Система кондиционирования воздуха ЦР-3

 

СКВ ЦР-3 – однозональная система с переменной рециркуляцией.

Назначение системы: СКВ ЦР-3 применяется для кондиционирования воздуха в одном помещении при круглогодичном поддержании двух параметров воздуха, температуры и влажности и допустимости рециркуляции. Причём y лежит в пределах ymax = 0,3¸0,9.

 

Принципиальная схема

 

Кондиционер, работающий по схеме СКВ ЦР-3, состоит из тех же секций, что и кондиционер системы ЦН-1 с добавлением смесительной камеры и сдвоенного клапана. Кроме этого, схема дополняется рециркуляционными воздуховодами с рециркуляционным вентилятором.

 
 

 

 


Процесс обработки воздуха в I-d диаграмме для расчётных режимов

 

Расчётный тёплый режим характеризуется максимальными теплопоступлениями. Процессы в I-d диаграмме будем рассматривать для частного случая, когда параметры воздуха (температура и влажность) в помещении в тёплый и холодный периоды постоянны и имеют одни и те же значения:

tп = tп’ = const, jп = jп’ = const. Влаговыделение в помещении есть величина постоянная и одинаковая по периодам: Wпт = Wпх = const.

Исходные данные:

Qпт, Qпх

Wпт, tп, jп, tн, jн, Iн

tн’, jн’, Iн’, y = ymax

 

 

 


Для экономии холода в тёплый период целесообразно использовать максимальную рециркуляцию, так как энтальпия смеси уменьшается и соответственно уменьшается расход холода. Рециркуляционный воздух забирается из помещения, а точка Р строится исходя из условий, что в рециркуляционном воздуховоде и в рециркуляционном вентиляторе происходит нагрев при постоянном влагосодержании. Точка смеси лежит на прямой, соединяющей точки Р и н и делит эту прямую на отрезки, обратно пропорциональные количеству рециркуляционного и наружного воздуха. С параметрами точки смеси воздух политропно охлаждается и осушается в камере орошения до состояния, характеризующего точку КО. Затем нагревается в вентиляторе и подаётся в помещение, где ассимилируя теплоту и влагу, приобретает параметры точки п. Из расчётного тёплого периода года находят расход или производительность кондиционера.

Так же, как и в теплый период, в холодный период целесообразно иметь максимальную рециркуляцию воздуха. Тем самым уменьшается расход теплоты на нагрев наружного воздуха.

1) точка Н¢

2) точка См¢ ® IСм¢, y = ymax

3) точка КI

4) точка КII ®

® точка п

Для поддержания заданных параметров в помещении при изменении температуры наружного воздуха, т.е. в промежуточных значениях Iн.в., кондиционер оборудуется системой автоматизации, которая позволяет поддерживать заданные параметры воздуха помещения. Схема СКВ ЦР-3 имеет два узла регулирования, узел защиты калорифера от замораживания и узел реверса. Защита калориферов от замораживания осуществляется от терморегулятора Т3 и будет рассматриваться ниже.

Первый узел работает от терморегулятора Т-1 и обеспечивает поддержание температуры за КО в теплый период за счет изменения холодопроизводительности КО, в холодный период – за счет изменения теплоотдачи калориферов первого подогрева и изменения соотношения количеств рециркуляционного и наружного воздуха.

Второй узел работает так же, как в предыдущих схемах: от терморегулятора Т-2, - и поддерживает в помещении заданную температуру за счет изменения теплоотдачи калориферов второго подогрева.

Рассмотрим работу схемы в диапазоне при переходе от холодного к теплому периоду. Обозначим текущее значение энтальпии через Iн¢¢. В расчетный холодный период доля рециркуляции, как правило, максимальна, что соответствует минимальной нагрузке на калорифер первого подогрева. При повышении Iн¢¢ доля рециркуляции не меняется, но Iсм повышается, поэтому меняется нагрузка на калорифер первого подогрева. Это обеспечивается за счет воздействия терморегулятора Т-1 на исполнительный механизм ИМ-1. Клапаны К1 прикрываются, и уменьшается расход горячей воды, проходящей через калорифер первого подогрева, при дальнейшем повышении Iн¢¢ до энтальпии Iн1. В этот момент точка См¢ может оказаться на линии IКО, ИМ-1 полностью отключит калорифер первого подогрева. Энтальпия наружного воздуха Iн1, при которой отключаются калориферы первого подогрева, находится из уравнения теплового баланса при условии, что ICM¢ = IKO.

 

 

на I-d диаграмме нанесем Iн1, характеризующую эту ситуацию. Обозначим первой зоной изменение энтальпии наружного воздуха: Iн¢¢ < Iн1.

 

I) Iн¢ £ Iн¢¢ £ Iн1

y = ymax, QKI >0

При дальнейшем увеличении Iн¢¢ точка смеси оказывается выше IKO.

В этом случае нецелесообразно использовать максимальную долю рециркуляции, так как появляется необходимость в холодный период дополнительно охлаждать воздух до IKO. Поэтому терморегулятор Т-1, воздействуя на исполнительный механизм сдвоенного клапана, уменьшает количество рециркуляционного воздуха так, чтобы

ICM = IKO

Когда энтальпия наружного воздуха будет выше IKO, доля рециркуляции уменьшится до 0.

Обозначим зоной II зону между IKO и Iн1.

II) Iн1 £ Iн¢¢ £ IKO

0 < y¢¢ < ymax

QKI = 0

Когда энтальпия наружного воздуха станет выше IKO, в работу включится ИМ-2, и постепенно увеличится количество холодной воды, подаваемой в оросительную камеру. При этом кондиционер работает на наружном воздухе. Пределом верхней границы III зоны является Ip.

 

III) IKO £ Iн¢¢ £ Ip

y = 0

|Qx| > 0

Когда энтальпия наружного воздуха Iн¢¢ превысит Ip, целесообразно, чтобы доля рециркуляции была максимальной. Это позволит уменьшить ICM и, соответственно, нагрузку на холодильную установку. Для переключения рециркуляции с 0 на максимум служит узел реверса.

Узел реверса работает от терморегулятора Т-4. Терморегулятор Т-4 настраивается на температуру мокрого термометра, соответствующую и рециркуляции. При энтальпии Iн¢¢ = Ip терморегулятор дает разовый импульс на изменение положения сдвоенного клапана. Он служит для экономии холода в холодильной установке.

IV) Ip £ Iн¢¢ £ Iн

y = ymax

|Qx| > 0

При переходе от теплого периода к холодному исполнительные механизмы работают в обратной последовательности. Исполнительные механизмы работают только последовательно.

 

Определение расчетных нагрузок

1. Расчетный расход воздуха определяется по формуле:

 

2. Расчетная нагрузка на калорифер первого подогрева:

 

3. Нагрузка на холодильную установку:

4. Нагрузка на калорифер второго подогрева:

 

Диаграмма режимов работы

 
 

 


В результате включения максимальной рециркуляции в зоне IV производительность холодильной установки возрастает в меньшей степени, чем в предыдущем режиме. Схема СКВ, несмотря на свою сложность, более экономична по сравнению с другими рассмотренными схемами (ЦН-1 и ЦР-1). В ней меньше используется теплоты и холода.

Частные случаи работы СКВ ЦР-3 в зависимости от наружного климата

 

1) Энтальпия наружного воздуха Iн¢ > Iн1

 

 

 

 

 

 

 
 

 

 


Необходимо, чтобы ICM¢ = IKO

При данных условиях может оказаться, что ICM’ > IKO при ymax. Для экономии холода необходимо уменьшить долю рециркуляционного воздуха. В этом случае отпадает необходимость в калориферах первого подогрева (их нет).

 

Диаграмма режимов работы

 
 

 

 


2) Iн¢ < Iн1

Iн < Ip

 
 

 

 


В этом случае отпадает необходимость в узле реверса.

 

 

Диаграмма режимов работы

 
 

 


3) Iн¢ >Iн1

Iн < Ip

 

Находим ICM¢ (если ICM > IKO, то ICM совпадает с IKO).

 

Диаграмма режимов работы

 
 

 

 


 

4) Iн < IKO, Iн¢ < Iн1

 

В этом случае нет необходимости в использовании холодильной установки. Узел реверса также отсутствует.

 

 

Диаграмма режимов работы

 

 
 

 

 


1) y = ymax » 0.9, Iн < IKO, Iн¢ < IKO ® ICM > IKO ® ymax

 

 
 

 


Диаграмма режимов работы

 
 

 

 


В этом случае нет необходимости использовать холодильную установку. Нет и узла реверса и калорифера первого подогрева.

 

Общие вопросы для основных схемных решений СКВ, регулируемых по постоянным параметрам за КО

 

I. Поддержание постоянных параметров воздуха в помещении при переменных влаговыделениях (W = var)

Рассмотренные нами схемы предполагают постоянство влаговыделения в помещении при G = const. При этом поддерживая за КО влагосодержание воздуха постоянным, будет постоянным влагосодержание воздуха в помещении при переменных колебаниях тепловой нагрузки (Qn). При значительных колебаниях влаговыделений будет изменяться jn. Если отклонение выходит за допустимые пределы, то в схему дополнительно включается влагорегулятор В, управляющий температурной настройкой терморегулятора Т1, и тем самым корректируются параметры точки КО. Шкала настройки терморегулятора:

 

 

jmin (45%) jmax (52%)

       
 
   
В
 

 

 


tmax (8°C) tmin (7°C)

 

Т-1

 

Фрагмент принципиальной схемы: