КОНДИЦИОНЕР С ДВУХРОТОРНОЙ СИСТЕМОЙ ОСУШИТЕЛЬНОГО И ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ Российский патент 2018 года по МПК F24F5/00 

Заявляемое решение относится к области кондиционеров, обслуживающих производственные помещения как металлургических комбинатов и литейных заводов, так и заводов, которые имеют заводскую котельную и агрегаты для сушки различных материалов, выбрасывающих в атмосферу отходящие дымовые газы. В кондиционерах используется горячий воздух с температурой в холодный период года и температурой в теплый период года, необходимой при нагревании и охлаждении приточного воздуха, и получаемый с использованием отходящих дымовых газов.

Кондиционеры предназначены для обслуживания производственных помещений с высокой относительной влажностью воздуха в рабочей зоне (ϕ_р.з.>75%), а также производственных помещений с «нормальной» относительной влажностью (ϕ_р.з.=50%), в случае смешения кондиционированного воздуха, имеющего высокую относительную влажность (ϕ_к>75%) с более сухим очищенным в рукавном фильтре рециркулируемым воздухом (ϕ_р.з.=50%), при работе как в теплый период года в диапазоне изменения температуры наружного воздуха t₁=11÷32°C, так и в холодный период года при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°C.

Кондиционеры используют вытяжной воздух, забираемый из рабочей зоны производственного помещения:

- с температурой , относительной влажностью и влагосодержанием сух. возд. в холодный период года;

- с температурой , относительной влажностью и влагосодержанием г/кг сух. возд. в теплый период года.

Кондиционеры используют горячий воздух, имеющий температуру:

- , применяемую в холодный период года для нагревания приточного воздуха с последующим его адиабатическим увлажнением, обеспечивающим косвенное охлаждение приточного воздуха до заданной конечной температуры;

- , применяемую в теплый период года для нагревания приточного воздуха, обеспечивающего увеличенный перепад температур воздушных потоков на входах в рекуператор-охладитель и, как следствие, охлаждение приточного воздуха до заданного значения температуры, необходимой для последующего адиабатического увлажнения и дополнительного косвенного охлаждения приточного воздуха до заданной конечной температуры.

Заявляемое решение может быть использовано в различных отраслях промышленности (металлургической, мусоросжигающей, мукомольной, текстильной, табачной, целлюлозно-бумажной, фанерной, спичечной, деревообрабатывающей, химической, производства древесно-стружечных плит и лекарственных препаратов).

Из источников научно-технической и патентной информации известно большое количество модификаций кондиционеров. Среди них выбраны кондиционеры с осушительным и испарительным охлаждением воздуха, которые не обеспечивают нулевое энергопотребление при нагревании приточного воздуха в холодный период года, и нулевое энергопотребление при охлаждении приточного воздуха в теплый период года, что обеспечивает возможность их усовершенствования в направлении, указанном в формуле изобретения заявляемого решения.

Известна принципиальная схема кондиционера, реализующего технологию охлаждения DEC, описанная в статье Н.В. Шилкина «Климатический центр Klimahaus в Бремерхафене», которая опубликована в журнале «АВОК» №2, 2012 г., с. 84-93, и в Интернет на сайте http://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=5181, принятая за прототип.

Кондиционер-прототип состоит из приточной и вытяжной камер, разделенных между собой горизонтальной промежуточной перегородкой с двумя окнами, охладителя приточного воздуха, выполненного в виде системы осушительного и испарительного охлаждения - Desiccative and Evaporative Cooling (DEC), состоящей из двух роторных рекуператоров (рекуператора-осушителя и рекуператора-охладителя приточного воздуха), встроенных в окна горизонтальной промежуточной перегородки и имеющих противоположно направленные линии вытяжки и притока, регенеративного нагревателя вытяжного воздуха, размещенного между роторными рекуператорами, и двух адиабатических увлажнителей вытяжного и приточного воздуха с подводящим водопроводом, приточная и вытяжная камеры содержат воздухоочистители, установленные на входе в камеры, и вентиляторные блоки, установленные на выходе из камер. Подводящие водопроводы деминерализованной воды к адиабатическим увлажнителям на принципиальной схеме кондиционера не показаны. При этом рекуператор-осушитель приточного воздуха выполнен роторным регенератором адсорбционного типа, а рекуператор-охладитель приточного воздуха - роторным теплообменником. Инвертор и контроллер к электроприводу роторного рекуператора-охладителя на принципиальной схеме кондиционера не показаны. Адиабатический увлажнитель вытяжного воздуха установлен на входе в роторный теплообменник, а адиабатический увлажнитель приточного воздуха - на выходе из роторного теплообменника. Роторный регенератор адсорбционного типа имеет ячейки аккумулирующей матрицы ротора, покрытые композитным материалом, в который внедрен активный Selicagel, являющийся сорбентом влаги, содержащейся в наружном воздухе. При этом аккумулирующая матрица адсорбционного ротора нагревается потоком вытяжного воздуха. Приточный воздух, проходя через нагретые ячейки адсорбционного ротора нагревается в них и одновременно осушивается за счет адсорбции содержащейся в нем влаги. При повороте адсорбционного ротора ячейки аккумулирующей матрицы, сорбирующая поверхность которых наполнена влагой, поступают в зону вытяжки. При этом нагретый поток вытяжного воздуха, проходя через ячейки аккумулирующей матрицы ротора, осуществляет десорбцию содержащейся в них влаги, а по отношению к сорбенту - его регенерацию, одновременно увлажняясь, после чего выбрасывается в атмосферу вытяжным вентиляторным блоком. Процесс нагревания и осушки приточного воздуха осуществляется при сухой эффективности рекуперации теплоты роторного рекуператора-осушителя, равной (в долях ед.).

Роторный рекуператор-охладитель охлаждает приточный воздух при постоянном влагосодержании. Теплота, снятая аккумулирующей матрицей роторного теплообменника с приточного воздуха, передается при повороте ротора вытяжному воздуху. Адиабатический увлажнитель вытяжного воздуха обеспечивает косвенное адиабатическое охлаждение вытяжного воздуха ~ на 6°C, и предназначен для увеличения перепада температур на входах в роторный рекуператор , что обеспечивает увеличение фактического перепада температур на выходах из роторного рекуператора-теплообменника:

- на охлаждение приточного воздуха ;

- на нагревание вытяжного воздуха .

При этом в теплый период года

,

где - - сухая эффективность рекуперации теплоты роторного теплообменника, (в долях ед.), - температура вытяжного (удаляемого) воздуха на выходе из адиабатического увлажнителя, т.е. на входе в рекуператор-охладитель, °C, , t_вх - температура приточного воздуха на входе в рекуператор-охладитель, °C, t_вх=t₂.

В статье рассматривается режим охлаждения приточного воздуха, который в соответствии с приведенным графиком процесса на i-d-диаграмме осуществляется при постоянных значениях температуры наружного воздуха t₁=31°C и вытяжного воздуха t₅=25°C, имеющих влагосодержание d₁=11,9 г/кг сух. возд. и d₅=10,3 г/кг сух. возд.

Система охлаждения DEC, используемая в кондиционере-прототипе, обеспечивает при t₁=31°C и t₅=25°C получение заданных значений температуры приточного воздуха t₄=19°C и относительной влажности ϕ₄=60% на выходе из адиабатического увлажнителя (нагревание приточного воздуха в вентиляторе не учитывается).

Указанные параметры приточного воздуха (t₄=19°C и ϕ₄=60%) при заданных температурах наружного воздуха t₁=31°C и t₅=25°C вытяжного воздуха, имеющих влагосодержания d₁=11,9 и d₅=10,3 г/кг сух. возд. в статье предлагается осуществлять:

1) при косвенном охлаждении приточного и вытяжного воздуха адиабатическими увлажнителями на перепад температур Δt_охл=6°C, который обеспечивает получение температур:

- вытяжного воздуха на входе в рекуператор-охладитель приточного воздуха

,

- приточного воздуха на выходе из рекуператора-охладителя

,

2) при значениях сухой эффективности рекуперации теплоты рекуператора-осушителя приточного воздуха и рекуператора-охладителя приточного воздуха , которые обеспечивают получение температур:

- приточного воздуха на выходе из рекуператора-осушителя:

,

- вытяжного воздуха на выходе из рекуператора-охладителя приточного воздуха, который одновременно нагревает вытяжной воздух с температуры t₆ до t₇

,

- вытяжного воздуха на выходе из регенеративного воздухонагревателя

,

- вытяжного воздуха на выходе из рекуператора-осушителя приточного воздуха

.

Несмотря на большое количество совпадающих признаков прототипа и заявляемого решения отсутствие в прототипе отличительных признаков последнего не обеспечивает получение технического результата - обеспечение нулевого энергопотребления на нагревание и охлаждение приточного воздуха по следующим причинам.

1. Кондиционер-прототип имеет одну линию вытяжки с температурой вытяжного воздуха производственного помещения в холодный период года t₅=18°C и влагосодержанием d₅=6,42 г/кг сух. возд., которая требует для нагревания приточного воздуха в DEC-системе до конечной температуры t₄=15°C и его относительной влажности ϕ₄=0,868÷0,832 при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°C наличия регенеративного воздухонагревателя вытяжного воздуха, т.е. не обеспечивает нулевое энергопотребление на нагревание приточного воздуха в холодный период года.

2. Кондиционер-прототип имеет одну линию вытяжки с температурой вытяжного воздуха производственного помещения в теплый период года t₅=18÷24°C и влагосодержанием d₅=6,42÷9,33 г/кг сух. возд., которая требует для охлаждения приточного воздуха в DEC-системе до конечной температуры t₄=21°C и его относительной влажности ϕ₄=0,784÷0,932 при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=11÷32°C наличия регенеративного воздухонагревателя вытяжного воздуха, т.е. не обеспечивает нулевое энергопотребление на охлаждение приточного воздуха в теплый период года.

По п. 1 недостатков кондиционера-прототипа.

Необходимость наличия регенеративного воздухонагревателя в линии вытяжки кондиционера-прототипа в холодный период года обусловлена тем, что конечная температура нагретого приточного воздуха t₄=15°C, получаемая в кондиционере при температуре вытяжного воздуха t₅=18°C и наружного воздуха t₁=10÷(-30)°C обеспечивается за счет дополнительного нагревания вытяжного воздуха в регенеративном нагревателе до температуры t₈=70°C, т.е. на перепад температур .

При t₈=70°C расчетная мощность регенеративного воздухонагревателя N_p, кВт прямо пропорциональна перепаду температур на нагревание вытяжного воздуха и массовому потоку сухого вытяжного воздуха , кг/ч.

Наличие только одной линии вытяжки в кондиционере-прототипе с ее последовательным проходом через рекуператор-охладитель и рекуператор-осушитель не позволяет при подаче в рекуператор-осушитель вытяжного воздуха с температурой t₈=70°C и влагосодержанием d₈=6,42 г/кг сух. возд. обеспечить получение конечной температуры приточного воздуха t₄=15°C и относительной влажности ϕ₄=0,868÷0,832% при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°C без применения воздухонагревателя вытяжного воздуха.

По п. 2 недостатков кондиционера-прототипа.

Необходимость наличия регенеративного воздухонагревателя в линии вытяжки кондиционера-прототипа в теплый период года обусловлена тем, что конечная температура охлажденного приточного воздуха t₄=21°C, получаемая в кондиционере при температуре вытяжного воздуха t₅=18÷24°C и наружного воздуха t₁=11÷32°C обеспечивается за счет дополнительного нагревания вытяжного воздуха в регенеративном нагревателе до температуры t₈=70°C, т.е. на перепад температур .

Наличие только одной линии вытяжки в кондиционере-прототипе с ее последовательным проходом через рекуператор-охладитель и рекуператор-осушитель не позволяет при подаче в рекуператор-осушитель вытяжного воздуха с температурой t₈=70°C и влагосодержанием d₈=6,42÷9,33 г/кг сух. возд. обеспечить получение конечной температуры приточного воздуха t₄=21°C и относительной влажности ϕ₄=0,784÷0,932% при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=11÷32°C без применения воздухонагревателя вытяжного воздуха.

Задача создания кондиционера с двухроторной системой осушительного и испарительного охлаждения - Desiccative and Evaporative Cooling (DEC), обеспечивающей энергосберегающие режимы нагревания и охлаждения приточного воздуха до заданных значений температуры и относительной влажности в производственных помещениях заводов, на осуществление которой направлено заявляемое решение, состояла в дальнейшем усовершенствовании известной конструкции кондиционера с DEC-системой охлаждения приточного воздуха, и получении технического результата - обеспечение нулевого энергопотребления на нагревание и охлаждение приточного воздуха:

- на нагревание приточного воздуха в холодный период года до конечной температуры t₅=15°C и его относительной влажности ϕ₅=0,868÷0,832 при температуре вытяжного воздуха, удаляемого из производственного помещения t₆=18°C, влагосодержании d₆=6,42 г/кг сух. возд. и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°C без адиабатического увлажнения вытяжного воздуха;

- на охлаждение приточного воздуха в теплый период года до конечной температуры t₅=21°C и его относительной влажности ϕ₅=0,784÷0,801 при температуре вытяжного воздуха, удаляемого из производственного помещения t₆=18°C, влагосодержании d₆=6,42 г/кг сух. возд. и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=11÷25°C без адиабатического увлажнения вытяжного воздуха;

- на охлаждение приточного воздуха в теплый период года до конечной температуры t₅=21°C и его относительной влажности ϕ₅=0,848÷0,932 при температуре вытяжного воздуха, удаляемого из производственного помещения t₁₃=19÷24°C, влагосодержании d₁₃=6,84÷9,33 г/кг сух. возд. и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=26÷32°C.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что кондиционер с двухроторной системой осушительного и испарительного охлаждения, содержащий приточную камеру и основную вытяжную камеру удаляемого из производственного помещения воздуха, разделенные между собой горизонтальной промежуточной перегородкой с основным и дополнительным окнами, охладитель приточного воздуха, выполненный в виде системы осушительного и испарительного охлаждения, состоящей из двух рекуператоров - адсорбционного роторного регенератора и роторного рекуператора-теплообменника, встроенных в окна горизонтальной промежуточной перегородки и имеющих противоположно направленные линии притока и вытяжки, и двух адиабатических увлажнителей приточного и вытяжного воздуха с индивидуальными подводящими водопроводами, один из которых размещен в линии притока, а другой - в линии вытяжки, приточная и вытяжная камеры содержат входной и выпускной патрубки, воздухоочистители, установленные на входах в приточную и вытяжную камеры, и вентиляторные блоки, при этом роторный рекуператор-теплообменник снабжен инвертором с контроллером, а основное окно в горизонтальной промежуточной перегородке размещено на входе приточного воздуха в систему осушительного и испарительного охлаждения, отличается тем, что кондиционер снабжен дополнительной вытяжной камерой, которая размещена над горизонтальной промежуточной перегородкой и разделена с основной вытяжной камерой вертикальной поперечной перегородкой, герметично установленной между роторными рекуператорами, содержит входной и выпускной патрубки, воздухоочиститель и вентиляторный блок и имеет дополнительную линию вытяжки горячего воздуха, полученного с применением отходящих дымовых газов, противоположно направленную линии притока, при этом роторный рекуператор-теплообменник встроен в основное окно горизонтальной перегородки, а адсорбционный роторный регенератор - в дополнительное окно горизонтальной промежуточной перегородки, имеет линию основной вытяжки удаляемого из производственного помещения воздуха, противоположно направленную линии притока, и обеспечивают возможность подачи в дополнительную вытяжную камеру кондиционера горячего воздуха с любым значением влагосодержания и совмещения функций осушения и охлаждения приточного воздуха в адсорбционном роторном регенераторе.

Доказательство существенности отличий заявляемого кондиционера и связь отличительных признаков с достигаемым техническим результатом раскрывается в следующем порядке.

1. Обеспечение нулевого энергопотребления на нагревание приточного воздуха в холодный период года до конечной температуры приточного воздуха t₅=15°C и его относительной влажности ϕ₅=0,868÷0,832 при температуре вытяжного воздуха, удаляемого из производственного помещения t₆=18°C, его влагосодержании d₆=6,42 г/кг сух. возд. и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°C без адиабатического увлажнения вытяжного воздуха.

2. Обеспечение нулевого энергопотребления на охлаждение приточного воздуха в теплый период года до конечной температуры приточного воздуха t₅=21°C и его относительной влажности ϕ₅=0,784÷0,801 при температуре вытяжного воздуха, удаляемого из производственного помещения t₆=18°C, его влагосодержании d₆=6,42 г/кг сух. возд. и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=11÷25°C без адиабатического увлажнения вытяжного воздуха.

3. Обеспечение нулевого энергопотребления на охлаждение приточного воздуха в теплый период года до конечной температуры приточного воздуха t₅=21°C и его относительной влажности ϕ₅=0,848÷0,932 при температуре вытяжного воздуха, удаляемого из производственного помещения t₁₃=19÷24°C, его влагосодержании d₁₃=6,84÷9,33 г/кг сух. возд. и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=26÷32°C.

Для обоснования нулевого энергопотребления в заявляемом кондиционере на нагревание и охлаждение приточного воздуха разработаны алгоритмы расчета параметров воздушных потоков с формулами для их расчета и результатами расчетов, представленных в табл. 1 и табл. 2. Расчеты, приведенные в табл. 1 и 2, выполнены с применением температур вытяжного воздуха производственного помещения в холодный и теплый период года, характерных для деревообрабатывающих цехов металлургических комбинатов.

В табл. 1 представлены расчеты для холодного периода года (режим 1), а в табл. 2 - расчеты для теплого периода года (режимы 2, 3, 4).

В заявляемом кондиционере в качестве рекуператора-осушителя (рекуператора №1) применен адсорбционный роторный регенератор Woods, работающий без инвертора и имеющий значения эффективности рекуперации:

а) по передаваемой теплоте ;

б) по передаваемой влаге .

Приведенные значения и приняты по данным статьи: С.А. Панфилов. Woods «Два колеса - Twin Wheel лучше, чем одно», опубликованной в журнале АВОК №5, 2014 г., с. 52-54 и на сайте http:/www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=5896.

На рис. 2 указанной статьи приведена принципиальная схема действующей Twin Wheel System, на которой представлены параметры приточного и вытяжного воздуха в различных зонах вентиляционной установки (температура t_i, °C, влагосодержание d_i, г/кг сух. возд.; относительная влажность ϕ_i, %) при охлаждении приточного воздуха до конечной температуры t₄=15°C при температуре наружного воздуха t₁=32°C. При этом приточный и вытяжной воздух на входе и выходе из адсорбционного ротора имели следующие параметры:

а) приточный воздух на входе в адсорбционный ротор: t₁=32°C, d₁=15 г/кг сух. возд., ϕ₁=50%;

б) вытяжной воздух на входе в адсорбционный ротор: t₆=19,8°C, d₆=9,3 г/кг сух. возд., ϕ₆=64,7%;

в) приточный воздух на выходе из адсорбционного ротора: t₂=22,7°C, d₂=10,6 г/кг cух. возд., ϕ₂=61,6%.

На основании приведенных в статье С.А. Панфилова значений параметров приточного воздуха на входе и выходе из адсорбционного ротора и входе вытяжного воздуха в адсорбционный ротор были рассчитаны значения эффективностей рекуперации по передаваемой теплоте и передаваемой влаге адсорбционного ротора Woods по известным формулам.

Эффективность рекуперации адсорбционного ротора Woods по передаваемой теплоте составила

.

Эффективность рекуперации адсорбционного ротора Woods по передаваемой влаге составила

.

Полученные значения и для адсорбционного ротора были приняты для расчета параметров воздушных потоков по зонам заявляемого кондиционера, приведенных в табл. 1 и 2.

Нулевое энергопотребление на нагревание приточного воздуха в холодный период года до конечной температуры t₅=15°C и его относительной влажности ϕ₅=0,868÷0,832 при температуре вытяжного воздуха t₆=18°C, его влагосодержании d₆=6,42 г/кг сух. возд., и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°C без адиабатического увлажнения вытяжного воздуха обеспечивается следующими преимуществами заявляемого решения перед прототипом.

1. Заявляемый кондиционер снабжен дополнительной вытяжной камерой, имеющей дополнительную линию вытяжки горячего воздуха, полученного с использованием отходящих дымовых газов, ранее выбрасывавшихся в атмосферу, и имеющего в холодный период года температуру на входе в дополнительную вытяжную камеру , не требующего наличия регенеративного воздухонагревателя в дополнительной вытяжной камере, который необходим в кондиционере-прототипе.

2. В заявляемом кондиционере роторный рекуператор-теплообменник (рекуператор №1) установлен на входе в DEC-систему, а адсорбционный роторный регенератор (рекуператор №2) - на выходе из DEC-системы, что обеспечивает возможность подачи в дополнительную вытяжную камеру кондиционера горячего воздуха с любым значением влагосодержания и совмещение функций увлажнения и охлаждения приточного воздуха в адсорбционном роторном регенераторе (рекуператор №2).

Указанные преимущества заявляемого кондиционера перед кондиционером-прототипом обеспечивают передачу теплоты горячего вытяжного воздуха, поступающего на вход в роторный рекуператор-теплообменник, приточному воздуху, обеспечивающей его нагревание до расчетных значений температуры на входе в адсорбционный роторный регенератор, равных t₂=31,0÷41,5°C, при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°C без применения воздухонагревателя в кондиционере и без адиабатического увлажнения вытяжного воздуха производственного помещения, а также без изменения влагосодержания наружного воздуха при проходе через роторный рекуператор-теплообменник, равного d₂=d₁=6,34÷0,194 г/кг сух. возд., позволяющих получать:

1) на выходе из рекуператора №2:

- увеличенные значения влагосодержания d₃=6,4÷5,0 г/кг сух. возд. по сравнению с влагосодержанием на его входе d₂=6,34÷0,194 г/кг сух. возд., т.е. увлажнение приточного воздуха;

- уменьшенные значения температуры приточного воздуха t₃=21,1÷23,6°C по сравнению с температурой на его входе t₂=31,0÷41,5°C, т.е. охлаждение приточного воздуха;

2) на выходе из адиабатического увлажнителя приточной камеры постоянные значения заданной конечной температуры приточного воздуха t₅=15°C в заявляемом диапазоне изменения температуры наружного воздуха t₁=10÷(-30)°C.

Значения температуры приточного воздуха t₂=31,0÷41,5°C рассчитаны по формуле , приведенной в п. 32 табл. 1, и полученной по обратному расчетному алгоритму для конечной температуры приточного воздуха t₅=15°C.

Значения t₂=31,0÷41,5°C, необходимые при температуре наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, обеспечиваются инвертором роторного рекуператора-теплообменника, управляемого контроллером, который изменяет частоту вращения ротора рекуператора №1 в соответствии с требуемой эффективностью рекуперации теплоты горячего воздуха рекуператором №1, определяемой при изменении температуры наружного воздуха t₁ на каждый °C по формуле , которая составляет:

1) для t₁₀=70°C

- при t₁=10°C

- при t₁=(-30)°C

2) для t₁₀=110°C

- при t₁=10°C

- при t₁=(-30)°C

Полученные в заявляемом кондиционере значения при t₁₀=70°C и при t₁₀=110°C и t₁=10÷(-30)°C являются технически достижимыми для роторных рекуператоров-теплообменников, каким является рекуператор №1.

Движение воздушных потоков в заявляемом кондиционере в холодный период года (режим №1) проиллюстрировано на фиг. 2.

Отсутствие в заявляемом кондиционере регенеративного воздухонагревателя вытяжного воздуха, вызывающего энергозатраты, обеспечение нагрева приточного воздуха рекуператором №1 с температуры наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, до температуры t₂=31,0÷41,5°C на входе в рекуператор №2 за счет подачи в рекуператор №1 горячего воздуха, имеющего температуру t₁₀=70÷110°C, и полученного с использованием отходящих дымовых газов, ранее выбрасывавшихся в атмосферу, а также работа рекуператоров №1 и 2 в технически достижимом диапазоне эффективности рекуперации теплоты обеспечивают нулевое энергопотребление на нагревание приточного воздуха в холодный период года до температуры t₅=15°C без адиабатического увлажнения вытяжного воздуха.

Указанные преимущества заявляемого кондиционера перед кондиционером-прототипом обеспечиваются всей совокупностью существенных признаков заявляемого решения.

Нулевое энергопотребление на охлаждение приточного воздуха в теплый период года до конечной температуры t₅=21°C и его относительной влажности ϕ₅=0,784÷0,801 при температуре вытяжного воздуха, удаляемого из производственного помещения t₆=18°C, его влагосодержании d₆=6,34 г/кг сух. возд. и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=11÷25°C без адиабатического увлажнения вытяжного воздуха обеспечивается следующими преимуществами заявляемого решения перед прототипом.

1. Заявляемый кондиционер снабжен дополнительной вытяжной камерой, имеющей дополнительную линию вытяжки горячего воздуха, полученного с использованием отходящих дымовых газов, ранее выбрасывавшихся в атмосферу, и имеющего в теплый период года при

температуре наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁=11÷25°C, температуру на входе в дополнительную вытяжную камеру , не требующую наличия регенеративного воздухонагревателя в дополнительной вытяжной камере, который необходим в кондиционере-прототипе.

2. В заявляемом кондиционере роторный рекуператор-теплообменник (рекуператор №1) установлен на входе в DEC-систему, а адсорбционный роторный регенератор (рекуператор №2) - на выходе из DEC-системы, что обеспечивает возможность подачи в дополнительную вытяжную камеру кондиционера горячего воздуха с любым значением влагосодержания и совмещение функций осушения и охлаждения приточного воздуха в адсорбционном роторном регенераторе (рекуператор №2).

Указанные преимущества заявляемого кондиционера перед кондиционером-прототипом обеспечивают передачу теплоты горячего воздуха, поступающего на вход в роторный рекуператор-теплообменник, приточному воздуху, обеспечивающей его нагревание до расчетных значений температуры на входе в адсорбционный роторный регенератор, равных t₂=89,0÷81,8°C, при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=11÷25°C без применения воздухонагревателя в кондиционере и без адиабатического увлажнения вытяжного воздуха производственного помещения, а также без изменения влагосодержания наружного воздуха при проходе через роторный рекуператор-теплообменник, равного d₂=d₁=5,87÷9,91 г/кг сух. возд., позволяющих получать:

1) на выходе из рекуператора №2:

- уменьшенные значения влагосодержания d₃=6,29÷7,21 г/кг сух. возд. по сравнению с влагосодержанием на его входе d₂=5,87÷9,91 г/кг сух. возд., т.е. осушение приточного воздуха;

- уменьшенные значения температуры приточного воздуха t₃=34,9÷33,2°C по сравнению с температурой на его входе t₂=89,0÷81,8°C, т.е. охлаждение приточного воздуха;

2) на выходе из адиабатического увлажнителя приточной камеры постоянные значения заданной конечной температуры приточного воздуха t₅=21°C в заявленном диапазоне изменения температуры наружного воздуха t₁=11÷25°C.

Значения температуры приточного воздуха t₂=89,0÷81,8°C рассчитаны по формуле , приведенной в п. 35 табл. 2, и полученной по обратному расчетному алгоритму для конечной температуры приточного воздуха t₅=21°C.

Значения t₂=89,0÷81,8°C, необходимые при температуре наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁=11÷25°C, обеспечиваются инвертором роторного рекуператора-теплообменника, управляемого контроллером, который изменяет частоту вращения ротора рекуператора №1 в соответствии с требуемой эффективностью рекуперации теплоты горячего воздуха рекуператором №1, при изменении температуры наружного воздуха t₁, на каждый °C по формуле , которая составляет для t₁₀=110°C:

- при t₁=11°C

- при t₁=25°C .

Полученные в заявляемом кондиционере значения при t₁₀=110°C и t₁=11÷25°C являются технически достижимыми для роторных рекуператоров-теплообменников, каким является роторный рекуператор №1.

Движение воздушных потоков в заявляемом кондиционере в теплый период года (режим №2) проиллюстрировано на фиг. 2.

Отсутствие в заявляемом кондиционере регенеративного воздухонагревателя вытяжного воздуха, вызывающего энергозатраты, обеспечение нагрева приточного воздуха рекуператором №1 с температуры наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁=11÷25°C, до температуры t₂=89,0÷81,8°C на входе в рекуператор №2 за счет подачи в рекуператор №1 горячего воздуха, имеющего температуру t₁₀=110°C, и полученного с использованием отходящих дымовых газов, ранее выбрасывавшихся в атмосферу, а также работа рекуператоров №1 и 2 в технически достижимом диапазоне эффективности рекуперации теплоты обеспечивают нулевое энергопотребление на охлаждение приточного воздуха в теплый период года до температуры t₅=21°C при температуре наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁=11÷25°C без адиабатического увлажнения вытяжного воздуха.

Получение указанных преимуществ в заявляемом кондиционере обеспечивается всей совокупностью существенных признаков заявляемого решения.

Нулевое энергопотребление на охлаждение приточного воздуха в теплый период года до конечной температуры t₅=21°C и его относительной влажности ϕ₅=0,848÷0,932 при температуре вытяжного воздуха, удаляемого из производственного помещения t₆=19÷24°C, его влагосодержании d₆=6,84÷9,33 г/кг сух. возд. и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=26÷32°C обеспечивается следующими преимуществами заявляемого решения перед прототипом.

1. Заявляемый кондиционер снабжен дополнительной вытяжной камерой, имеющей дополнительную линию вытяжки горячего воздуха, полученного с использованием отходящих дымовых газов, ранее выбрасывавшихся в атмосферу, и имеющего в теплый период года при температуре наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁=26÷32°C, температуру на входе в дополнительную вытяжную камеру , не требующую наличия регенеративного воздухонагревателя в дополнительной вытяжной камере, который необходим в кондиционере-прототипе.

2. В заявляемом кондиционере роторный рекуператор-теплообменник (рекуператор №1) установлен на входе в DEC-систему, а адсорбционный роторный регенератор (рекуператор №2) - на выходе из DEC-системы, что обеспечивает возможность подачи в дополнительную вытяжную камеру кондиционера горячего воздуха с любым значением влагосодержания и совмещение функций осушения и охлаждения приточного воздуха в адсорбционном роторном регенераторе (рекуператор №2).

Указанные преимущества заявляемого кондиционера перед кондиционером-прототипом обеспечивают передачу теплоты горячего воздуха, поступающего на вход в роторный рекуператор-теплообменник, приточному воздуху, обеспечивающей его нагревание до расчетных значений температуры на входе в адсорбционный роторный регенератор, равных t₂=81,4÷56,3°C, при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=26÷32°C без применения воздухонагревателя в кондиционере и без изменения влагосодержания наружного воздуха при проходе через роторный рекуператор-теплообменник, равного d₂=d₁=10,5÷15,0 г/кг сух. возд., позволяющих при температуре вытяжного воздуха производственного помещения t₆=19÷24°C осуществлять требуемое охлаждение приточного воздуха с применением адиабатического увлажнения вытяжного воздуха, которое вызывает дополнительное косвенное охлаждение вытяжного воздуха до температуры t₇=13,8÷18,5°C (п. 10, табл. 2). Полученный холодный вытяжной воздух с температурой t₇, °C при совместной работе с рекуператором №2 обеспечивает форсированное охлаждение приточного воздуха при фиксированных значениях эффективности рекуперации холода вытяжного воздуха рекуператором №2, равных , реализуемое двумя режимами заявляемого кондиционера (режимы №3 и №4).

Режим 3 назначается при температуре наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁=26÷29°C.

Режим 4 назначается при температуре наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁=30÷32°C.

3. В режиме №3. Вытяжной воздух производственного помещения с температурой t₆=19÷23°C и влагосодержанием d₆=6,84÷8,77 г/кг сух. возд. поступает через входной патрубок в основную вытяжную камеру, проходит адиабатическое увлажнение, косвенно охлаждаясь при этом до температуры t₇=13,8÷17,2°C, и поступает в рекуператор №2.

При этом обеспечивается форсированное охлаждение приточного воздуха на необходимую величину при фиксированных значениях эффективности рекуперации холода вытяжного воздуха рекуператора №2, равных (п. 19, табл. 2).

В рекуператоре №2 вытяжной воздух нагревается с температуры t₇=13,8÷17,2°C до температуры t₈ на его выходе, определяемой по формуле , где t₂ - температура приточного воздуха перед рекуператором №2, °C. Определяется из выражения , которая в соответствии с п. 33 табл. 2 составляет:

- для t₁=26°C при h=29,9°C; t₇=13,8°C

- для t₁=29°C при t₃=26,5°C; t₇=17,2°C

.

При этом температура вытяжного воздуха t₈, °C на выходе из рекуператора №2 в соответствии с п. 43 табл. 2 составит:

- для t₁=26°C, t₂=81,4°C; t₇=13,8°C

t₈=13,8-0,762 (13,8-81,4)=65,3°C

- для t₁=29°C; t₂=56,3°C; t₇=17,2°C

t₈=17,2-0,762 (17,2-56,3)=47,0°C.

После прохода через рекуператор №2 вытяжной воздух с температурой t₈=65,3÷47,0°C и влагосодержанием d₈=10,14÷12,25 г/кг сух. возд. выбрасывается вентиляторным блоком в атмосферу.

В режиме 4 вытяжной воздух производственного помещения с температурой t₆=24°C и влагосодержанием d₆=9,33 г/кг сух. возд. поступает через входной патрубок в основную вытяжную камеру, проходит адиабатическое увлажнение, косвенно охлаждаясь при этом до температуры t₇=18,4°C, и поступает в рекуператор №2.

Режим №4 реализуется при фиксированном значении эффективности рекуперации холода вытяжного воздуха рекуператором-охладителем, равным .

В рекуператоре №2 вытяжной воздух нагревается с температуры t₇=18,4°C до температуры t₈, определяемой по формуле , где t₂ - температура приточного воздуха перед рекуператором №2,°C. Определяется из выражения

, которая в соответствии с п. 33 табл. 2 составляет:

- для t₁=30°C при t₃=25°C; t₇=18,4 и

- для t₁=32°C при t₃=24,8°C; t₇=18,4 и

.

При этом температура вытяжного воздуха t₈, °C на выходе из рекуператора-охладителя в соответствии с п. 43 табл. 2 составит:

- для t₁=30°C при t₂=46,1°C; t₇=18,4°C и

t₈=18,4-0,762 (18,4-46,1)=39,5°C

- для t₁=32°C при t₂=45,3°C; t₇=18,4°C и

t₈=18,4-0,762 (18,4-45,3)=38,9°C

После прохода через рекуператор №2 вытяжной воздух с температурой t₈=39,5÷38,9°C и влагосодержанием d₈=13,04÷14,32 г/кг сух. возд. выбрасывается вентиляторным блоком в атмосферу.

Значения t₂=81,4÷45,3°C, необходимые при температуре наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁=26÷32°C, для получения температуры приточного воздуха t₅=21°C обеспечиваются инвертором роторного рекуператора-теплообменника, управляемого контроллером, который изменяет частоту вращения ротора рекуператора №1 в соответствии с требуемой эффективностью рекуперации теплоты горячего воздуха рекуператором №1, при изменении температуры наружного воздуха t₁ на каждый °C по формуле , которая составляет для t₁₀=110°C:

- для режима №3

- при t₁=26°C

- при t₁=29°C

- при t₁=30°C

- при t₁=32°C .

Полученные в заявляемом кондиционере значения при t₁₀=110°C и t₁=26÷32°C являются технически достижимыми для роторных рекуператоров-теплообменников, каким является рекуператор №1.

Движение воздушных потоков в заявляемом кондиционере в теплый период года (режимы №3 и 4) проиллюстрировано на фиг. 2.

Отсутствие в заявляемом кондиционере регенеративного воздухонагревателя вытяжного воздуха, вызывающего энергозатраты, обеспечение нагрева приточного воздуха рекуператором №1 с температуры наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁=26÷32°C, до температуры t₂=81,4÷45,3°C на входе в рекуператор №2 за счет подачи в рекуператор №1 горячего воздуха, имеющего температуру t₁₀=110°C, и полученного с использованием отходящих дымовых газов, ранее выбрасывавшихся в атмосферу, а также работа рекуператоров №1 и 2 в технически достижимом диапазоне эффективности рекуперации теплоты обеспечивают нулевое энергопотребление на охлаждение приточного воздуха в теплый период года до температуры t₅=21°C при температуре наружного воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁=26÷32°C.

Получение указанных преимуществ в заявляемом кондиционере обеспечивается всей совокупностью существенных признаков заявляемого решения.

Получение технического результата заявляемым кондиционером - обеспечение нулевого энергопотребления на нагревание и охлаждение приточного воздуха, - приводит к повышению его энергоэффективности по сравнению с кондиционером-прототипом за счет снижения в нем энергозатрат и, как следствие, обеспечивает косвенное сокращение выбросов диоксида углерода CO₂ в атмосферу, вызывающих образование парниковых газов.

Конструкция заявляемого кондиционера с двухроторной системой осушительного и испарительного охлаждения проиллюстрирована чертежами на фиг. 1-2. На фиг. 1 представлена вертикальная проекция кондиционера; на фиг. 2 - принципиальная схема кондиционера с нумерацией зон воздушных потоков линии притока, основной и дополнительной линий вытяжки в режимах №1, 2, 3, 4.

На фиг. 2 зоны 1-5 принадлежат к линии притока, зоны 6-9 - к основной линии вытяжки; зоны 10-12 - к дополнительной линии вытяжки.

На фиг. 2 линии притока и вытяжки обозначены: линия притока - ЛПр, линия основной вытяжки - ЛОВ; линия дополнительной вытяжки - ЛДВ.

Кондиционер (фиг. 1) содержит приточную 1 и основную вытяжную 2 камеры, разделенные между собой горизонтальной промежуточной перегородкой 3 с основным 4 и дополнительным 5 окнами, охладитель приточного воздуха 6, выполненный в виде системы осушительного и испарительного охлаждения, состоящей из двух роторных рекуператоров - адсорбционного роторного регенератора 7 и роторного рекуператора-теплообменника 8, встроенных в окна горизонтальной промежуточной перегородки 3, и имеющих противоположно направленные линии притока и вытяжки, и двух адиабатических увлажнителей приточного 9 и вытяжного 10 воздуха с индивидуальными подводящими водопроводами 11 и 12, один из которых размещен в линии притока, а другой в линии вытяжки. Приточная камера 1 содержит входной 13 и выпускной 14 патрубки, воздухоочиститель 15, установленный на входе в камеру и вентиляторный блок 16. Вытяжная камера 2 удаляемого из производственного помещения воздуха (далее основная вытяжная камера) содержит входной 17 и выпускной 18 патрубки, воздухоочиститель 19, установленный на входе в камеру, и вентиляторный блок 20. При этом роторный рекуператор-теплообменник 8 снабжен инвертором с контроллером (на фиг. 1 и 2 не показаны), а основное окно 4 в горизонтальной промежуточной перегородке 3 размещено на входе приточного воздуха в систему осушительного и испарительного охлаждения 6.

Кондиционер снабжен дополнительной вытяжной камерой 21, которая размещена над горизонтальной промежуточной перегородкой 3 и разделена с основной вытяжной камерой 2 вертикальной поперечной перегородкой 22, герметично установленной между роторными рекуператорами 7 и 8.

Дополнительная вытяжная камера 21 содержит входной 23 и выпускной 24 патрубки, воздухоочиститель 25 и вентиляторный блок 26 и имеет дополнительную линию вытяжки горячего воздуха, полученного с применением отходящих дымовых газов, противоположно направленную линии притока и имеющего температуру в холодный период года и в теплый период года. При этом роторный рекуператор-теплообменник 8 встроен в основное окно 4 горизонтальной промежуточной перегородки 3, а адсорбционный роторный регенератор 7 встроен в дополнительное окно 5 горизонтальной промежуточной перегородки 3, имеет линию основной вытяжки удаляемого из производственного помещения воздуха, противоположно направленную линии притока, что обеспечивает возможность подачи в дополнительную вытяжную камеру 21 кондиционера горячего воздуха с любым значением влагосодержания и совмещения функций увлажнения и охлаждения приточного воздуха в холодный период года и его осушения и охлаждения в теплый период в адсорбционном роторном регенераторе 7.

Заявляемый кондиционер может работать в пяти режимах.

Режим 1. Режим кондиционирования в холодный период года с нагреванием приточного воздуха в двухроторной системе осушительного и испарительного охлаждения кондиционера до конечной температуры приточного воздуха t₅=15°C и относительной влажности ϕ₅=0,868÷0,832 в диапазоне изменения температуры наружного воздуха t₁=10÷(-30)°C при температуре вытяжного воздуха производственного помещения t₆=18°C, его влагосодержания d₆=6,42 г/кг сух. возд. и температуре вытяжного горячего воздуха, изменяющейся в диапазоне .

Режим 2. Режим кондиционирования в теплый период года с охлаждением приточного воздуха в двухроторной системе осушительного и испарительного охлаждения кондиционера до конечной температуры приточного воздуха t₅=21°C и относительной влажности ϕ₅=0,784÷0,801 в диапазоне изменения температуры наружного воздуха t₁=11÷25°C при температуре вытяжного воздуха производственного помещения t₆=18°C и его влагосодержании d₆=6,42 г/кг сух. возд., и температуре вытяжного горячего воздуха .

Режим 3. Режим кондиционирования в теплый период года с охлаждением приточного воздуха в двухроторной системе осушительного и испарительного охлаждения кондиционера до конечной температуры приточного воздуха t₅=21°C и относительной влажности ϕ₅=0,848÷0,897 в диапазоне изменения температуры наружного воздуха t₁=26÷29°C при температуре вытяжного воздуха производственного помещения t₆=19÷23°C, его влагосодержания d₆=6,84÷8,77 г/кг сух. возд. и температуре вытяжного горячего воздуха .

Режим 4. Режим кондиционирования в теплый период года с охлаждением приточного воздуха в двухроторной системе осушительного и испарительного охлаждения кондиционера до конечной температуры приточного воздуха t₅=21°C и относительной влажности ϕ₅=0,914÷0,932 в диапазоне изменения температуры наружного воздуха t₁=30÷32°C при температуре вытяжного воздуха производственного помещения t₆=24°C его влагосодержания d₆=9,33 г/кг сух. возд. и температуре вытяжного горячего воздуха .

Режим 5. Режим ожидания.

Кондиционер в режимах 1-2 работает следующим образом. Работают три вентиляторных блока 16, 20, 26, приточной камеры 1, основной вытяжной 2, и дополнительной 21 вытяжной камеры, электропривод адсорбционного роторного регенератора 7 при постоянной частоте вращения ротора, электропривод роторного рекуператора-теплообменника 8 с инвертором (на фиг. 1-2 не показан) и адиабатический увлажнитель приточного воздуха 9 с инвертором (на фиг. 1-2 не показан), а адиабатический увлажнитель 10 вытяжного воздуха производственного помещения, установленный в основной вытяжной камере 2, выключен.

Вентиляторные блоки 16, 20, 26 работают со 100%-ной производительностью. Контроллер кондиционера управляет работой инвертора электропривода роторного рекуператора-теплообменника 8, который обеспечивает расчетные значения эффективности рекуперации теплоты при изменении температуры наружного воздуха t₁ в соответствии с номером режима в диапазоне:

- t₁=10÷(-30)°C в режиме 1;

- t₁=11÷25°C в режиме 2.

Контроллер также управляет работой инвертора адиабатического увлажнителя 9 приточной камеры 1, обеспечивающего изменение частоты вращения и производительности водяного насоса (на фиг. 1-2 не показан) для подачи воды в распылительные форсунки адиабатического увлажнителя 9 при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне:

- t₁=10÷(-30)°C в режиме 1;

- t₁=11÷25°C в режиме 2

в соответствии с формулой

,

где - массовый поток сухого приточного воздуха, кг/ч; - перепад влагосодержания приточного воздуха, обеспечиваемый адиабатическим увлажнителем 9 с шагом в один °C при изменении температуры наружного воздуха в диапазонах t₁=10÷(-30)°C в режиме 1 (п. 29 табл. 1) и t₁=11÷25°C в режиме 2 (п. 38, табл. 2); d₄, d₅ - влагосодержания приточного воздуха соответственно на входе и выходе из адиабатического увлажнителя, г/кг сух. возд.

Рассмотрим работу линии основной вытяжки (ЛОВ) заявляемого кондиционера в режимах 1-2 (фиг. 1 и 2).

Удаляемый из производственного помещения воздух с температурой t₆=18°C и влагосодержанием d₆=6,42 г/кг сух. возд. поступает через входной патрубок 18 основной вытяжной камеры 2 в камеру, протягивается вентиляторным блоком 20 через воздухоочиститель 19, адсорбционный роторный регенератор 7, после чего через выпускной патрубок 18 выбрасывается в атмосферу. Линия основной вытяжки (ЛОВ) с зонами 6-9 в режимах 1-2 представлена на фиг. 2, а значения показателей вытяжного воздуха производственного помещения по зонам 6-9 приведены в табл. 1 для режима 1, и в табл. 2 для режима 2.

Рассмотрим работу линии дополнительной вытяжки горячего воздуха (ЛДВ) в режимах 1-2 (фиг. 1 и фиг. 2).

Горячий воздух с температурой t₁₀=110÷70°C в режиме 1 и с температурой t₁₀=110°C в режиме 2 поступает во входной патрубок 23 дополнительной вытяжной камеры 21 кондиционера и протягивается вентиляторным блоком 26 через воздухоочиститель 25 и роторный рекуператор-теплообменник 8, после чего выбрасывается в атмосферу.

Роторный рекуператор-теплообменник 8 рекуперирует теплоту вытяжного горячего воздуха и передает ее приточному воздуху, нагревая его с температуры t₁, изменяющейся в диапазоне t₁=10÷(-30)°C в режиме 1 и t₁=11÷25°C в режиме 2 до температуры t₂ на выходе. Линия дополнительной вытяжки (ЛДВ) представлена на фиг. 2, а значения эффективности рекуперации теплоты роторного рекуператора-теплообменника 8 (рекуператор №1) приведены в табл. 1 п. 33 для режима 1 и в табл. 2 п. 35 для режима 2.

Рассмотрим работу линии притока (ЛПр) в режимах 1-2 (фиг. 1 и фиг. 2).

Наружный воздух с температурой t₁=10÷(-30)°C в режиме 1 и температурой t₁=11÷25°C в режиме 2 поступает во входной патрубок 13 приточной камеры 1 и протягивается вентиляторным блоком 16 через воздухоочиститель 15, роторный рекуператор-теплообменник 8, адсорбционный роторный рекуператор 7, адиабатический увлажнитель 9 и подается в увлажненном виде через выпускной патрубок 14 в воздухораспределитель (на фиг. 1 и 2 не показан), установленный в производственном помещении.

Линия притока (ЛПр) с зонами 1-5 в режимах 1-2 представлена на фиг. 2, а значения показателей приточного воздуха по зонам 1-5 приведены в табл.1 для режима 1, и в табл. 2 для режима 2.

Кондиционер в режиме 3-4 работает следующим образом. Работают три вентиляторных блока 16, 20, 26 приточной камеры 1, основной вытяжной 2 и дополнительной 21 вытяжной камер. Работают также электропривод адсорбционного роторного регенератора 7 при постоянной частоте вращения адсорбционного ротора и электропривод роторного рекуператора-теплообменника 8 с инвертором (на фиг. 1-2 не показан), адиабатические увлажнители приточного 9 и вытяжного 10 воздуха с инверторами (на фиг. 1 и 2 не показаны).

Вентиляторные блоки 16, 20, 26 работают со 100%-ной производительностью. Контроллер кондиционера управляет работой инвертора электропривода роторного рекуператора-теплообменника 8, который обеспечивает расчетные значения эффективности рекуперации теплоты при изменении температуры наружного воздуха t₁ в соответствии с номером режима в диапазоне:

- t₁=26÷29°C в режиме 3;

- t₁=30÷32°C в режиме 4.

Контроллер также управляет работой инверторов адиабатических увлажнителей приточного 9 и вытяжного 10 воздуха производственного помещения, обеспечивающих изменение частоты вращения и производительности водяных насосов (на фиг. 1 и 2 не показаны) для подачи воды в распылительные форсунки адиабатических увлажнителей 9 и 10 при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне:

- t₁=26÷29°C в режиме 3;

- t₁=30÷32°C в режиме 4

в соответствии с формулой:

- для адиабатического увлажнителя приточного воздуха 9:

,

- для адиабатического увлажнителя вытяжного воздуха 10:

,

где , - массовые потоки сухого приточного и сухого вытяжного воздуха, кг/ч; , - перепады влагосодержания в приточной 1 и основной вытяжной 2 камерах, г/кг сух. возд., обеспечиваемые адиабатическими увлажнителями 9 и 10, с шагом в 1°C при изменении температуры наружного воздуха в диапазонах t₁=26÷29°C в режиме 3 и t₁=30÷32°C в режиме 4 для:

- Δd^5,4 (табл. 2, п. 38);

- Δd^7,6 (табл. 2, п. 15);

d₄, d₅ - влагосодержания соответственно на входе и выходе адиабатического увлажнителя приточного воздуха 9, г/кг сух. возд.; d₆, d₇ - влагосодержания соответственно на входе и выходе адиабатического увлажнителя вытяжного воздуха 10 основной вытяжной камеры 2, г/кг сух. возд.

Рассмотрим работу линии основной вытяжки (ЛОВ) заявляемого кондиционера в режимах 3-4 (фиг. 1 и 2).

Удаляемый из производственного помещения воздух с температурой t₆=19÷23°C в режиме 3 и t₆=24°C в режиме 4 поступает через входной патрубок 17 основной вытяжной камеры 2 в камеру, протягивается вентиляторным блоком 20 основной вытяжной камеры 2 через воздухоочиститель 19, адиабатический увлажнитель 10, увлажняясь в нем, адсорбционный роторный регенератор 7, после которого выбрасывается в атмосферу.

Линия основной вытяжки (ЛОВ) в режимах 3 и 4 представлена на фиг. 2.

Работа линии дополнительной вытяжки (ЛДВ) и линии притока (ЛПр) в режимах 3-4 осуществляется аналогично режимам 1 и 2. Линия дополнительной вытяжки (ЛДВ) и линия притока (ЛПр) при работе в режимах 3 и 4 представлены на фиг. 2.

Кондиционер в режиме 5 (режим ожидания) не работает. При этом выключены электроприводы роторных рекуператоров 7, 8, и вентиляторные блоки 16, 20, 26, электроприводы водяных насосов адиабатических увлажнителей 9 и 10.

Все изложенное, включая описание работы заявляемого кондиционера, подтверждает возможность его использования в промышленности с получением высоких технических показателей по сравнению с известными конструкциями кондиционеров. Кроме того, как в источниках патентной и научно-технической информации, так и в промышленности такая конструкция не встречалась, что свидетельствует о соответствии заявляемого изобретения всем критериям патентоспособности.

Перечень последовательностей (состав кондиционера с двухроторной системой осушительного и испарительного охлаждения)

1. Приточная камера наружного воздуха

2. Основная вытяжная камера удаляемого из производственного помещения воздуха

3. Горизонтальная промежуточная перегородка

4. Основное окно горизонтальной промежуточной перегородки

5. Дополнительное окно горизонтальной промежуточной перегородки

6. Охладитель приточного воздуха, выполненный в виде системы осушительного и испарительного охлаждения.

7. Адсорбционный роторный регенератор

8. Роторный рекуператор-теплообменник

9. Адиабатический увлажнитель приточного воздуха

10. Адиабатический увлажнитель вытяжного воздуха

11. Подводящий водопровод для адиабатического увлажнителя приточного воздуха

12. Подводящий водопровод для адиабатического увлажнителя вытяжного воздуха

13. Входной патрубок приточной камеры

14. Выпускной патрубок приточной камеры

15. Воздухоочиститель приточной камеры

16. Вентиляторный блок приточной камеры

17. Входной патрубок основной вытяжной камеры

18. Выпускной патрубок основной вытяжной камеры

19. Воздухоочиститель основной вытяжной камеры

20. Вентиляторный блок основной вытяжной камеры

21. Дополнительная вытяжная камера

22. Вертикальная поперечная перегородка

23. Входной патрубок дополнительной вытяжной камеры

24. Выпускной патрубок дополнительной вытяжной камеры

25. Воздухоочиститель дополнительной вытяжной камеры

26. Вентиляторный блок дополнительной вытяжной камеры

Изобретение относится к области кондиционеров. Кондиционер содержит приточную камеру и вытяжную камеру удаляемого из помещения воздуха, разделенные между собой горизонтальной перегородкой с основным и дополнительным окнами, охладитель приточного воздуха, выполненный в виде системы осушительного и испарительного охлаждения, состоящей из двух рекуператоров - адсорбционного роторного регенератора и роторного рекуператора-теплообменника, встроенных в окна горизонтальной перегородки и имеющих противоположно направленные линии притока и вытяжки, и двух адиабатических увлажнителей приточного и вытяжного воздуха с индивидуальными подводящими водопроводами, один из которых размещен в линии притока, а другой - в линии вытяжки. При этом роторный рекуператор-теплообменник снабжен инвертором с контроллером. Приточная и вытяжная камеры содержат входной и выходной патрубки, воздухоочистители, установленные на входах в приточную и вытяжную камеры, и вентиляторные блоки. При этом основное окно в горизонтальной перегородке размещено на входе приточного воздуха в систему осушительного и испарительного охлаждения. Кондиционер снабжен дополнительной вытяжной камерой, которая размещена над горизонтальной перегородкой и разделена с основной вытяжной камерой вертикальной поперечной перегородкой, герметично установленной между роторными рекуператорами, содержит входной и выпускной патрубки, воздухоочиститель и вентиляторный блок и имеет дополнительную линию вытяжки горячего воздуха, полученного с применением отходящих дымовых газов, противоположно направленную линии притока. Роторный рекуператор-теплообменник встроен в основное окно горизонтальной перегородки, а адсорбционный роторный рекуператор - в ее дополнительное окно. Технический результат - обеспечение нулевого энергопотребления на охлаждение и нагревание приточного воздуха. 2 табл. 2 ил.

Кондиционер с двухроторной системой осушительного и испарительного охлаждения, содержащий приточную камеру и основную вытяжную камеру удаляемого из производственного помещения воздуха, разделенные между собой горизонтальной промежуточной перегородкой с основным и дополнительным окнами, охладитель приточного воздуха, выполненный в виде системы осушительного и испарительного охлаждения, состоящей из двух рекуператоров - адсорбционного роторного регенератора и роторного рекуператора-теплообменника, встроенных в окна горизонтальной промежуточной перегородки и имеющих противоположно направленные линии притока и вытяжки, и двух адиабатических увлажнителей приточного и вытяжного воздуха с индивидуальными подводящими водопроводами, один из которых размещен в линии притока, а другой - в линии вытяжки, приточная и вытяжная камеры содержат входной и выпускной патрубки, воздухоочистители, установленные на входах в приточную и вытяжную камеры, и вентиляторные блоки, при этом роторный рекуператор-теплообменник снабжен инвертором с контроллером, а основное окно в горизонтальной промежуточной перегородке размещено на входе приточного воздуха в систему осушительного и испарительного охлаждения, отличающийся тем, что кондиционер снабжен дополнительной вытяжной камерой, которая размещена над горизонтальной промежуточной перегородкой и разделена с основной вытяжной камерой вертикальной поперечной перегородкой, герметично установленной между роторными рекуператорами, содержит входной и выпускной патрубки, воздухоочиститель и вентиляторный блок и имеет дополнительную линию вытяжки горячего воздуха, полученного с применением отходящих дымовых газов, противоположно направленную линии притока, при этом роторный рекуператор-теплообменник встроен в основное окно горизонтальной перегородки, а адсорбционный роторный регенератор - в дополнительное окно горизонтальной промежуточной перегородки, имеет линию основной вытяжки удаляемого из производственного помещения воздуха, противоположно направленную линии притока, и обеспечивают возможность подачи в дополнительную вытяжную камеру кондиционера горячего воздуха с любым значением влагосодержания и совмещения функций осушения и охлаждения приточного воздуха в адсорбционном роторном регенераторе.