Air conditioning, heating and ventilation systems with energy supply from own source

Cover Page

Cite item

Abstract

A system working on natural gas and used energy, heat and refrigeration supply of buildings is described. Ike heal as obtained in electric generator as a by-product is used for driving the absorption refrigerating machine. Internal heat flows are to good advantage are used in the system of heating, ventilation and air conditioning. A system of climate maintenance in the trade house “Tri Kita" developed by Vente is considered as an example.

Full Text

При отсутствии возможности подключения крупных объектов общественного и промышленного назначения к централизованным источникам электро- и теплоснабжения предлагается использовать сетевой природный газ. В этом случае наиболее рациональным вариантом обеспечения объекта электроэнергией, теплом и холодом является создание автономных источников энергоснабжения, работающих на газовом топливе.

В одной части отдельно стоящего здания в целях надежности монтируется не менее трех электротеплогенераторов на газовом топливе. В другой части устанавливается не менее двух абсорбционных холодильных машин.

Характерным примером автономного энергоснабжения систем кондиционирования воздуха (СКВ) служит торговый комплекс по продаже мебели фирмы «Три кита», построенный на 19-м км Минского шоссе (Московская обл.). Проектирование, монтаж и наладку СКВ, а также изготовление нестандартного оборудования систем осуществила фирма «Вента».

 

Рис. 1. Построение на I.d-диаграмме расчетного режима работы СКВ торговых залов для теплого периода года: Н-СМ-В — смешение наружного и рециркуляционного воздуха «смесительном блоке кондиционера: СМ-ОХ — охлаждение и осушение приточного воздуха в воздухоохладителе кондиционера; ОХ-П - нагрев приточного воздуха в вентиляторе и приточных воздуховодах; П-В — восприятие приточным воздухом тепло- и влагоизбытков в торговом зале

 

В помещениях торгового дома поддерживаются следующие температурно- влажностные условия: в теплый период года tB = 23...25 °C при φ = 40...60 %; в холодный и переходный периоды года t= 20...22 °C при фφ = 30...50 %.

Эти технологические требования определяют проектирование СКВ. Приведенные выше параметры воздуха в помещениях торговых залов и складов полностью отвечают условиям как храпения мебели, так и теплового комфорта людей [1].

 

Рис. 2. Построение на I,d- диаграмме расчетного режима работы СКВ торговых залов в холодный период года: Н-СМ-В — смешение в блоке смешения наружного и рециркуляционного воздуха; СМ-К1 — нагрев приточного воздуха в калорифере; К -П — адиабатное увлажнение приточного воздуха в сотовом орошаемом блоке кондиционера; П-В— процесс поглощения в торговом зале тепло- и влаговыделений

 

На рис. 1 представлено построение на диаграмме расчетного режима работы систем СКВ торговых залов в теплый период года. Торговые помещения площадью 2000 м2 обслуживаются кондиционером производительностью по приточному воздуху 30 000 м3/ч. В нем обрабатывается смесь из 70 % внутреннего и 30 % наружного воздуха (точка СМ), охлаждаемого и осушаемого в воздухоохладителе, к которому поступает холодная вода от абсорбционных холодильных машин twx = 7 °C. В воздухоохладителе кондиционера смесь охлаждается и осушается до параметров tох = 14,8 °C; Iох=39,6 кДж/кг, где I - энтальпия смеси.

Тепловая нагрузка на один кондиционер составляет

Q ох = Lп ρ п (Iсм-Iох)/3.6 = 30000-1,18(654 -39,6)/3,6 = 141600 Вт.

В приточном вентиляторе и воздуховодах приточный воздух нагревается до tn= 16 °C.

Поглотительная способность приточного воздуха по восприятию явных тепло- избытков в торговом зале составляет Q т.изб.ас = Lп ρ п Ср (tв-tп)/3,6 = 30000- 1,18-1 х(25-16)/3,6 = 88500 Вт.

Заштрихованный сектор на диаграмме (см. рис.1) характеризует возможные режимы приготовления приточного воздуха и изменения внутренних параметров воздуха в рабочей зоне торгового зала в теплый период года.

В расчетных условиях холодного периода года в центральном кондиционере приготовляется смесь из 70 % внутреннего рециркуляционного воздуха (точка В на рис. 2) и 30 % наружного воздуха (точка 77). Смесь воздуха (точка СМ ) имеет параметры: tсм= 5,5 °C; Iсм= 11,2 кДж/кг; d= Зг/кг. После очистки в фильтрах смесь приточного воздуха надевается в калорифере (точка К) до температуры по сухому термометру tкл = 22 °C и по мокрому термометру tмкл =10,4 °C. Подогретый воздух адиабатно увлажняется в сотовом орошаемом блоке, эффективность которого Еа = 0,6. Из преобразованного выражения для показателя Еа можно вычислить температуру адиабатно увлажненного приточного воздуха:

tа =tкл — Еа (tкл-tмкл) = 22-0,6(22- 10,4)= 15 °C.

Градиент температур Δ tас= 20 - 15 = 5 °C позволяет ассимилировать теплоизбытки. Для ассимиляции влаговыделений от людей влагосодсржание приточного воздуха должно составлять Δdас- 0,2 г/кг. Влагосодержание внутреннего воздуха: (dв1= dп + 5,8 + 0,2=6 г/кг.

В пересечении линий tв = 20 °C и dв1= 6 г/кг на I,d-диаграмме находим точку B1, характеризующую изменившиеся параметры воздуха в рабочей зоне торгового зала: φв = 40 %; Iв = 35 кДж/кг.

Поступление для смешения в кондиционер рециркуляционного воздуха с параметрами точки B 1при большей влажности и энтальпии приведет к получению приточного воздуха при гой же температуре tп= 15 °C, но с большей влажностью, что вызовет повышение относительной влажности внутреннего воздуха φв. При достижении верхней) уровня относительной влажности, рекомендуемого для холодного периода года (φв= 50 %), датчик контроля φв подаст команду на остановку насоса, подающего воду для орошения сотовых блоков. Влагосодержание приточного воздуха будет равно влагосодержанию смеси dсм, а нагрев смеси приточного воздуха в калорифере будет автоматически сокращен до требуемой температуры притока tп= 15 °C. За 3...4 ч непрерывной работы кондиционера влажность воздуха в торговом зале понизится до минимального уровняφв= 30 % и датчик контроля влажности включит насос орошения сотовых блоков, т. е. возобновится режим адиабатного увлажнения приточного воздуха. При этом приточный воздух будет снова нагреваться в калорифере до в соответствии с построением на рис. 2 режима адиабатного увлажнения ta = tп = 15 °C. На рис. 3 представлена принципиальная схема кондиционеров торговых залов.

По периметру здания торгового центра под окнами установлены стальные штампованные радиаторы высотой 300 мм с нижним подведением горячей воды. Теплопроизводительность радиаторов рассчитана на поддержание температуры tп= 16 °C и регулируется датчиком контроля температуры наружного воздуха tн. Система отопления здания торгового центра в холодный период года работает круглосуточно, а приточно-вытяжные агрегаты в ночное время останавливаются.

В ночные часы потребность здания торгового центра в электроэнергии снижается до 20-25 % от дневного уровня. Пропорционально уменьшается и выработка тепла в электротеплогенераторах, так как горячая вода с температурой 110 °C является побочным продуктом охлаждения газовых электротеплогенераторов и дымовых газов от них. В связи с этим ночью три электротеплогенератора отключают, а работает только один. Вырабатываемого им тепла хватает только для дежурного отопления здания торгового центра.

В здании торгового комплекса имеется компьютерный центр управления работой систем ВОК (вентиляции, отопления, кондиционирования) и контроля параметров внутреннего и наружного воздуха.

В целях сокращения расхода теплоты в складских помещений применена центральная вытяжная система, объединяющая вытяжку из складов, вспомогательных помещений, офисов.

Офисные помещения обслуживает центральная приточно-прямоточная система, в которой приготовляется санитарная норма наружного воздуха. Для обеспечения необходимым количеством теплоты всех систем ВОК здания в приточных агрегатах каждой из зон обслуживания размещены теплообменники установки утилизации с промежуточным теплоносителем- антифризом. Циркуляция антифриза осуществляется сдвоенным насосом. Одна часть насоса работает, а вторая остается в резерве. Применение сдвоенных насосов повышает надежность и упрощает монтажные работы.

