Контрольная работа: Кондиционирование воздуха. Системы кондиционирования
По назначению системы кондиционирования подразделяются на комфортные, технологические и комфортно-технологические. Первые предназначены для обеспечения оптимальных (комфортных) санитарно-гигиенических условий для людей и применяются в жилых, общественных и промышленных зданиях. Технологические системы должны обеспечивать поддержание в производственных помещениях условий воздушной среды, необходимых для выполнения технологических процессов, надежности работы оборудования, хранения изделий и т. п. В некоторых случаях создают локальные системы технологического кондиционирования, обеспечивающие нужные условия воздушной среды, непосредственно у технологического оборудования или внутри его. Комфортно-технологические системы обеспечивают необходимые параметры воздушной среды для людей и технологического оборудования.
По сезонности обеспечения требуемых параметров воздуха в помещениях системы кондиционирования подразделяются на круглогодичные и сезонные: круглогодичные системы обеспечивают режим во все периоды года, сезонные—в один из периодов (теплый или холодный), в зависимости от климатических особенностей района.
По месту обработки воздуха системы кондиционирования могут быть центральными и местными: в центральных системах воздух обрабатывается в кондиционерах, размещаемых в отдельных помещениях, и по системе воздуховодов подается в обслуживаемые данной системой помещения, в местных—кондиционер располагается в обслуживаемом им помещении.
В больших общественных и промышленных зданиях иногда применяют комбинированные (многозональные) системы. В этом случае первичная обработка воздуха осуществляется в центральных кондиционерах, а приведение параметров приточного воздуха в соответствие с требованиями для каждого помещения—в местных доводчиках. В однозональных системах обработка наружного воздуха до необходимых параметров приточного воздуха осуществляется окончательно в центральном кондиционере. Такая схема применима в случаях, когда во все помещения можно подавать воздух с одинаковыми параметрами.
По принципу централизации систем тепло- и холодоснабжения системы кондиционирования воздуха подразделяются на автономные и неавтономные; в автономных системах каждый кондиционер имеет свою систему тепло- и холодоснабжения, в неавтономных—тепло и холод приготовляются централизованно и по трубопроводам подводятся к кондиционерам.
В зависимости от использования наружного и рециркуляционного воздуха из помещений системы кондиционирования бывают прямоточные и с рециркуляцией воздуха. В прямоточных системах используется только наружный воздух, который обрабатывается в кондиционере, подается в помещения и после отработки в них выбрасывается наружу. В системах с рециркуляцией в кондиционер поступает наружный воздух и воздух из помещений. После обработки смесь подается в кондиционируемые помещения, откуда воздух частично выбрасывается наружу, а частично вновь подается в кондиционер на рециркуляцию. Существуют системы кондиционирования, где используется только рециркуляционный воздух из помещений, который после обработки в кондиционере вновь поступает в них.
Тепло- и массообмен между воздухом и водой в камерах орошения
В системах кондиционирования широкое распространение получила обработка воздуха водой, основанная на том, что при соприкосновении воздуха с открытой поверхностью воды в общем случае происходит перенос массы вещества (влаги) и теплоты, сопровождающийся изменением его тепловлажностного состояния.
Перенос влаги происходит вследствие ее испарения с открытой поверхности воды или конденсации из воздуха у поверхности воды; в соответствии с этим влагосодержание воздуха увеличивается или уменьшается.
Направление переноса влаги зависит от количества водяных паров в воздухе и температуры поверхности воды. При температуре поверхности воды ниже температуры точки росы воздуха последний при соприкосновении с водой охлаждается и водяной пар в нем превращается в конденсат, переходящий (выпадающий) из воздуха в воду. В результате воздух осушается. При температуре поверхности воды выше точки росы воздуха будет происходить обратный процесс, приводящий к испарению воды и увлажнению воздуха.
Обработка воздуха водой в системах кондиционирования осуществляется в специальных камерах, называемых камерами орошения. В них воздух обрабатывается при прохождении через дождевое пространство, образованное разбрызгиванием воды, или через смачиваемый заполнитель.
Преимущественное распространение получили форсуночные камеры, выпускаемые серийно как секции кондиционеров. В таких камерах, представляющих собой емкости в виде параллелепипеда, разбрызгивание воды осуществляется форсунками, монтируемыми на гребенках из двух или трех рядов труб.
На входе и выходе из камеры устанавливаются сепараторы, предназначенные для выравнивания потока воздуха на входе, улавливания капель воды на выходе, а также для защиты рабочего объема камеры от облучения калориферами, которые в кондиционере монтируются по концам камеры. Сепараторы представляют собой набор зигзагообразных пластин, между которыми проходит воздух. Камеры оборудуются системами трубопроводов, запорной и регулирующей арматурой, обеспечивающими работу на заданном режиме.
Эффективность работы камеры обеспечивается расчетом и зависит от числа рядов форсунок, количества распыляемой воды, тонкости распыления, вида процесса, осуществляемого в камере. В типовых форсуночных камерах коэффициент эффективности составляет 75—99 %.
Нужная начальная температура воды обеспечивается регулированием смешивания циркуляционной воды из поддона и воды, подводимой извне, с температурой, обеспечивающей получение требуемой температуры смеси.
Тепло- и массообмен в поверхностных воздухоохладителях
Поверхностные водоохладители по своей конструкции и принципу действия аналогичны калориферам. В них, как и в калориферах, обрабатываемый воздух проходит между трубами. Охлаждающая среда, отводящая от воздуха теплоту и поддерживающая температуру поверхности труб на нужном уровне, движется внутри труб. В качестве охлаждающей среды в поверхностных воздухоохладителях используются холодная вода, растворы солей или жидкости, кипящие при низкой температуре (фреоны и др.).
В системах кондиционирования воздуха применяются воздухоохладители, трубы которых имеют оребрение, выполненное из стали, меди или алюминия. Поверхностные воздухоохладители имеют некоторые конструктивные отличия от калориферов (размеры, шаг ребер и др.). Однако в качестве воздухоохладителей могут использоваться обычные калориферные секции при подаче в них холодной воды.
В системах кондиционирования воздуха применяются неорошаемые и орошаемые воздухоохладители. В неорошаемых воздухоохладителях могут осуществляться процессы обработки воздуха двух видов: охлаждение без изменения влагосодержания и охлаждение с осушением.
Охлаждение без изменения влагосодержания происходит, если средняя температура охлаждающей поверхности выше температуры точки росы воздуха. Если средняя температура охлаждающей поверхности воздухоохладителя ниже температуры точки росы воздуха, то вместе с охлаждением воздуха будет происходить осушение за счет выпадения на рабочей поверхности труб воздухоохладителя конденсата из воздуха. Таким образом, процесс обработки воздуха будет осуществляться в результате его контакта с водой, стекающей по трубам воздухоохладителя.
В орошаемых воздухоохладителях вода разбрызгивается из форсунок на рабочую поверхность охладителя и, стекая по ней в поддон, получает ту же температуру, что и рабочая поверхность. Поэтому орошение поверхности труб можно производить циркуляционной водой из поддона.
В орошаемых воздухоохладителях можно получить те же процессы обработки воздуха, что и в камерах орошения. Для этого необходимо в трубы подавать холодоноситель нужной температуры. При необходимости получения адиабатического процесса подача холодоносителя в трубы не производится.
Центральные однозональные системы кондиционирования воздуха
Такие системы кондиционирования воздуха применяются для обслуживания одного или нескольких помещений с одинаковыми нормативами температурно-влажностных параметров.
Центральные кондиционеры, в которых осуществляется обработка воздуха, собираются на месте из отдельных типовых секций, изготовляемых на заводах. Они имеют производительность по воздуху до 250 тыс. м.куб./ч. Намечаются к выпуску кондиционеры производительностью до 500 тыс. м.куб./ч.
Кондиционеры производительностью сотни тысяч кубических метров в час имеют длину десятки метров и высоту до 5—6 м. Для монтажа секций таких кондиционеров поставляются отдельные их элементы, причем корпуса некоторых секций выполняются на месте из монолитного железобетона и отделываются кафелем или другим материалом.
В центральных кондиционерах используют различные схемы тепловлажностной обработки воздуха. В соответствии с этим кондиционеры могут быть прямоточными, обрабатывающими только наружный воздух, а также с одной или двумя рециркуляциями—обрабатывающими смесь наружного и рециркуляционного воздуха.
Наружный воздух через открытый утепленный клапан поступает в промежуточную секцию, очищается от пыли в фильтрах, в холодный период года подогревается в секциях первого подогрева, затем обрабатывается в камере орошения, при необходимости подогревается в секциях второго подогрева и вентилятором направляется в помещения. Секции подогрева имеют калорифер со сдвоенным (двухпроходным) клапаном около него, позволяющим регулировать теплосъем с калорифера путем изменения расхода воздуха через калорифер и через байпас в обход калорифера.
В секции фильтров для очистки воздуха от пыли устанавливаются часто самоочищающиеся масляные фильтры (особенно при большей запыленности воздуха). Промежуточные секции кондиционера предназначены для обслуживания рабочих секций.