СПОСОБ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ТЕПЛОНАПРЯЖЕННЫХ И ТЕПЛОВЛАГОНАПРЯЖЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ Российский патент 2003 года по МПК F24F3/00 

Изобретение относится к способам кондиционирования воздуха и может быть использовано при комфортном и комфортно-технологическом кондиционировании воздуха в теплонапряженных и тепловлагонапряженных помещениях пищевых предприятий, в частности в помещениях для тепловой обработки мясных продуктов на мясоперерабатывающих предприятиях и помещениях предприятий других отраслей промышленности.

Известен способ кондиционирования воздуха теплонапряженных помещений, включающий смешение наружного и внутреннего воздуха, удаляемого из помещений и подаваемого на повторную обработку (рециркуляционного воздуха), в холодное время года с переменным количественным соотношением, а в теплое время года - с постоянным количественным соотношением. Смешение в холодное время года осуществляют до температуры смеси, равной температуре приточного воздуха, а в теплое время года смесь охлаждают до температуры охлаждения, равной температуре приточного воздуха. При этом смешение в теплое время года осуществляют с использованием количества наружного воздуха, соответствующего санитарным нормам по кислороду [Патент RU 2129242 от 14.07.98 г., "Способ кондиционирования теплонапряженных помещений", F 24 F 3/00].

Недостатком указанного способа является повышенный расход холода, так как вся смесь воздуха, подаваемого в помещение, охлаждается до температуры приточного воздуха.

Задача предлагаемого изобретения направлена на устранение недостатка прототипа, то есть на снижение энергозатрат за счет уменьшения расхода холода при обеспечении заданных параметров воздуха в рекомендуемых пределах.

Поставленная задача решается тем, что в заявляемом способе, включающем смешение наружного воздуха с рециркуляционным в холодное время года с переменным количественным соотношением, а в теплое время года - с постоянным количественным соотношением, смешение в холодное время года до температуры смеси, равной температуре приточного воздуха (t_см=t_пр), в теплое время года охлаждение наружного воздуха осуществляют до температуры внутреннего воздуха (t_нap.oхл= t_в), а охлаждение рециркуляционного воздуха - до температуры приточного (t_{рец.охл}= t_пр), то есть предлагается способ кондиционирования с раздельным охлаждением наружного и рециркуляционного воздуха в теплое время года, что позволит осуществить их охлаждение до различной температуры.

Кроме того, учитывая, что в теплое время года кондиционируемые помещения характеризуются наиболее значительными тепло- и влагопоступлеииями (через наружные стены и покрытия, оконные и дверные проемы др.) по сравнению с тепло- и влагопоступлениями в холодное время года предлагается охлажденный наружный воздух подавать непосредственно в зону размещения рабочих мест.

Структурная схема устройства для осуществления заявляемого способа кондиционирования воздуха приведена на чертеже, она состоит из кондиционируемого помещения 1, клапана рециркуляции 2, клапанов наружного воздуха 3 и 7, смесительной камеры 4, узла охлаждения рециркуляционного воздуха 5, приточных вентиляторов 6 и 9, переключающих клапанов 7 и 8, узла охлаждения наружного воздуха 8, УВ - удаляемый воздух; РВ - рециркуляционный воздух; НВ - наружный воздух; ПВ - приточный воздух; НО - наружный охлажденный воздух; РЗ - рабочая зона.

Способ осуществляется следующим образом. В смесительную камеру 4 через клапаны 2 и 3 поступает переменное количество наружного и рециркуляционного воздуха. При этом открыт переключающий клапан 7 и закрыт клапан 8. Соотношение количеств наружного и рециркуляционного воздуха зависит от текущего значения температуры наружного воздуха. Чем выше температура наружного воздуха, тем большее количество его используется в смеси. При этом количественное соотношение наружного и рециркуляционного воздуха изменяется таким образом, чтобы температура смеси оставалась постоянной и равной температуре приточного воздуха. Полученная смесь с заданной температурой приточного воздуха вентилятором 6 подается в кондиционируемое помещение 1.

В теплое время года способ предусматривает охлаждение наружного и рециркуляционного воздуха. При этом клапан 3 закрывается, клапан 7 открывается, клапаны 2 и 7 осуществляют подачу постоянного количества воздуха к узлам охлаждения 5 и 8. Клапан 7 осуществляет подачу минимального количества наружного воздуха, необходимого для обеспечения санитарной нормой по кислороду обслуживающего персонала, находящегося в помещении. Рециркуляционный воздух, охлажденный в узле 5 до температуры, равной температуре приточного воздуха (t_{рец.охл}=t_пр), вентилятором 6 подается в помещение 1. Наружный воздух, охлажденный в узле 8 до температуры, равной температуре внутреннего воздуха (t_{нар.охл}= t_в), приточным вентилятором 9 подается непосредственно в рабочую зону кондиционируемого помещения 1.

В холодное время года предлагаемый способ кондиционирования предусматривает обработку воздуха, аналогичную способу-прототипу. В смесительную камеру 4 через клапаны 2 и 3 поступает переменное количество наружного и рециркуляционного воздуха. При этом закрыт клапан 7. Соотношение количеств наружного и рециркуляционного воздуха зависит от текущего значения температуры наружного воздуха. Чем выше температура наружного воздуха, тем большее количество его используется в смеси. При этом количественное соотношение наружного и рециркуляционного воздуха изменяется таким образом, чтобы температура смеси оставалась постоянной и равной температуре приточного воздуха. Полученная смесь с заданной температурой приточного воздуха вентилятором 6 подается в кондиционируемое помещение 1.

Способ позволяет уменьшить расход холода не менее чем на 20% по сравнению со способом, разработанным в прототипе. Уменьшение расхода холода в предлагаемом способе зависит от заданных расчетных наружных и внутренних параметров воздуха, a также от значения теплопоступлений, выделяемых в помещениях. Кроме того, предлагаемый способ кондиционирования позволяет улучшить условия труда в теплое время года, т.к. предусматривает подачу охлажденного наружного воздуха в количестве, необходимом для обеспечения санитарной нормы по кислороду, непосредственно в зону размещения рабочих мест в помещениях.

Пример конкретного выполнения способа.

В качестве кондиционируемого помещения принято отделение варки окороков мясоперерабатывающего завода в г. Москве.

Для отделения варки окороков приняты расчетные параметры внутреннего воздуха, удовлетворяющие комфортным условиям работы при средней тяжести труда и отвечающие санитарно-гигиеническим требованиям: температура t_в=20^oC, относительная влажность ϕ_в = 40-60%. Температура приточного воздуха t_пp=20^oC. Расчетные параметры наружного воздуха: температура t_нт=28,5^oC, энтальпия I_нт= 54 кДж/кг. Количество циркулирующего воздуха V=10000 м³/ч, количество наружного воздуха, соответствующее санитарной норме по кислороду, V_н=V_сан= 1000 м³/ч. Из графических построений процессов охлаждения смеси воздуха (прототип) и раздельных процессов охлаждения наружного и рециркуляционного воздуха (заявляемый способ), выполненных на I-d диаграмме, влажного воздуха, находим необходимые значения энтальпии воздуха в характерных точках процессов охлаждения: энтальпия смеси воздуха до охлаждения I_ст=52,2 кДж/кг; энтальпия смеси воздуха после охлаждения энтальпия наружного охлажденного воздуха Iн_охл=49,5 кДж/кг; энтальпия рециркуляционного воздуха: до охлаждения I_рец=52 кДж/кг; после охлаждения .

Удельный полезный расход холода:
на охлаждение 1 кг смеси воздуха (прототип)
q_охл1=Iсм-Iсм_охл=52,2-45=7,2 кДж/кг;
в предлагаемом способе:
на охлаждение 1 кг смеси наружного воздуха

на охлаждение 1 кг рециркуляционного воздуха

суммарный удельный полезный расход холода
,
где 0,1 - относительное количество наружного воздуха в общем количестве циркулирующего воздуха;
0,9 - относительное количество рециркуляционного воздуха в общем количестве циркулирующего воздуха.

Учитывая общее количество воздуха V=10000 м³/ч, определяем полезный расход холода при охлаждении воздуха:
по способу прототипу

по заявляемому способу

где ρ - плотность воздуха, кг/м³.

Так как период охлаждения воздуха в теплое время года является одинаковым для обоих способов кондиционирования и находится в пределах изменения температуры наружного воздуха от t_н=t_пp=20^oС до t_н=tн_расч=28,5^oC, то следовательно, полезный расход холода за весь охладительный период составит 56% (13,5:24) от расхода холода в способе-прототипе.

Изобретение относится к способам кондиционирования воздуха и может быть использовано при комфортном и комфортно-технологическом кондиционировании воздуха в теплонапряженных и тепловлагонапряженных помещениях пищевых предприятий, в частности в помещениях для тепловой обработки мясных продуктов на мясоперерабатывающих предприятиях и помещениях предприятий других отраслей промышленности. Способ включает смешение наружного воздуха с рециркуляционным в холодное время года с переменным количественным соотношением, а в теплое время года - с постоянным количественным соотношением, смешение в холодное время года до температуры смеси, равной температуре приточного воздуха (t_см=t_пр), в теплое время года охлаждение наружного воздуха осуществляют до температуры внутреннего воздуха (t_{нар.охл.}=t_в), а охлаждение рециркуляционного воздуха - до температуры приточного (t_{рец.охл.}=t_пр), то есть предлагается способ кондиционирования с раздельным охлаждением наружного и рециркуляционного воздуха в теплое время года, что позволит осуществить их охлаждение до различной температуры. Предлагаемый способ кондиционирования позволяет улучшить условия труда в теплое время года, т.к. предусматривает подачу охлажденного наружного воздуха в количестве, необходимом для обеспечения санитарной нормы по кислороду, непосредственно в зону размещения рабочих мест в помещениях. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ кондиционирования воздуха теплонапряженных помещений, включающий смешение наружного и рециркуляционного воздуха в холодное время года с переменным количественным соотношением, в теплое время года - с постоянным соотношением, осуществляющий смешение в холодное время года до температуры смеси, равной температуре приточного воздуха, отличающийся тем, что охлаждение наружного и внутреннего воздуха осуществляется раздельно, при этом в теплое время года наружный воздух в количестве, соответствующем санитарной норме по кислороду, охлаждается до температуры охлаждения, равной температуре внутреннего воздуха, а рециркуляционный воздух охлаждается до температуры, равной температуре приточного воздуха. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подачу наружного охлажденного воздуха осуществляют непосредственно в рабочую зону кондиционируемых помещений.