Для круглогодового отведения теплоизбытков в офисных помещениях применены местные вентиляторные воздухоохладители (fan-coil). Летом источником холода служит холодная вода, поступающая от абсорбционных машин, в которых для выработки холода используется теплота горячей воды при температуре 70...110 °C, получаемая как побочный продукт при выработке электроэнергии в газовых электрогенераторах. Подробное описание схемы и энергетических преимуществ выработки холода от сбросного тепла изложено в работе [3].

В холодный период года абсорбционные холодильные машины не работают, а теплота от электротеплогенераторов используется для отопления здания и нагрева приточного воздуха в СКВ.

 

Рис. 3. Принципиальная схема приточного агрегатав СКВ торговых залов:1 — блок смешения приточного наружного и внутреннего рециркуляционного L р воздуха; 2 — воздушный фильтр; 3 — калорифер;4 — воздухоохладитель с поддоном и сепаратором; 5 — блок адиабатного увлажнения в орошаемых сотовых насадках; 6 — вентиляторный блок; 7 — шумоглушитель

 

В схему трубопроводов холодоснабжения вентиляторных воздухоохладителей на подающих и обратных трубопроводах параллельно смонтированы два пластинчатых теплообменника жидкость-жидкость.

В теплый период года через один из них циркулирует холодная вода с перепадом температур Δtх= 7... 12 °C, которая охлаждает воду от 15 до 10 °C в контуре вентиляторных воздухоохладителей в офисных помещениях. Охладительная способность теплообменника 400 кВт.

В холодный период года вентили у летнего пластинчатого теплообменника закрывают и открывают вентили для циркуляции через второй пластинчатый теплообменник антифриза от установки утилизации с перепадом его температур от 9 до 14 °C. По другую сторону стенок каналов I пластинчатого теплообменника проходит охлаждаемая вода контура циркуляции через воздухоохладители офисных помещений. Перепад температур охлаждаемой воды от 16 до 11 °C.

Схема с двумя пластинчатыми теплообменниками позволяет утилизировать теплоту тепловыделений и получать холод I для помещений, где круглый год имеются тепло избытки. В холодный период года использование холода наружного воздуха позволяет экономить теплоту для нагрева приточного воздуха.

×

About the authors

O. Ya. Kokorin

MGSU

Author for correspondence.
Email: info@eco-vector.com

Doctor of Engineering, Sciences, Prof.

Russian Federation

V. V. Komissarov

JSC "VENTA"

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation

Ya. G. Kronfeld

JSC "VENTA"

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation

S. R. Bazumatov

JSC "VENTA"

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation

References

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. Rice. 1. Construction on the I.d-diagram of the calculated mode of operation of the ACS of trading floors for the warm period of the year: H-CM-B - mixing of outdoor and recirculation air in the mixing unit of the air conditioner: CM-OX - cooling and dehumidification of the supply air in the air conditioner air cooler; OH-P - supply air heating in the fan and supply air ducts; P-V - the perception of heat and moisture excesses in the trading floor by the supply air

Download (276KB)
2. Rice. 2. Construction on the I,d-diagram of the calculated mode of operation of the SLE of trading floors in the cold season: N-CM-B - mixing in the mixing unit of outdoor and recirculated air; SM-K1 - supply air heating in the heater; K-P - adiabatic humidification of the supply air in the honeycomb irrigated unit of the air conditioner; P-V - the process of absorption in the trading floor of heat and moisture release

Download (309KB)
3. Rice. Fig. 3. Schematic diagram of the supply unit in the SCR of trading floors: 1 - block for mixing supply external and internal recirculation air L p; 2 - air filter; 3 - air heater; 4 - air cooler with tray and separator; 5 - block of adiabatic humidification in irrigated honeycomb packings; 6 - fan unit; 7 - silencer

Download (125KB)

Copyright (c) 2022 Kokorin O.Y., Komissarov V.V., Kronfeld Y.G., Bazumatov S.R.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies