________________________________________10 с

Потребляемая мощность в рабочем положении_________________7 Вт

Угол поворота рабочий__________________90°

ограниченный диапазон_______________________________0°…30°

60°…90°

Масса___________________________________________________2,9 кг

Индикация положения______________________________механическая,

5.5 Выбор электропривода переточной заслонки и заслонки рециркуляционного воздуха

Для управления заслонками рециркуляции и перетока применяется электропривод DM1.1 производства фирмы POLAR BEAR®.

Технические характеристики электропривода DМ1.1:

Момент вращения_______________________________________16 Н.м

Площадь заслонки_______________________________________3 м2

Время срабатывания____________________________80…110 с

Рабочее напряжение______________________________________24 В

Частота_________________________________________________50 Гц

Потребляемая мощность в рабочем положении_________________4 Вт

в конечных положениях_________________________________0,6 Вт

Угол поворота рабочий_________________________90°

ограниченный диапазон_______________________________5°…85°

Масса___________________________________________________1,1 кг

Индикация положения____________________механическая, с помощью указеля

Число циклов срабатывания________________________________60 000

Уровень шума_________________________________________45 дБ (А)

Класс защиты_____________________________________________II

Степень защиты___________________________________________IP 44

Температура эксплуатации_______________________-20…+50°C

Относительная влажность окружающей среды__________________5…95 %

5.6 Выбор контроллера

CORRIGO С30 – это новый контроллер, легкий в использовании и эксплуатации. Он разработан для использования в системах управления центральным кондиционированием воздуха. Контроллер имеет дисплей и встроенный индикатор на передней панели для сигнализации; управление контроллера - посредством кнопок.

Контроллер разработан для крепления на DIN-рейку в шкаф или на шкаф.

Необходимые функции выбираются с помощью текстовых меню или значением кода конфигурации меню в зависимости от типа используемого приложения.

У контроллера есть годовые часы и автоматический переключатель лето/зима.

Система меню позволяет работать пользователям с различными уровнями доступа, показывает уставки и позволяет их изменять, в зависимости от степени доступа. Это сделано для предотвращения неквалифицированного обращения с контроллером, т.е. на нижнем пользовательском уровне невозможно ввести некорректные уставки при просмотре текущего состояния, значений параметров, аварий и т.д. При нормальной работе, без нажатия каких-либо кнопок, дисплей сам показывает наиболее важные показатели, такие как установленные/текущие значения, логическое управление выходами, время/дата и т.д.

AI Аналоговые входы

У контроллера C30 шесть аналоговых входов AI3...AI8. Входы AI3, AI4 предназначены для использования преобразователей влажности с выходным сигналом 0...10В. Входы AI5…I8 предназначены для использования датчиков температуры типа Pt1000.

AI3 Комнатный преобразователь влажности HRT

AI4 Канальный преобразователь влажности HRT250

AI5 Датчик температуры наружного воздуха TG-R6/Pt1000

AI6 Датчик температуры приточного воздуха TG-K3/Pt1000

AI7 Датчик температуры воздуха в помещении TG- R5/Pt1000

AI8 Датчик температуры обратной воды TG-А1/Pt1000.

У контроллера С30 десять цифровых входов АI1...АI2 и DI1…DI8 для активизации соответствующих функций и мониторинга аварий.

Эти входы должны быть присоединены только к потенциально свободным закрывающимся реле.

АI1 Контроль работы приточного вентилятора или реле давления.

АI2 Контроль работы вытяжного вентилятора или реле давления.

DI1 Контроль загрязненности фильтра.

DI2 Контроль циркуляционного насоса, контур нагревателя.

DI3 Аварийный вход чиллера (чиллеров).

DI4 Контроль вращения роторного рекуператора.

Контроль обледенения на теплообменнике.

DI5 Пожарная тревога.

DI6 Внешняя авария. Внешние переключатели не в положении “Auto”.

DI7 Кнопка или таймер для задержки выключения (для одной скорости) /

Задержка выключения работы для двухскоростных систем вентиляции.

DI8 Кнопка или таймер для задержки выключения на низкой скорости (для

двухскоростных систем).

У контроллера С30 три аналоговых выхода, AO1...AO3. Выходы имеют сигнал 0...10 V DC, 5 mA и защищены от короткого замыкания.

АО1 Y1 – охлаждение, нагрев или заслонка.

АО2 Y2 – нагрев, пластинчатый теплообменник, роторный рекуператор, тепловой насос, охлаждение или заслонка.

АО3 Y3 – нагрев или охлаждение.

АО6 Увлажнение/осушение.

У контроллера С30 семь дискретных выходов, DO1...DO7. Выходы имеют сигнал 0...10 V DC, 5 mA и защищены от короткого замыкания.

DO1 Управление приточным вентилятором.

Высокая скорость приточного вентилятора для двухскоростных систем.

DO2 Управление вытяжным вентилятором.

Высокая скорость вытяжного вентилятора для двухскоростных систем.

DO3 Управление циркуляционным насосом.

Блокировка электрического нагрева.

DO4 Управление компрессором 1 (DX-охлаждение).

Низкая скорость приточного вентилятора для двухскоростных систем.

DO5 Управление компрессором 2 (DX-охлаждение).

Низкая скорость вытяжного вентилятора для двухскоростных систем.

DO6 Управление внешней защиты от обмерзания.

Срабатывание противопожарной заслонки.

DO7 Аварийный выход.

Рис.5.1 Пример системы управления с контроллером серии С30

Датчик температуры приточного воздуха(AI3) управляет последовательностью для достижения установленной температуры.

Датчик температуры приточного воздуха(AI3) управляет последовательностью для достижения заданной температуры. Задатчик компенсирован, учитывая сенсор внешней температуры (AI1). Параметры, установленные в меню «Установки», в меню для внешней компенсации, становятся доступными, когда выбор сделан.

Компенсация внешней температуры может быть установлена с помощью двух начальных двух конечных позиций, см. раздел «Установки».

Управление температурой в помещении с каскадным контролем температуры воздуха

Датчик температуры приточного воздуха (AI3) управляет последовательностью, поэтому задатчик достигается, так же как и управление воздухом.

Датчик температуры Приточного воздуха (AI3) управляет последовательностью, так что задатчик достигается точно так же, как и контроль приточного воздуха. Задатчик для приточной температуры определяется Датчиком Комнатной температуры (AI2), который при необходимости нагревания увеличивает задатчик для приточного воздуха в соответствие с установленными параметрами или, при необходимости охлаждения понижает задатчик.

Каскадный фактор (насколько задатчик температуры помещения должен быть изменен (поградусно)) устанавливается в «Установках», см. соответствующий выбор.

ПРИМЕЧАНИЕ: каскадное управление является PI-управлением с устанавливаемым I-временем (фабричные установки 10 минут) и работает с установками между установленным минимальным и максимальным ограничением.

(Текущая установка температуры помещения отражена в меню каскадного фактора).

Управление температурой в помещении с мин/макс ограничением температуры приточного воздуха.

Датчик управления температурой Room (AI2) управляет последовательностью для достижения установленных параметров. Температура поддерживается этим датчиком с ограничением минимального и максимального значений.

Управление температурой в помещении без датчика приточного воздуха.

Датчик температуры Room (AI2) управляет последовательностью для достижения значений установок.

Управление температурой воздуха с компенсацией внешней температуры или управление температурой помещения с мин/макс ограничениями. Переключатель, зависимый от внешней температуры.

Датчик внешней температуры управляет переключением между управлением воздухом (зима) и управлением в помещении (лето).

Датчик приточного воздуха (AI3) управляет последовательностью для достижения установленных параметров. Установки – внешняя температура компенсируется датчиком внешней температуры (AI1). Параметры устанавливаются в меню «Установки».

Датчик в помещении (AI2) управляет последовательностью для достижения установленных параметров. Температура может быть макс/мин лимитирована. Параметры устанавливаются в меню «Установки».

Выбор регулирующего органа и исполнительного механизма

Необходимая мощность для подогрева приточного воздуха в зимний период составляет 381 кВт; для охлаждения в летний период – 123 кВт. Разность температур теплоносителя 80…60°С, хладоносителя 7…12°С. Расход теплоносителя составляет:

хладоносителя:

В качестве регулирующего органа на подаче теплоносителя применен трехходовой клапан типа NMTR производства фирмы Regin. Подбор клапана производится при условии перепада давления на нем не выше 20 кПа. Подбор производится по диаграмме, изображенной на рис.6.1.

Рис. 6.1 Диаграмма подбора трехходового клапана типа NMTR

В качестве регулирующего органа на подаче хладоносителя применен трехходовой клапан типа BGTR производства фирмы Regin. Подбор клапана производится при условии перепада давления на нем не выше 20 кПа. Подбор производится по диаграмме, изображенной на рис. 6.2.

Рис. 6.2. Диаграмма подбора трехходового клапана типа BGTR

На подаче теплоносителя установлен трехходовой клапан NMTR50-39 (рис. 5) с условным проходом DN=50мм и условной пропускной способностью Кv=39 м3/ч. На подаче хладоносителя установлен трехходовой клапан BGTR65-63 (рис. 6) с условным проходом DN=65 мм и условной пропускной способностью Кv=63м3/ч.

В качестве исполнительного механизма на клапане теплоносителя применен электропривод AQM24-1R (рис.7) производства фирмы Regin. Технические характеристики электропривода AQM24-1R:

Напряжение питания______________________________________24 В.

Частота_________________________________________________50 Гц.

Управляющий сигнал________________________________0…10 В.

Потребляемая мощность__________________________________6 Вт.

Длина штока_______________________________________20 мм.

Время хода штока_________________________________10 с/мм.

Фактическое усилие____________________________________500 Н.

В качестве исполнительного механизма на клапане хладоносителя применен электропривод AV24-MFT (рис.8) производства фирмы Belimo. Технические характеристики электропривода AV24-MFT:

Напряжение питания____________________________________24 В.

Частота________________________________________________50 Гц.

Управляющий сигнал___________________________________0…10 В.

Потребляемая мощность___________________________________6 Вт.

Длина штока____________________________________________50 мм.

Время хода штока________________________________________3 с/мм.

Фактическое усилие_____________________________________2000 Н.

Рис. 6.3 Трехходовой регулирующий клапан NMTR50-39

Масса – 5,0 кг.

Рис. 6.4 Трехходовой регулирующий клапан BGTR65-63

Масса – 23 кг.

Рис. 6.5 Электропривод AQM24-1R

Рис. 6.6 Электропривод AV24-MFT

8. Технико-экономическое обоснование

8.1 Введение

Автоматизированные системы кондиционирования приводят, в конечном счете, к экономии потребляемой электроэнергии. Это происходит за счет равномерного потребления. В нашем случае экономия электроэнергии оценивается в 5% от годового потребления. Предполагается, что экономия электроэнергии покроет затраты на приобретение и установку АСУ.

8.2 Расчет капитальных вложений, необходимых для реализации проекта.

Табл. 8.1 - Расчет капитальных вложений

Итого: 49353.1 грн.

8.3 Расчет годовых эксплуатационных расходов, связанных с эксплуатацией АСУ

Для того, чтобы АСУ выполняла свои функции, необходимы расходы по содержанию и эксплуатации АСУ. В нашем случае такие годовые расходы определяются следующим образом:

где - амортизация, - затраты на ремонт, - зарплата, - затраты на электроэнергию, - прочие затраты.

Амортизация определяется по формуле

где - норма амортизации, составляющая 25%, - общая стоимость АСУ.

Ремонтные затраты составляют

Годовая потребляемая электроэнергия,

- потребляемая мощность,

Число часов работы кондиционера за год;

Коэффициент загрузки электродвигателя;

Коэффициент одновременного включения.

9. Техника безопасности

Здоровье, работоспособность, да и просто самочувствие человека в значительной степени определяются условиями микроклимата и воздушной среды в жилых и общественных помещениях, где он проводит значительную часть своего времени.

По мере насыщения зданий современными отопительно-вентиляционными системами, осветительной техникой и разнообразным электробытовым оборудованием все более очевидным становится выражение: «Дом – это машина для жилья».

Если говорить о физиологическом воздействии на человека окружающего воздуха, то следует напомнить, что человек в сутки потребляет около 3 кг пищи и 15 кг воздуха. Что это за воздух, какова его свежесть и чистота, душно, жарко или холодно человеку в помещении, во многом зависит от инженерных систем, специально предназначенных для обеспечения воздушного комфорта.

Среди инженерных систем здания можно выделить: систему вентиляции, систему отопления (либо комбинированную отопительно-вентиляционную систему) и систему кондиционирования воздуха (СКВ). Воздушное отопление, совмещенное с вентиляцией, создает в помещении вполне удовлетворительный микроклимат и обеспечивает благоприятные условия воздушной среды. СКВ представляет собой систему более высокого порядка (с большими возможностями). Принципиальное преимущество состоит в том, что, помимо выполнения задач вентиляции и отопления, СКВ позволяет создать благоприятный микроклимат (комфортный уровень температур) в летний, жаркий период года, благодаря использованию в своем составе фреоновой холодильной машины.

Таким образом, подготовка воздуха в СКВ может включать его охлаждение, нагрев, увлажнение или осушку, очистку (фильтрацию, ионизацию и т.п.), причем система позволяет поддерживать в помещении заданные кондиции воздуха независимо от уровня и колебаний метеорологических параметров наружного (атмосферного) воздуха, а также переменных поступлений в помещение тепла и влаги.

9.1 Определение параметров внешнего воздуха и оптимальных микроклиматических условий

Расчетные параметры внешнего воздуха определяются климатическими условиями местности, в которой будет работать СКВ, и ее назначением. Расчет принято вести по параметрам, определяемым следующим образом:

Для холодного времени года – средняя температура наиболее холодной пятидневки и энтальпия воздуха, соответствующая этой температуре и средней относительной влажности наиболее холодного месяца в 13 ч;

Для теплого времени года – температура воздуха, наиболее высокое значение которой наблюдается в данном пункте на протяжении 220 ч, и соответствующая энтальпия воздуха (в среднем по многолетним наблюдениям).

Для г. Одессы параметры внешнего воздуха приведены в табл. 9.1.

Таблица 9.1

Системы кондиционирования воздуха комфортного назначения рассчитываются на поддержание параметров воздуха в кондиционируемых помещениях, оптимальных для самочувствия людей, находящихся в них. Параметры определяются условиями тепло- и влагообмена, которые в свою очередь зависят от состояния здоровья человека, характера выполняемой им работы, нервного напряжения, одежды, а также от температуры, влажности, скорости движения окружающего воздуха и других факторов. Учет всех перечисленных условий для каждого конкретного случая весьма громоздок. Значения оптимальных параметров воздуха для различных производственных, общественных и жилых помещений регламентированы соответствующими нормами.

В табл. 9.2 приведены параметры внешнего воздуха для легких условий.

Табл. 9.2 - параметры внешнего воздуха для легких условий

Подачу СКВ необходимо рассчитывать отдельно для теплого, переходного и холодного периодов года.

Для каждого из периодов согласно инструкциям производят расчеты по излишкам явной теплоты, по излишкам влаги, по излишкам полной теплоты и по количеству выделяющихся вредных веществ. Для упрощения расчета параметры удаляемого воздуха – температура, влагосодержание, энтальпия и концентрация вредных веществ – принимаются равными соответствующим параметрам воздуха в помещении.

9.2 Расчет по излишкам явной теплоты

, (9.1),

где - излишек явной теплоты в помещении, ;

Температура удаляемого и приточного воздуха соответственно, .

Явная теплота, выделяемая организмами людей, ,

где - количество явной теплоты, выделяемой одним человеком в спокойном состоянии:

при = 20= 85 , ;

при = 22= 70 , .

Для теплого периода

9.3 Расчет по излишкам влаги

Количество воздуха, удаляемого из помещения, ,

, (9.4)

где - излишек влаги в помещении, ;

Количество людей, находящихся в помещении; - количество влаги, выделяемой одним человеком (в спокойном состоянии):

при = 20=75 ;

при = 22=100 ;

Влагосодержание удаляемого и приточного воздуха соответственно, .

Таким образом, для холодного и переходного периодов года количество удаляемого воздуха составляет

Для теплого периода

9.4 Расчет по излишкам полной теплоты

Количество воздуха, удаляемого из помещения, ,

, (9.6)

где - излишек полной теплоты в помещении, ;

Явная теплота, выделяемая организмами людей, находящихся в помещении;

0 - теплота от солнечной радиации (инсоляции), работающих электродвигателей и источников освещения соответственно;

Энтальпия удаляемого и приточного воздуха соответственно.

Полная теплота, выделяемая организмами людей, ,

где - количество полной теплоты, выделяемой одним человеком в спокойном состоянии:

при = 20= 130;

при = 22= 125 .

Таким образом, для холодного и переходного периодов года количество удаляемого воздуха составляет

Для теплого периода

Согласно здание относится к категории Д (в помещении находятся материалы в холодном состоянии, кабельные электропроводки и оборудование, отдельные предметы мебели). Исходя из этого, расчетная масса комбинированного углекислотно-хладонового состава (УХС) для объемного пожаротушения определяется по формуле

где - коэффициент компенсации не учитываемых потерь УХС, для помещений с дверными и оконными проемами принимается =1.2;

Нормативная массовая огнетушащая концентрация УХС, при времени заполнения помещения, равном 60 , принимается = 0.4 ;

Объем защищаемого помещения, .

Расчетное число баллонов определяется из расчета вместимости в 40-литровый баллон 25 УХС:

Внутренний диаметр магистрального трубопровода определяется по формуле

где =12 - диаметр сифонной трубки баллона, ; =245 - число одновременно разрежаемых баллонов.

Эквивалентная длина магистрального трубопровода определяется по формуле

где - коэффициент увеличения длины трубопровода для компенсации не учитываемых местных потерь, принимается = 1.05; =120 - длина трубопровода по проекту, .

Площадь сечения выходного отверстия оросителя определяется по формуле

, , (9.12)

где - площадь сечения магистрального трубопровода, ; 20 - число оросителей.

Расход УХС , для трубопровода диаметром 35 определяется в зависимости от эквивалентной длины; при = 120 и = 4.4 .

Удельный расход УХС составляет:

(9.13)

Площадь сечения трубопровода:

Расход УХС составляет

Расчетное время подачи УХС:

,

где - расчетная масса УХС, ; - расход УХС, .

Масса основного состава запаса УХС определяется по формуле

где - коэффициент, учитывающий остаток УХС в баллонах и трубопроводах, принимается

Камера орошения относится к адиабатическому типу увлажнителей воздуха. Адиабатические увлажнители распыляют воду в виде мельчайших капель, которые испаряются в воздухе, поглощая из него теплоту и тем самым охлаждая его. Таким образом, кроме поддержания влажности адиабатические увлажнители обладают потенциалом испарительного охлаждения, как прямого, так и косвенного. Также адиабатические увлажнители потребляют небольшое количество электроэнергии, которая необходима только для работы водяного насоса, а это всего около 4 Вт на 1 литр распыляемой воды.

Система увлажнения состоит из набора форсунок низкого давления, питаемых водопроводной водой через коллектор. Подобный тип увлажнителей может использоваться как адиабатный охладитель или система водяной очистки воздуха. Для повышения эффективности увлажнения применяется система с двумя водяными распределителями, форсунки одного из которых направлены по потоку воздуха, а другого против.

Ключевые особенности системы:

средняя эффективность,

низкое сопротивление по воздуху,

низкие эксплуатационные расходы.

Форсунки увлажнителя работают с невысоким давлением воды (2-3 бара). Эффективность увлажнения зависит от нескольких факторов:

• Скорости воздуха в сечении секции (чем ниже скорость, тем выше эффективность).
• Количества водораспределителей
• Расхода циркулирующей воды
• Длины секции

Состав увлажнителя:

• Камера увлажнения, выполненная из нержавеющей стали AISI 304, герметично отделенная от панелей корпуса центрального кондиционера.
• Каплеотделители с рамой из стали AISI 304 и профилем из ПВХ с 2-я изгибами (возможна установка профилей из нержавеющей стали AISI 304 по запросу) (для системы с 2-я водораспределителями).
• Водораспределители из ПВХ-трубопроводов
• Самоочищающиеся конические форсунки из композитного материала на основе армированного полипропилена.

• Емкость для сбора воды выполнена из нержавеющей стали AISI 304, толщиной 2.0 мм для повышения жесткости.
• Внешний циркуляционный центробежный насос.
• Система подпитки с пластиковым поплавковым регулятором (возможна установка электронного регулятора по запросу).

Потребление воды

Общее потребление воды в системе складывается из двух составляющих - расхода испарившейся воды (Qe) и продувочного расхода (Qb). Продувочный расход в рециркуляционных системах необходим для предотвращения чрезмерного повышения концентрации солей, что может привести к преждевременному износу и выходу из строя элементов увлажнителя.

Расход испарившейся воды рассчитывается как произведение массового расхода воздуха на разность влагосодержания воздуха до и после увлажнителя.

Для определения достаточной величины продувочного расхода необходимо знать степень жесткости воды. Граничными можно считать следующие значения:

• При жесткости <8 °f, Qb = 0,2 x Qe
• При жесткости >30 °f, Qb = 2 x Qe

Сотовый увлажнитель

Сотовые увлажнители также относятся к адиабатическому типу увлажнителей.

Повышение относительной влажности и снижение температуры происходит в результате испарительного вследствие прохода через увлажненный слой насадки – это простой и безопасный способ увлажнения и охлаждения воздуха. Дополнительным его преимуществом являются низкие эксплуатационные расходы.

Основной элемент системы – сотовая кассета, которая монтируется в блок увлажнителя. Вода подается в верхнюю часть кассеты и стекает вниз по ее поверхности. Сухой воздух, проходя через влажный материал, абсорбирует поры воды.

Процесс увлажнения требует меньше энергии по сравнению с паровыми увлажнителями и камерами орошения. Неиспарившаяся вода принимает участие в промывке материала насадки и стекает в дренажный поддон. После этого вода либо используется повторно, либо удаляется через дренажное отверстие в поддоне.

Для предотвращения уноса капель за увлажнителем устанавливается каплеуловитель.

Сотовая кассета состоит из стекловолоконных листов, поэтому не может являться источником появления бактерий и плесени. Чтобы кассета поглощала влагу, но не теряла свою форму, материал пропитывают структурными добавками.

Листы кассеты скрепляются и устанавливаются в корпус кассеты под давлением. Благодаря этому методу в конструкции не применяется клей, что позволяет:

• создать большую площадь поверхность испарения,
• увеличить срок службы сотового увлажнителя,
• эксплуатировать увлажнитель с любым видом воды.

Также листы имеют специальный профиль, который обеспечивает высокую эффективность увлажнения в сочетании с минимальными потерями давления.

Кассеты монтируются на раме из нержавеющей стали с интегрированной оросительной системой, что способствует простой замене и обслуживанию.

Способы регулирования производительности увлажнителей

Управление увлажнителями может осуществляться по нескольким схемам, которые обеспечивают различную точность. Наиболее распространенными являются регулирование по точке росы, ступенчатое и двухпозиционное регулирование.

Регулирование по точке росы

Является самым точным, но и наиболее ресурсоемким способом регулирования. Точность поддержания относительной влажности 1-2%.

Насос увлажнителя включается при снижении значения относительной влажности воздуха в рабочей зоне до минимально допустимого значения. За увлажнителем устанавливается датчик точки росы, по которому регулируется работа первого нагревателя, а на выходе из установки установлен датчик температуры, по которому регулируется работа второго нагревателя. При этом циркуляционный расход воды всегда остается постоянным.

Ступенчатое регулирование

Точность ступенчатого регулирования составляет примерно 3-5%, в зависимости от количества ступеней.

При необходимости повышения относительной влажности включается насос и вода подается на участки кассеты. Площадь орошаемой поверхности меняется посредством электромагнитных клапанов, управление которыми осуществляется по датчику относительной влажности. По датчику температуры на выходе регулируется работа нагревателя.

Двухпозиционное регулирование

Является самым простым и наименее точным методом. Алгоритм предусматривает запуск насоса и подачу жидкости на всю поверхность увлажнителя. При достижении максимальной границы значения относительной влажности насос останавливается. Когда влажность в помещении достигнет минимальной уставки увлажнитель снова приводится в работу. По датчику температуры на выходе регулируется работа нагревателя. Такой способ имеет погрешность 5-10%.

Паровой увлажнитель

Паровые увлажнители используют принцип изотермического увлажнения воздуха паром, который подается в увлажнительную камеру от парогенератора. Парогенератор располагается отдельно от установки обработки воздуха и соединяется с секцией увлажнения паропроводами. Возможна подача пара под давлением от парораспределительной сети.

Пар является стерильной средой, что является значительным преимуществом при обслуживании помещений с повышенными требованиями к чистоте воздуха. Однако, применение паровых увлажнителей характеризуются повышенным расходом электроэнергии по сравнению с адиабатическими увлажнителями.

Парораспределительная система может состоять как из системы парораспределительных трубок, так и из одного линейного парораспределителя.

По всей длине парораспределительных трубок размещаются отверстия, которые обеспечивают равномерное распределение пара на очень коротком расстоянии без образования конденсата. Трубки изготовлены из нержавеющей стали, как в теплоизоляции, так и без нее. В изолированных трубках распределительные форсунки изготавливаются из полифениленсульфида, особого прочного пластика способного постоянно выдерживать температуру до 220 °С. Если вертикальные парораспределительные трубки не имеют изоляции, форсунки в них не используются.

Коллектор, по которому пар подается на парораспределительные трубки, также изготовлен из нержавеющей стали. Может размещаться как сверху, так и снизу камеры.

При использовании парораспределительных патрубков они выполняют не только функцию подачи пара, но и является конденсатоотводчиком, с возможностью конденсата.

Массо-габаритные характеристики

В схеме автоматизации (рис. 6.1) предусматривается контроль температуры горячей воды в подающем и обратном трубопроводах воздухонагревателей ВН 1 и ВН 2, холодной воды, подаваемой в оро­сительную камеру КО , температуры воздуха в определенных точках кондиционера и в помещении. Для этих целей применяются техничес­кие термометры типа П или У и комнатный термометр ТБ -2М (см. раздел 5.1).

Контроль давления холодной воды осуществляется показывающим манометром 8 типа ОБМ 1-100-6.

Перепад давления воздуха на фильтре измеряется жидкостным тягонапоромером 7 типа ТНЖ-Н с пределом измерения 0 -0,4 кПа.

Автоматическое управление

Управление электроприводами вентилятора и клапана наружного воздуха КЛ -6 осуществляется аналогично управлению, рассмотренно­му в разделе 5.1 для приточной камеры.

В схеме автоматизации (рис. 6.1) дополнительно предусмотре­но управление электродвигателями М6 фильтра, М З насоса камеры орошения и ИМ МВ 8 направляющего аппарата НА вентилятора.

Работа электродвигателей М 6, М З и ИМ МВ 8 направляющего аппа­рата сблокирована с работой электродвигателя М1 вентилятора. При включении электродвигателя М 1 в местном или дистанционном режиме управления подается сигнал на включение электродвигателей М 6, М З и ИМ МВ 8. В результате этого включается в работу электропри­вод устройства очистки фильтра, насос камеры орошения и открыва­ется направляющий аппарат вентилятора. При отключении электрод­вигателя М 1 вентилятора электроприводы фильтра и насоса отключа­ются, а направляющий аппарат вентилятора закрывается.

Для опробования электродвигателей М 6, М З и ИМ МВ 8 предус­мотрены кнопки управления соответственно S В 4, S В 5 и S В 7.

Автоматическое регулирование

Представленная на рис. 6.1 схема автоматизации прямоточной СКВ включает два независимых контура регулирования температуры и относительной влажности воздуха в помещении. Регулирование отно­сительной влажности воздуха в помещении осуществляется по методу точки росы, т.е. косвенным методом. На I -d диаграмме (рис. 6.1) представлена схема обработки воздуха.

Регулирование по температуре точки росы

В холодный период года наружный воздух (точка 1 на рис. 6.1) подогрева­ется в воздухонагревателе ВН 1 до состояния, соответствующего точке 2. Затем воздух адиабатически увлажняется и охлаждается в оросительной камере, достигая температуры точки росы (точка 3), и после прохождения через воздухонагреватель ВН 2 поступает в по­мещение с параметрами 4; (4). Ассимилировав тепло, выделяющееся в помещении, воздух принимает параметры, характеризуемые точкой 5. Требуемая температура воздуха в помещении поддерживается элект­рическим трехпозиционным регулятором температуры РВ 2 типа ТЭ 2П З с датчиком ВК 2, установленном в помещении. В качестве датчика ВК 2 применяется термопреобразователь сопротивления медный типа ТСМ -1079 градуировки 50М . При отклонении температуры воздуха в помещении от заданной по сигналу от датчика ВК 2 регулятор РВ 2 изменяет теплопроизводительность воздухонагревателя ВН 2, путем воздействия на ИМ МВ 13 и клапан КЛ -4. Через определенный проме­жуток времени температура воздуха в помещении приближается к за­данной. Требуемая температура точки росы за камерой орошения поддерживается регулятором температуры РВ 1, который по сигналу от датчика ВК 1 оказывает воздействие на ИМ МВ 1 регулирующего клапана КЛ -1 воздухонагревателя ВН 1, изменяя его теплопроизводи­тельность. С помощью регулятора РВ 1 удается получить практически постоянное влагосодержание воздуха после камеры орошения, что дает возможность поддерживать заданную относительную влажность воздуха в помещении. В качестве регулятора температуры РВ 1 при­менен регулятор ТЭ 2П З, а в качестве датчика температуры ВК 1 тер­мопреобразователь сопротивления медный ТСМ -0879 градуировки 50М .

В теплый период года наружный воздух (точка 6) охлаждается до температуры точки росы в оросительной камере и требуемая тем­пература точки росы поддерживается регулятором РВ 1, воздействую­щим на ИМ МВ З регулирующего клапана КЛ -3 на трубопроводе холод­ной воды. При повышении температуры точки росы клапан КЛ -3 при­открывается, увеличивая подачу на форсунки холодной воды, что обеспечивает более глубокое охлаждение воздуха. При понижении температуры клапан КЛ -3 прикрывается, уменьшая подачу холодной воды. Требуемая температура воздуха в помещении поддерживается регулятором РВ 2, воздействующим на ИМ МВ 13 регулирующего клапана КЛ -4 воздухонагревателя ВН 2.

Автоматическая защита воздухонагревателяВН 1 от замерзания осуществляется аналогично защите, приведенной в разделе 5.1 для приточной камеры.

Недостатком изложенного метода регулирования параметров воздуха в помещении являются его низкие экономические показате­ли, так как в отдельных режимах работы СКВ одновременно потреб­ляется теплота и холод.