Система кондиционирования приточного воздуха с линиями горячего и осушающего воздуха

Авторы патента:

Гримитлин Александр Моисеевич (RU)

Воскресенский Владимир Евгеньевич (RU)

F24F5/00 - Системы и устройства кондиционирования воздуха, не отнесенные к группам F24F 1/00 или F24F 3/00

F24F13/00 - Комнатные агрегаты, например получающие первичный воздух от центральной станции

F24F12/00 - Использование системы рекуперации энергии при кондиционировании воздуха, вентиляции или экранировании (с передачей тепла и влажности между подаваемым и уносимым воздухом F24F 3/147; теплообмен вообще F28)

Владельцы патента RU 2656672:

Воскресенский Владимир Евгеньевич (RU)
Гримитлин Александр Моисеевич (RU)

Заявляемое решение относится к области систем кондиционирования приточного воздуха для обслуживания помещений общественных зданий. Технический результат - расширение функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха в виде обеспечения восьмикратного использования горячего воздуха, получаемого при использовании отходящих газов от топок и сушильных агрегатов для получения кондиционированного приточного воздуха. Это достигается тем, что система кондиционирования приточного воздуха с линией горячего воздуха, содержащая кондиционер и линию горячего воздуха, дополнительно содержит четыре кондиционера, один доводчик температуры приточного и вытяжного воздуха и один доводчик влагосодержания приточного воздуха с линией осушающего воздуха, линия горячего воздуха содержит три промежуточных воздуховода, роторные рекуператоры-теплообменники кондиционеров встроены в основные роторные каналы горизонтальных перегородок, адсорбционные роторные регенераторы встроены в дополнительные роторные каналы горизонтальных перегородок. Кондиционеры выполнены двухроторным и трехроторными. Кондиционеры системы кондиционирования приточного воздуха попарно установлены навстречу входными патрубками основных вытяжных камер и выпускными патрубками приточных камер и размещены двумя рядами с обеспечением их работы в технически достижимом диапазоне эффективности рекуперации теплоты и образованием ZE-охлаждения приточного воздуха в теплый период года в системе кондиционирования приточного воздуха при температуре горячего воздуха на входе в дополнительную вытяжную камеру двухроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха не более 35°C и перепадах температур горячего воздуха на входах и выходах дополнительных вытяжных камер трехроторных кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха не более 10°C, обеспечивающие глубокую рекуперацию теплоты горячего воздуха. 24 ил., 1 табл.

Заявляемое решение относится к области систем кондиционирования приточного воздуха для обслуживания помещений общественных зданий. Система кондиционирования содержит линию горячего воздуха, получаемого при использовании отходящих газов от топок и сушильных агрегатов, и имеющего температуру, изменяющуюся в диапазоне t_14,16=105÷35°C, обеспечивающую восьмикратное использование горячего воздуха для кондиционирования приточного воздуха и линию осушающего воздуха с получением заданных параметров приточного воздуха в теплый период года.

Заявляемая система кондиционирования приточного воздуха, обеспечивает получение приточного воздуха для помещений общественных зданий с параметрами в теплый период года: температурой t₇=20°C, влагосодержанием d₇=7,9 г/кг сух. возд., относительной влажностью ϕ₇=0,53.

Система кондиционирования приточного воздуха использует вытяжной воздух, поступающий в вытяжные камеры кондиционеров с параметрами: температурой t₁₀=22,1÷21°C, влагосодержанием d₁₀=8,9 г/кг сух. возд.

Указанные параметры вытяжного воздуха получаются в заявляемой системе кондиционирования приточного воздуха путем обработки удаляемого из помещения воздуха с параметрами: температурой t₈=23°C, относительной влажностью ϕ₈=0,5 (в долях ед.) и влагосодержанием d₈=8,9 г/кг сух. возд. в доводчике температуры приточного и вытяжного воздуха и обработки приточного воздуха в доводчике влагосодержания приточного воздуха при изменении температуры наружного воздуха в теплый период года в диапазоне t₁=15÷30°C, относительной влажности ϕ₁=0,7 (в долях ед.) и влагосодержания в диапазоне d₁=7,6÷19,1 г/кг сух. возд.

Приведенные параметры наружного воздуха (температура t₁, относительная влажность ϕ₁, влагосодержание d₁) в теплый период года соответствуют климатическим условиям г. Москва обеспеченностью 0,98 при барометрическом давлении P_бар=99500 Па.

Применение в заявляемой системе кондиционирования приточного воздуха линии горячего воздуха с температурой, изменяющейся при каскадной рекуперации его теплоты в диапазоне t_14,16=105÷35°C, и линии осушающего воздуха с температурой t₁₈=16,5°C и влагосодержанием d₁₈=7,1 г/кг сух. возд., обеспечивает восьмикратное увеличение объемов кондиционированного приточного воздуха с заданными значениями параметров приточного воздуха в теплый период года при нулевом энергопотреблении на охлаждение приточного воздуха.

Из источников научно-технической литературы и патентной информации известно большое количество систем кондиционирования приточного воздуха. Среди них выбраны системы кондиционирования, которые имеют линию горячего воздуха, в виде отходящих газов от топок и сушильных агрегатов, повышающей энергоэффективность системы кондиционирования, но не позволяющей получать приточный воздух в теплый период года с требуемыми параметрами для обслуживания помещений общественных зданий, при нулевом энергопотреблении на охлаждение приточного воздуха, что обеспечивает возможность их усовершенствования в направлении, указанном в формуле изобретения заявляемого решения.

Известна система кондиционирования приточного воздуха для производственных помещений, включающая кондиционер с трехроторной системой осушительного и испарительного охлаждения и линией дополнительной вытяжки горячего воздуха в виде отходящих дымовых газов от топок и сушильных агрегатов различных производств, описанная в статье В.Е. Воскресенского, А.М. Гримитлина «Кондиционер с NZE- DEC-системой для производственных помещений», опубликованной в научно-техническом журнале «Инженерные системы» АВОК Северо-Запад, 2016, №4, с. 60-66.

Система кондиционирования приточного воздуха, содержащая кондиционер и линию горячего воздуха, получаемого при использовании отходящих дымовых газов от топок и сушильных агрегатов, которая содержит источник горячего воздуха, входной и выпускной воздуховоды и вентилятор, кондиционер содержит верхнюю разъемную панель, приточную камеру и основную вытяжную камеру, разделенные между собой горизонтальной перегородкой с основным и дополнительным роторными каналами и размещением основного роторного канала горизонтальной перегородки на входе в приточную камеру, адсорбционный роторный регенератор, роторный рекуператор-теплообменник с инвертором, адиабатический увлажнитель приточного воздуха и адиабатический увлажнитель вытяжного воздуха. При этом адсорбционный роторный регенератор встроен в основной роторный канал горизонтальной перегородки кондиционера, а роторный рекуператор-теплообменник - в дополнительный роторный канал горизонтальной перегородки и имеют противоположно направленные линии притока и основной вытяжки кондиционера. Адиабатический увлажнитель приточного воздуха размещен на выходе из приточной камеры, а адиабатический увлажнитель вытяжного воздуха - в основной вытяжной камере, на входе в роторный рекуператор-теплообменник. Приточная камера содержит входной и выпускной патрубки, вентилятор, установленный на выходе из роторного рекуператора-теплообменника. Основная вытяжная камера содержит входной и выпускной патрубки, вентилятор, установленный на выходе из камеры. Кондиционер также содержит дополнительную вытяжную камеру горячего воздуха и разъем в верхней разъемной панели кондиционера, размещенный между основным и дополнительным роторными каналами горизонтальной перегородки. Дополнительная вытяжная камера горячего воздуха размещена над верхней разъемной панелью кондиционера, герметично установлена на ней, и содержит входной и выпускной патрубки, дополнительный роторный рекуператор-теплообменник, который встроен в разъем верхней разъемной панели кондиционера, имеет противоположно направленные линии основной вытяжки и горячего воздуха и обеспечивает требуемый перепад температур вытяжного воздуха на входе в адсорбционный роторный регенератор и выходе из роторного рекуператора-теплообменника, и совместно с адсорбционным роторным регенератором, роторным рекуператором-теплообменником и адиабатическими увлажнителями приточного и вытяжного воздуха образуют трехроторную систему осушительного и испарительного охлаждения - Desiccative and Evaporative Cooling (DEC). Кондиционер-прототип предназначен для обслуживания производственных помещений с получением влажного приточного воздуха и обеспечивает нулевое энергопотребление - Zero Energy (ZE) при нагревании и охлаждении приточного воздуха и околонулевое энергопотребление - Nearly Zero Energy (NZE) в DEC-системе при температуре горячего воздуха в линии горячего воздуха, изменяющейся в диапазоне

Несмотря на большое количество совпадающих признаков прототипа и заявляемого решения, отсутствие в прототипе отличительных признаков последнего не обеспечивает получение технического результата, заключающегося в расширении функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха по следующим причинам.

Система кондиционирования приточного воздуха, принятая за прототип, имеет функциональные ограничения, которые не позволяют:

1. Обеспечивать нулевое энергопотребление на охлаждение приточного воздуха в теплый период года до конечной температуры t₅=20°C, относительной влажности ϕ₅=0,53 влагосодержания d₅=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха, удаляемого из помещения t₆=23°C, относительной влажности ϕ₆=0,5, влагосодержания d₆=8,9 г/кг сух. возд., температуре вытяжного горячего воздуха t₁₂=105÷35°C, подаваемого на вход дополнительной вытяжной камеры кондиционера при изменении температуры наружного воздуха в теплый период года в диапазоне t₁=15÷30°C, относительной влажности ϕ₁=0,7, влагосодержания в диапазоне d₁=7,6÷19,1 г/кг сух. возд.

2. Обеспечивать глубокую рекуперацию тепла горячего воздуха и восьмикратное его использование с температурой, изменяющейся в линии горячего воздуха в широком диапазоне t₁₂=105÷35°C для получения кондиционированного приточного воздуха в восьми последовательно расположенных кондиционерах с температурой t₅=20°C, относительной влажностью ϕ₅=0,53, влагосодержанием d₅=7,9 г/кг сух. возд., при температуре вытяжного воздуха t₆=23°C, влагосодержании d₆=8,9 г/кг сух. возд., и изменении температуры наружного воздуха в теплый период года в диапазоне t₁=15÷30°C, относительной влажности ϕ₁=0,7 (в долях ед.) и влагосодержания в диапазоне d₁=7,6÷19,1 г/кг сух. возд. при нулевом энергопотреблении на охлаждение приточного воздуха, что снижает энергетическую эффективность системы кондиционирования приточного воздуха.

По п. 1 недостатков системы кондиционирования приточного воздуха-прототипа

Система кондиционирования приточного воздуха, принятая за прототип, может обеспечить нулевое энергопотребление в холодный период года на нагревание приточного воздуха только при получении влажного приточного воздуха с температурой t₅=21°C, относительной влажностью ϕ₅=0,776÷0,932, влагосодержанием d₅=12,3÷14,61 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха из производственного помещения t₆=18÷24°C, относительной влажности ϕ₆=0,5, влагосодержании d₆=6,42÷9,33 г/кг сух. возд., температуре горячего воздуха t₁₂=80÷90°C и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁ и влагосодержания d₁=4,07÷15,0 г/кг сух. возд.

Указанные параметры приточного воздуха, получаемые в кондиционере-прототипе, в теплый период года не соответствуют параметрам приточного воздуха для помещений общественных зданий, получаемых в заявляемом кондиционере.

По п. 2 недостатков системы кондиционирования приточного воздуха, принятой за прототип

Система кондиционирования приточного воздуха, принятая за прототип, при температуре горячего воздуха t₁₂=80÷90°C, подаваемого на вход дополнительной вытяжной камеры кондиционера, имеет низкие значения температуры на выходе из нее t₁₃<(70÷80)°C, которые не позволяют вторично использовать отработанный горячий воздух для кондиционирования приточного воздуха в трехроторном кондиционере. Восьмикратное использование горячего воздуха может быть получено только при последовательном пропускании горячего воздуха с температурой t₁₂=105°C через дополнительные вытяжные камеры семи установленных в ряд трехроторных кондиционеров и одного двухроторного кондиционера с подачей на вход в его дополнительную вытяжную камеру горячего воздуха с остаточной температурой обеспечивающего семикаскадную рекуперацию его теплоты и получение приточного воздуха в восьми кондиционерах с заданными параметрами в теплый период года при использовании линии осушающего воздуха с параметрами (температурой t₁₈=16,5°C, влагосодержанием d₁₈=7,1 г/кг сух. возд.) и нулевом энергопотреблении на охлаждение приточного воздуха (далее ZE-охлаждение приточного воздуха).

Задача создания системы кондиционирования приточного воздуха с линиями горячего и осушающего воздуха, обеспечивающими глубокую утилизацию тепла горячего воздуха и осушку приточного воздуха с образованием в системе кондиционирования ZE-охлаждения приточного воздуха до заданных значений температуры, влагосодержания и относительной влажности в помещениях общественных зданий, на осуществление которых направлено заявляемое решение, состояла в дальнейшем усовершенствовании известной системы кондиционирования приточного воздуха для производственных помещений с кондиционером, имеющим трехроторную DEC-систему и линию горячего воздуха, полученного с использованием отходящих дымовых газов от топок и сушильных агрегатов различных производств и получении технического результата - расширение функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха.

Расширение функциональных возможностей заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха предусматривает.

1. Обеспечение нулевого энергопотребления на охлаждение приточного воздуха в теплый период года в системе кондиционирования приточного воздуха до конечной температуры t₇=20°C, относительной влажности ϕ₇=0,53 и влагосодержания d₇=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха t₈=23°C, влагосодержании d₈=8,9 г/кг сух. возд., температуре горячего воздуха, изменяющейся в линии горячего воздуха кондиционеров в диапазоне t_14,16=105÷35°C, при параметрах осушающего воздуха (температуре t₁₈=16,5°C, влагосодержании d₁₈=7,1 г/кг сух. возд.) при изменении температуры наружного воздуха в теплый период года в диапазоне t₁=15÷30°C, относительной влажности ϕ₁=0,7, влагосодержания в диапазоне d₁=7,6÷19,1 г/кг сух. возд.

2. Обеспечение восьмикратного использования горячего воздуха с температурой, изменяющейся в линии горячего воздуха кондиционеров диапазоне t_14,16=105÷35°C для получения кондиционированного приточного воздуха в доводчиках температуры приточного и вытяжного воздуха восьми кондиционеров с температурой t₇=20°C, относительной влажностью ϕ₇=0,53 и влагосодержанием d₇=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха на входе в доводчик температуры t₈=23°C, влагосодержании d₈=8,9 г/кг сух. возд., при параметрах осушающего воздуха (температуре t₁₈=16,5°C, влагосодержании d₁₈=7,1 г/кг сух. возд.) и изменении температуры наружного воздуха в теплый период года в диапазоне t₁=15÷30°C, относительной влажности ϕ₁=0,7 (в долях ед.) и влагосодержания в диапазоне d₁=7,6÷19,1 г/кг сух. возд. при нулевом энергопотреблении на охлаждение приточного воздуха.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что система кондиционирования приточного воздуха с линиями горячего и осушающего воздуха, содержащая кондиционер и линию горячего воздуха, которая содержит источник горячего воздуха, входной и выпускной воздуховоды, кондиционер содержит нижнюю панель, верхнюю разъемную панель, приточную камеру и основную вытяжную камеру, разделенные между собой горизонтальной перегородкой с основным и дополнительным роторными каналами и размещением основного роторного канала горизонтальной перегородки на входе в приточную камеру, роторный рекуператор-теплообменник с инвертором и адсорбционный роторный регенератор, встроенные в роторные каналы горизонтальной перегородки кондиционера, приточная и основная вытяжная камеры содержат входные и выпускные патрубки, кроме этого кондиционер содержит дополнительную вытяжную камеру горячего воздуха с входным и выпускным патрубками, контроллер, а верхняя разъемная панель кондиционера содержит разъем, размещенный между основным и дополнительным роторными каналами горизонтальной перегородки кондиционера, входной воздуховод линии горячего воздуха соединен на входе с источником горячего воздуха, отличающаяся тем, что система кондиционирования приточного воздуха содержит, по крайней мере, четыре кондиционера, по крайней мере, один доводчик температуры приточного и вытяжного воздуха и один доводчик влагосодержания приточного воздуха с линией осушающего воздуха, линия горячего воздуха содержит, по крайней мере, три промежуточных воздуховода, роторные рекуператоры-теплообменники кондиционеров встроены в основные роторные каналы горизонтальных перегородок, адсорбционные роторные регенераторы встроены в дополнительные роторные каналы горизонтальных перегородок, при этом роторные рекуператоры-теплообменники и адсорбционные роторные регенераторы герметично установлены между нижними панелями и верхними разъемными панелями кондиционеров, кондиционеры содержат верхние замыкающие панели, выполненные двумя конфигурациями с возможностью их герметичного встраивания в разъемы верхних разъемных панелей кондиционеров, верхняя замыкающая панель первой конфигурации выполнена с входным патрубком дополнительной вытяжной камеры горячего воздуха, а верхняя замыкающая панель второй конфигурации - с роторным каналом, обеспечивающие возможность выполнения кондиционеров двухроторным и трехроторными, один из кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха выполнен двухроторным, в двухроторном кондиционере в разъем верхней разъемной панели герметично встроена верхняя замыкающая панель первой конфигурации, а в трехроторных кондиционерах в разъемы верхних разъемных панелей герметично встроены верхние замыкающие панели второй конфигурации, двухроторный кондиционер содержит вертикальную поперечную перегородку, дополнительная вытяжная камера горячего воздуха двухроторного кондиционера размещена над горизонтальной перегородкой кондиционера с охватом основного роторного канала горизонтальной перегородки и разделена с основной вытяжной камерой вертикальной поперечной перегородкой, которая размещена между выпускным патрубком основной вытяжной камеры и входным патрубком дополнительной вытяжной камеры горячего воздуха и герметично установлена по контуру примыкания, дополнительная вытяжная камера горячего воздуха трехроторного кондиционера содержит дополнительный роторный рекуператор-теплообменник, размещена над верхней замыкающей панелью второй конфигурации и герметично установлена на ней, дополнительный роторный рекуператор-теплообменник встроен в роторный канал верхней замыкающей панели второй конфигурации и герметично установлен между верхней панелью дополнительной вытяжной камеры и горизонтальной перегородкой кондиционера, при этом выпускной патрубок дополнительной вытяжной камеры двухроторного кондиционера соединен с выпускным воздуховодом линии горячего воздуха, доводчик температуры приточного и вытяжного воздуха содержит нижнюю и верхнюю панели, приточную и вытяжную камеры, разделенные горизонтальной перегородкой с роторным каналом, роторный рекуператор-теплообменник, который встроен в роторный канал горизонтальной перегородки и герметично установлен между нижней и верхней панелями доводчика температуры, приточная и вытяжная камеры доводчика температуры содержат входные и выпускные патрубки, доводчик влагосодержания приточного воздуха содержит верхнюю и нижнюю панели, приточную камеру и дополнительную вытяжную камеру осушающего воздуха, разделенные горизонтальной перегородкой с роторным каналом, адсорбционный роторный регенератор, который встроен в роторный канал горизонтальной перегородки и герметично установлен между нижней и верхней панелями доводчика влагосодержания приточного воздуха, приточная камера и дополнительная вытяжная камера осушающего воздуха доводчика влагосодержания приточного воздуха содержат входные и выпускные патрубки, кондиционеры системы кондиционирования приточного воздуха попарно установлены навстречу входными патрубками основных вытяжных камер и выпускными патрубками приточных камер и размещены двумя рядами с образованием сервисной площадки между ними и соединением входных патрубков основных вытяжных камер раздающими тройниками вытяжного воздуха и выпускных патрубков приточных камер собирающими тройниками приточного воздуха, четыре кондиционера, расположенные в двух рядах, содержат по одному раздающему тройнику вытяжного воздуха и по одному собирающему тройнику приточного воздуха, раздающий тройник вытяжного воздуха четырех кондиционеров соединен воздуховодами с раздающими тройниками вытяжного воздуха кондиционеров, размещенных двумя рядами, собирающие тройники приточного воздуха двух рядов кондиционеров соединены воздуховодами с собирающим тройником приточного воздуха четырех кондиционеров, при содержании в системе кондиционирования приточного воздуха четырех кондиционеров, входной воздуховод линии горячего воздуха соединен на выходе с входным патрубком дополнительной вытяжной камеры четвертого кондиционера, а при содержании восьми кондиционеров - с входным патрубком дополнительной вытяжной камеры горячего воздуха восьмого кондиционера, промежуточные воздуховоды линии горячего воздуха последовательно соединены на входах с выпускными патрубками дополнительных вытяжных камер и на выходах с входными патрубками дополнительных вытяжных камер кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха, выпускной патрубок вытяжной камеры доводчика температуры вытяжного и приточного воздуха соединен воздуховодом с раздающим тройником вытяжного воздуха четырех кондиционеров, а собирающий тройник приточного воздуха четырех кондиционеров соединен на выходе воздуховодом с входным патрубком приточной камеры доводчика влагосодержания приточного воздуха, выпускной патрубок которого соединен воздуховодом с входным патрубком приточной камеры доводчика температуры приточного и вытяжного воздуха, обеспечивающие в трехроторных кондиционерах системы кондиционирования приточного воздуха рекуперацию требуемого количества теплоты горячего воздуха дополнительных вытяжных камер дополнительными роторными рекуператорами-теплообменниками с ее передачей вытяжному воздуху основных вытяжных камер на вход в роторные рекуператоры-теплообменники с обеспечением их работы в технически достижимом диапазоне эффективности рекуперации теплоты и образованием ZE-охлаждения приточного воздуха в теплый период года в системе кондиционирования приточного воздуха при температуре горячего воздуха на входе в дополнительную вытяжную камеру двухроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха не более 35°C и перепадах температур горячего воздуха на входах и выходах дополнительных вытяжных камер трехроторных кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха не более 10°C, обеспечивающие глубокую рекуперацию теплоты горячего воздуха.

Технический результат заявляемого изобретения обеспечивается всей совокупностью существенных признаков.

Доказательство существенности отличий заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха с линией горячего воздуха и каскадной рекуперацией теплоты и связь отличительных признаков с достигаемым техническим результатом раскрывается в следующем порядке.

1. Расширение функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха в виде обеспечения нулевого энергопотребления на охлаждение приточного воздуха в теплый период года до конечной температуры t₇=20°C, относительной влажности ϕ₇=0,53 и влагосодержания d₇=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха t₈=23°C, и влагосодержании d₈=8,9 г/кг сух. возд., температуре горячего воздуха, изменяющейся в линии горячего воздуха кондиционеров в диапазоне t_14,16=105÷35°C, подаваемого на вход дополнительных вытяжных камер кондиционеров при параметрах осушающего воздуха (температуре t₁₈=16,5°C, влагосодержании d₁₈=7,1 г/кг сух. возд.) при изменении температуры наружного воздуха в теплый период года в диапазоне t₁=15÷30°C, относительной влажности ϕ₁=0,7, влагосодержания в диапазоне d₁=7,6÷19,1 г/кг сух. возд.

2. Расширение функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха в виде обеспечения восьмикратного использования горячего воздуха с температурой, изменяющейся в линии горячего воздуха кондиционеров в диапазоне t_14,16=105÷35°C при параметрах осушающего воздуха (температуре t₁₈=16,5°C, влагосодержании d₁₈=7,1 г/кг сух. возд.) для получения кондиционированного приточного воздуха в доводчиках температуры приточного и вытяжного воздуха восьми кондиционеров с температурой t₇=20°C, относительной влажностью ϕ₇=0,53 и влагосодержанием d₇=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха на входе в доводчики температуры t₈=23°C, влагосодержании d₈=8,9 г/кг сух. возд. и изменении температуры наружного воздуха в теплый период года в диапазоне t₁=15÷30°C, относительной влажности ϕ₁=0,7 и влагосодержания в диапазоне d₁=7,6÷19,1 г/кг сух. возд. при нулевом энергопотреблении на охлаждение приточного воздуха.

Для обоснования полученного технического результата в табл.1 приведены алгоритмы расчета параметров наружного, приточного, вытяжного и горячего воздуха, обеспечивающие в теплый период года в заявляемой системе кондиционирования получение приточного воздуха с конечной температурой t₇=20°C, относительной влажностью ϕ₇=0,53 и влагосодержанием d₇=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха t₈=23°C, влагосодержании d₈=8,9 г/кг сух. возд. при использовании тепловой энергии горячего воздуха в восьми кондиционерах и нулевом энергопотреблении на охлаждение приточного воздуха, полученные для климатических условий г. Москва (режимы 1-8), которые представлены на фиг. 13-24).

Расширение функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха в виде обеспечения нулевого энергопотребления на охлаждение приточного воздуха в теплый период года до конечной температуры t₇=20°C, относительной влажности ϕ₇=0,53 и влагосодержания d₇=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха, t₈=23°C и влагосодержании d₈=8,9 г/кг сух. возд., температуре горячего воздуха, изменяющейся в линии горячего воздуха кондиционеров в диапазоне t_14,16=105÷35°C, подаваемого на вход дополнительных вытяжных камер кондиционеров, при параметрах осушающего воздуха с параметрами (температурой t₁₈=16,5°C, влагосодержанием d₁₈=7,1 г/кг сух. возд.) изменении температуры наружного воздуха в теплый период года в диапазоне t₁=15÷30°C, относительной влажности ϕ₁=0,7 и влагосодержания в диапазоне d₁=7,6÷19,1 г/кг сух. возд.) достигается следующими преимуществами заявляемого решения перед прототипом.

1. Адсорбционные роторные регенераторы (рекуператоры №2) кондиционеров заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха размещены в дополнительных роторных каналах горизонтальных перегородок кондиционеров. Это позволяет в теплый период года при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=15÷30°C при заданных постоянных значениях влагосодержания вытяжного воздуха d₁₀=d₉=d₈=8,9 г/кг сух. возд. на входе в рекуператоры №2 кондиционеров, принятых постоянных значениях эффективности регенерации влаги рекуператором №2 и переменных значениях влагосодержания приточного воздуха d₂=d₁=7,6÷19,1 г/кг сух. возд. изменить влагосодержание приточного воздуха на выходе из рекуператоров №2 кондиционеров до влагосодержания d₃, определяемого по формуле (23) которое составит:

- для t₁=15°C; d₂=d₁=7,6 г/кг сух. возд.

d₃=7,6+0,8(8,9-7,6)=8,6 г/кг сух. возд.;

- для t₁=30°C; d₂=d₁=19,1 г/кг сух. возд.

d₃=19,1+0,8(8,9-19,1)=10,9 г/кг сух. возд.

2. Наличие в заявляемой системе кондиционирования приточного воздуха доводчика влагосодержания приточного воздуха на каждые четыре кондиционера в виде адсорбционного роторного регенератора (рекуператора №4) с линией осушающего воздуха, имеющего влагосодержание на входе в рекуператор №4, равное d₁₈=7,1 г/кг сух. возд.

Рекуператор №4 доводчика влагосодержания приточного воздуха обеспечивает получение на выходе из него требуемого для помещений общественных зданий значения влагосодержания, равного d₅=7,9 г/кг сух. возд. при изменении влагосодержания приточного воздуха на его входе в диапазоне d₄=d₃=8,6÷10,9 г/кг сух. возд.

При этом эффективность адсорбционного регенератора (рекуператора №4) по регенерации влаги, вычисляемые по формуле (29) при одинаковых массовых потоках приточного и осушающего воздуха составит при d₁₈=7,1 г/кг сух. возд.:

- для t₁=15°C; d₄=8,6 г/кг сух. возд.

- для t₁=30°C; d₄=10,9 г/кг сух. возд.

2. Наличие в заявляемой системе кондиционирования приточного воздуха доводчика температуры приточного и вытяжного воздуха на каждые четыре кондиционера в виде роторного рекуператора-теплообменника (рекуператора №5).

Роторный рекуператор №5 доводчика температуры обеспечивает при температуре вытяжного воздуха t₈=23°C и температуре приточного воздуха на его входе, изменяющейся в диапазоне t₆=t₅=19,2÷18°C получение конечной температуры приточного воздуха t₇=20°C.

При этом эффективность рекуперации теплоты рекуператором №5, определяемая по формуле (15) при одинаковых массовых потоках приточного и осушающего воздуха при t₇=20°C и t₈=23°C составит:

- для t₁=15°C; t₆=19,2°C

- для t₁=30°C; t₆=18°C

При полученных значениях

температура вытяжного воздуха на выходе из рекуператора №5, определяемая по формуле (17) составит:

- для t₁=15°C; t₆=19,2°C

t₉=23-0,21(23-19,2)=22,2°C

- для t₁=30°C; t₆=18°C

t₉=23-0,4(23-18)=21°C

На входе в основные вытяжные камеры каждых четырех кондиционеров в диапазоне изменения температуры наружного воздуха t₁=15÷30°C вытяжной воздух будет иметь следующие значения температуры t₁₀=t₉=22,2÷21°C.

При использовании в кондиционерах заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха в качестве рекуператоров №2 адсорбционных регенераторов Woods эффективность рекуперации теплоты рекуператоров №2 при при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=15÷30°C составит

При принятой для температуры наружного воздуха t₁=30°C температуры приточного воздуха t₂=32°C на входе в рекуператор №2 температура приточного воздуха на выходе из него, определяемая по формуле (25) при t₁₀=21°C составит t₃=32+0,79(21-32)=23,3°C.

При использовании в каждом доводчике влагосодержания заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха в качестве рекуператора №4 адсорбционного роторного регенератора Woods значения эффективности рекуперации теплоты составят:

- для t₁=15°C при

- для t₁=30°C при

При полученных для t₁=30°C значениях температур приточного воздуха на входах в рекуператоры №4 доводчиков влагосодержания приточного воздуха t₄=t₃=23,3°C и на выходах из рекуператоров №4 t₅=t₆=18°C температура осушающего воздуха доводчиков влагосодержания t₁₈, определяемая по формуле (32) при составит

При этом для t₁=15°C температура приточного воздуха на входе в рекуператоры №4 доводчиков влагосодержания, определяемая по формуле (33) при t₅=t₆=19,2°C, t₁₈=16,5°C и составит

а температура приточного воздуха на входе в рекуператоры №2 кондиционеров, определяемая по формуле (36) при t₃=t₄=21,5°C, t₁₀=22,2°C и составит

Рекуператоры №2 кондиционеров заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=15÷30°C при известных значениях температуры приточного воздуха на входе в рекуператоры №2 t₂=18,9÷32°C и вытяжного воздуха на входе в рекуператоры №2 t₁₀=22,2÷21,0°C обеспечивают получение вытяжного воздуха на выходе из них с температурой t₁₁, определяемой по формуле (37) которая при составит:

- для t₁=15°C, t₁₀=22,2°C, t₂=18,9°C

t₁₁=22,2-0,79(22,2-18,9)=19,6°C

- для t₁=30°C, t₁₀=21°C, t₂=32°C

t₁₁=21-0,79(21-32)=29,7°C.

4. Наличие в заявляемой системе кондиционирования приточного воздуха семи трехроторных кондиционеров с дополнительными вытяжными камерами горячего воздуха и дополнительными роторными рекуператорами-теплообменниками (рекуператорами №3), обеспечивающие рекуперацию требуемого количества теплоты горячего воздуха дополнительных вытяжных камер с ее передачей вытяжному воздуху основных вытяжных камер на вход в роторные рекуператоры-теплообменники (рекуператоры №1) с обеспечением их работы в технически достижимом диапазоне эффективности рекуперации теплоты.

При принятом перепаде температур вытяжного воздуха на выходе и входе в роторный рекуператор-теплообменник (рекуператор №3) Δt^12,11=t₁₂-t₁₁=10°C температура на входе в роторный рекуператор-теплообменник (рекуператор №1), определяемая из выражения (38) при составит:

- для t₁=15°C, t₁₁=19,6°C

t_l2=19,6+10=29,6°C

- для t₁=30°C, t₁₁=29,7°C

t₁₂=29,7+10=39,7°C

При этом эффективность рекуперации теплоты вытяжного воздуха рекуператором №1 в трехроторных кондиционерах, определяемая по формуле (39) составит:

- для t₁=15°C, t₂=18,9°C, t₁₂=29,6°C

- для t₁=30°C, t₂=32°C, t₁₂=39,7°C

5. Наличие в заявляемой системе кондиционирования приточного воздуха двухроторного кондиционера, содержащего дополнительную вытяжную камеру горячего воздуха с температурой t₁₆=35°C, подаваемого на вход в роторный рекуператор-теплообменник (рекуператор №1).

При этом эффективность рекуперации теплоты горячего воздуха рекуператором №1 в двухроторном кондиционере, определяемая по формуле (70) при t₁₆=35°C, М₁₆=14720,2 кг/ч; составит:

- для t₁=15°C, t₂=18,9°C

- для t₁=30°C, t₂=32°C

Температура отработанного горячего воздуха на выходе из рекуператора №1 двухроторного кондиционера, определяемая по формуле (71) при t₁₆=35°C, М₁₆=14720,2 кг/ч; кг/ч составит:

- для t₁=15°C,

- для t₁=30°C,

6. Наличие в заявляемой системе кондиционирования приточного воздуха семи трехроторных и одного двухроторного кондиционеров, одного доводчика температуры приточного и вытяжного воздуха и одного доводчика влагосодержания приточного воздуха на каждые четыре кондиционера. Существенные признаки заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха, позволяющие реализовать указанное техническое решение, обеспечивают образование ZE-охлаждения приточного воздуха в теплый период года в системе кондиционирования приточного воздуха при температуре горячего воздуха на входе в дополнительную вытяжную камеру двухроторного кондиционера не более t₁₆=35°C и перепадах температур горячего воздуха на входах и выходах дополнительных вытяжных камер трехроторных кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха не более t^14,15=t^12,11=10°C, обеспечивающие глубокую рекуперацию теплоты горячего воздуха в линии горячего воздуха и широкий диапазон температур горячего воздуха, подаваемого на вход в дополнительные вытяжные камеры:

а) трехроторных кондиционеров:

- t₁₄=65÷45°C - при четырех кондиционерах в системе кондиционирования приточного воздуха;

- t₁₄=105÷45°C - при восьми кондиционерах в системе кондиционирования приточного воздуха.

б) двухроторного кондиционера t₁₆=35°C при четырех и восьми кондиционерах в системе кондиционирования приточного воздуха.

Минимальная температура горячего воздуха, равная t₁₆=35°C, подается на двухроторный кондиционер (фиг. 17).

Максимальное значение диапазона температур горячего воздуха, равное определялось из условия технической возможности изготовления роторных рекуператоров, обеспечивающих их работоспособность при и проверялось из выражения

где

Тогда

Эффективность рекуперации теплоты горячего воздуха дополнительным роторным теплообменником определяемая по формуле (69) для трехроторных кондиционеров, при изменении температуры горячего воздуха в диапазоне t₁₄=45÷105°C составит (табл. 1, п. 71):

а) для кондиционера при t₁₄=45°C; М₁₄=14273,8 кг/ч, М₁₁=12000 кг/ч:

- для t₁=15°C, t₁₁=19,6°C, t₁₂=29,6°C

- для t₁=30°C, t₁₁=29,7°C, t₁₂=39,7°C

б) при t₁₄=105°C; М₁₄=М₁₁=12000 кг/ч

- для t₁=15°C, t₁₁=19,6°C, t₁₂=29,6°C

- для t₁=30°C, t₁₁=29,7°C, t₁₂=39,7°C

Наличие в заявляемой системе кондиционирования приточного воздуха одного двухроторного кондиционера и остальных трехроторных, содержащих дополнительные вытяжные камеры, подключенные к линии горячего воздуха, размещение адсорбционных роторных регенераторов в дополнительных роторных каналах горизонтальных перегородок кондиционеров, наличие дополнительных роторных рекуператоров-теплообменников (рекуператоров №3), обеспечивающих каскадную рекуперацию теплоты горячего воздуха и передачу ее вытяжному воздуху на вход в роторные рекуператоры-теплообменники (рекуператоры №1) трехроторных кондиционеров, наличие технического решения, позволяющего осуществлять доводку влагосодержания приточного воздуха и доводку температуры приточного и вытяжного воздуха четырех кондиционеров одним доводчиком влагосодержания приточного воздуха и одним доводчиком температуры приточного и вытяжного воздуха, а также работа рекуператоров №1-5 в технически достижимом диапазоне эффективности рекуперации теплоты и регенерации влаги (для рекуператоров №2 и №4) обеспечивает нулевое энергопотребление в системе кондиционирования приточного воздуха на охлаждение приточного воздуха в теплый период года до конечной температуры t₇=20°C, относительной влажности ϕ₇=0,53 и влагосодержания d₇=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха t₈=23°C, влагосодержании d₈=8,9 г/кг сух. возд., температуре горячего воздуха, изменяющейся в линии горячего воздуха t_14,16=105÷35°C, подаваемого на вход дополнительных вытяжных камер кондиционеров, при изменении температуры наружного воздуха в теплый период года в диапазоне t₁=15÷30°C, относительной влажности ϕ₁=0,7 и влагосодержания в диапазоне d₁=7,6÷19,1 г/кг сух. возд.

Расширение функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха в виде обеспечения восьмикратного использования горячего воздуха с температурой, изменяющейся в линии горячего воздуха кондиционеров в диапазоне t_14,16=105÷35°C для получения кондиционированного приточного воздуха в доводчиках температуры приточного и вытяжного воздуха восьми кондиционеров с температурой t₇=20°C, относительной влажности ϕ₇=0,53 и влагосодержанием d₇=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха на входе в доводчики температуры t₈=23°C, влагосодержании d₈=8,9 г/кг сух. возд. при параметрах осушающего воздуха (температуре t₁₈=16,5°C, влагосодержании d₁₈=7,1 г/кг сух. возд) и изменении температуры наружного воздуха в теплый период года в диапазоне t₁=15÷30°C, относительной влажности ϕ₁=0,7 и влагосодержания в диапазоне d₁=7,6÷19,1 г/кг сух. возд. при нулевом энергопотреблении на охлаждение приточного воздуха достигается следующими преимуществами заявляемого решения перед прототипом.

1. Во всех восьми кондиционерах, доводчиках влагосодержания приточного воздуха и доводчиках температуры приточного и вытяжного воздуха заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха при постоянных параметрах вытяжного воздуха (температуре t₈=23°C, влагосодержании d₈=8,9 г/кг сух. возд.), постоянных параметрах осушающего воздуха (температуре t₁₈=16,5°C, влагосодержании d₁₈=7,1 г/кг сух. возд), изменении температуры горячего воздуха в линии горячего воздуха в диапазоне t_14,16=105÷35°C и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=15÷30°C, и влагосодержания в диапазоне d₁=7,6÷19,1 г/кг сух. возд. обеспечиваются одинаковые значения параметров:

а) приточного воздуха по зонам

t₂=18,9÷32°C d₂=d₁=7,6÷19,1 г/кг сух. возд.

t₃=21,5÷23,3°C d₃=8,6÷10,9 г/кг сух. возд.

t₄=21,5÷23,3°C d₄=8,6÷10,9 г/кг сух. возд.

t₅=19,2÷18°C d₅=7,9 г/кг сух. возд.

t₆=19,2÷18°C d₆=7,9 г/кг сух. возд.

t₇=20°C d₇=7,9 г/кг сух. возд.

б) вытяжного воздуха по зонам

t₉=22,2÷21°C d₉=8,9 г/кг сух. возд.

t₁₀=22,2÷21°C d₁₀=8,9 г/кг сух. возд.

t₁₁=19,6÷29,7°C d₁₁=7,9÷17,1 г/кг сух. возд.

t₁₂=29,6÷39,7°C d₁₂=7,9÷17,1 г/кг сух. возд.

t₁₃=25,7÷37,7°C d₁₃=7,9÷17,1 г/кг сух. возд.

в) перепада температур вытяжного воздуха трехроторных кондиционеров в зонах 12 и 11

Δt^12,11=t₁₂-t₁₁=10°C

г) перепада температур горячего воздуха на входах и выходах в дополнительные вытяжные камеры трехроторных кондиционеров

Δt^14,15=t₁₄-t₁₅=Δt^12,11=10°C

2. Дополнительные роторные рекуператоры-теплообменники трехроторных кондиционеров заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха содержат инверторы, которые обеспечивают путем изменения частоты вращения роторов в соответствии с расчетными значениями эффективности рекуперации теплоты горячего воздуха определяемых по формуле поддержание постоянных значений перепадов температур горячего воздуха на входах и выходах в дополнительные вытяжные камеры кондиционеров, равных Δt^14,15=10°C.

При этом значения температур горячего воздуха на входах в дополнительные вытяжные камеры трехроторных кондиционеров определяются из выражений (табл. 1, п. 52) и составит:

- во втором кондиционере

(где t₁₆ - температура горячего воздуха на входе в дополнительную вытяжную камеру двухроторного кондиционера)

- в третьем кондиционере

- в четвертом кондиционере

- в пятом кондиционере

- в шестом кондиционере

- в седьмом кондиционере

- в восьмом кондиционере

Значения эффективности рекуперации теплоты горячего воздуха дополнительными роторными рекуператорами трехроторных кондиционеров в соответствии с формулой (69) при М₁₁=12000 кг/ч (табл. 1, п. 59) составят: