Система кондиционирования приточного воздуха с линией горячего воздуха и каскадной рекуперацией теплоты Российский патент 2018 года по МПК F24F7/00 F24F12/00 F24F13/00 

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=180÷40°C, обеспечивающую восьмикратное использование горячего воздуха для кондиционирования приточного 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=13,2°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 охладителе 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=7,64÷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 Р_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=180÷40°C, обеспечивает восьмикратное увеличение объемов кондиционированного приточного воздуха с заданными значениями параметров приточного воздуха и получение режимов кондиционирования и охлаждение приточного воздуха в теплый период года при постоянном перепаде температур на охлаждение, в охладителе не более Δt_охл=6,9°C.

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, 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 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=180÷40°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 утилизацию тепла горячего воздуха и восьмикратное его использование с температурой, изменяющейся в линии горячего воздуха в широком диапазоне t₁₂=180÷40°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.

По п. 1 недостатков системы кондиционирования приточного воздуха - прототипа

Система кондиционирования приточного воздуха, принятая за прототип, при использовании адиабатического увлажнителя приточного воздуха в теплый период года не может обеспечить получение приточного воздуха с требуемыми значениями параметров для помещений общественных зданий.

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°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 t₁₄=180°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 t₁₆=40°C, обеспечивающего семикаскадную рекуперацию его теплоты и получение приточного воздуха в доводчиках температуры приточного и вытяжного воздуха восьми кондиционеров с заданными параметрами в теплый период года при перепаде температур на охлаждение приточного воздуха в охладителе не более

Задача создания системы кондиционирования приточного воздуха с линией горячего воздуха и каскадной рекуперацией его теплоты, обеспечивающей глубокую утилизацию тепла горячего воздуха при охлаждении 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 охлаждения 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 трехроторных кондиционеров в диапазоне t_14,16=180÷40°C, при изменении температуры наружного воздуха в холодный 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 трехроторных кондиционеров диапазоне t_14,15=180÷40°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., 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 перепаде температур на охлаждение приточного воздуха в охладителе не более

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что система кондиционирования приточного воздуха с линией горячего воздуха и каскадной рекуперацией теплоты, 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 охладитель приточного 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, охладитель приточного воздуха, содержит входной и выпускной патрубки и теплообменник, 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 охладителя 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 требуемого 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 40°C и перепадах температур горячего воздуха на входах и выходах дополнительных вытяжных камер трехроторных кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха не более 20°C, обеспечивающие глубокую утилизацию 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 стабильности получения приточного воздуха в теплый период года с параметрами - температурой t₇=20°C, относительной влажностью ϕ₇=0,53 и влагосодержании 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=180÷40°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, 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 трехроторных кондиционеров в диапазоне t_14,16=180÷40°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 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 перепаде температур на охлаждение приточного воздуха в охладителе, не более

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 перепаде температур на охлаждение приточного воздуха в охладителе не более полученные для климатических условий г. Москва (режимы 1-8), которые представлены на фиг. 1-2).

Расширение функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха в виде обеспечения стабильности получения заданных параметров приточного воздуха при его охлаждении 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=180÷40°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.) достигается следующими преимуществами заявляемого решения перед прототипом.

1. Наличие в заявляемой системе кондиционирования приточного воздуха доводчика температуры приточного и вытяжного воздуха с роторным рекуператором-теплообменником (рекуператор №4) и охладителя приточного воздуха позволяет задавать на входе в рекуператор №4 (зона 6) следующие параметры приточного воздуха:

- влагосодержание d₆=d₇=7,9 г/кг сух. возд.

- температура t₆=t₅=10,2°C (фиг. 13, 15).

На выходе из охладителя приточного воздуха (зона 5) при относительной влажности приточного воздуха ϕ₅=1,0 приточный воздух имеет следующие параметры:

- влагосодержание d₅=7,9 г/кг сух. возд.

- температура t₅=10,2°C.

При заданных значениях температур t₈, t₇, t₆,°C эффективность рекуперации теплоты вытяжного воздуха рекуператором №4 согласно табл. 1, п. 27 составит

а температура вытяжного воздуха на выходе из рекуператора №4 доводчика температур согласно табл. 1, п. 28 составит

Таблица 1

Алгоритм расчета параметров наружного, приточного, вытяжного воздуха и их значения, обеспечивающие в заявляемой системе кондиционирования в теплый период года 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, относительной влажности ϕ₈=0,5 и влагосодержании d₈=8,9 г/кг сух. возд. (климатические условия г. Москва).

Рассматривать совместно с фиг. 9-24

Рекуператор №4 рекуперирует теплоту вытяжного воздуха и передает ее приточному. При этом вытяжной воздух охлаждается с t₈=23°C до t₉=13,2°C, т.е. на а приточный воздух нагревается на такую же величину т.е. с t₆=10,2°C до t₇=20°C.

Влагосодержание вытяжного воздуха на выходе из рекуператора №4 не изменится и составит d₉=d₈=8,9 г/кг сух. возд.

При этом параметры вытяжного воздуха на входе в основные вытяжные камеры кондиционеров (зона 10) составят:

- температура t₁₀=t₉=13,2°C

- влагосодержание d₁₀=d₉=8,9 г/кг сух. возд.

2. Адсорбционные роторные регенераторы (рекуператоры №2) в кондиционерах заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха встроены в дополнительные роторные каналы горизонтальных перегородок кондиционеров и обеспечивают при принятой эффективности регенерации влаги рекуператором №2 получение на выходе из них следующих значений влагосодержания приточного воздуха d₃, г/кг сух. возд., определяемых по формуле (24)

- при t₁=15°C d₂=d₁=7,6 г/кг сух. возд., d₁₀=8,9 г/кг сух. возд., d₃=7,6+0,8(8,9-7,6)=8,6 г/кг сух. возд., табл. 1, п. 34

- при t₁=30°C d₂=d₁=19,1 г/кг сух. возд., d₁₀=8,9 г/кг сух. возд., d₃=19,1+0,8(8,9-19,1)=10,9 г/кг сух. возд., табл. 1, п. 34.

При применении в кондиционерах заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха адсорбционного роторного регенератора Woods значение эффективности рекуперации теплоты приточного воздуха составит для диапазона температур наружного воздуха t₁=15÷30°C,

При заданной постоянной температуре приточного воздуха на входе в рекуператор №2 t₂=32°C (табл. 1, п. 36) температура на выходе из рекуператора №2 (зона 3), определяемая по формуле (27) при t₁₀=13,2°C составит:

- при t₁=15°C t₃=32+0,79(13,2-32)=17,1°C

- при t₁=30°C t₃=32+0,79(13,2-32)=17,1°C

Температура приточного воздуха на входе в охладитель приточного воздуха (зона 4) для диапазона температур наружного воздуха t₁=15÷30°C составит t₄=17,1°C.

Влагосодержание приточного воздуха на входе в охладитель приточного воздуха (зона 4) составит:

- при t₁=15°C d₄=d₃=8,6 г/кг сух. возд.

- при t₁=30°C d₄=d₃=10,9 г/кг сух. возд.

Температура вытяжного воздуха на выходе из рекуператора №2, определяемая по формуле (29) при t₁₀=13,2°C и t₂=32°C составит:

- при t₁=15°C t₁₁=13,2-0,79(13,2-32)=28°C

- при t₁=30°C t₁₁=13,2-0,79(13,2-32)=28°C.

3. Наличие в кондиционерах заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха верхних замыкающих панелей, выполненных двумя конфигурациями, с возможностью из герметичной установки в разъем верхней разъемной панели кондиционеров позволяет выполнять кондиционеры двухроторным и трехроторными и содержащими дополнительные вытяжные камеры горячего воздуха.

Выполнение в заявляемой системе кондиционирования одного кондиционера двухроторным, а остальных трехроторными обеспечивает глубокую утилизацию тепла линии горячего воздуха с подачей на вход в дополнительную вытяжную камеру двухроторного кондиционера горячего воздуха с температурой не более t₁₂=40°C

4. Дополнительные роторные рекуператоры-теплообменники трехроторных кондиционеров, встроенные в роторные каналы верхних замыкающих панелей второй конфигурации, рекуперируют требуемое количество теплоты горячего воздуха дополнительных вытяжных камер и обеспечивают нагревание вытяжного воздуха на перепад температур

При этом в семи трехроторных кондиционерах температура вытяжного воздуха на входе в роторные рекуператоры-теплообменники, определяемая как (табл. 1, п. 44) при t₁=15÷30°C составит t₁₂=28+20=48°C.

Эффективность рекуперации теплоты роторным рекуператором-теплообменником (рекуператором №1) в трехроторных кондиционерах, определяемая по формуле (32)

при t₁₂=48°C составит:

- при t₁=15°C, t₂=32°C

(табл. 1, п. 46)

-при t₁=30°C, t₂=32°C

(табл. 1, п. 46).

Эффективность рекуперации теплоты роторным рекуператором-теплообменником (рекуператором №1) в двухроторном кондиционере определяемая по формуле (31)

при t₁₆=40°C составит:

- при t₁=15°C, t₂=32°C

(табл. 1, п. 45)

- при t₁=30°C, t₂=32°C

(табл. 1, п. 45)

5. Заявляемая система кондиционирования приточного воздуха с линией горячего воздуха и каскадной рекуперацией теплоты компонуется из четырех или восьми кондиционеров в зависимости от температуры горячего воздуха в линии горячего воздуха t₁₄, °C, поступающего в дополнительные вытяжные камеры трехроторных кондиционеров:

- при t₁₄=100°C система кондиционирования приточного воздуха компонуется из четырех кондиционеров (одного двухроторного и трех трехроторных кондиционеров);

- при t₁₄=180°C система кондиционирования приточного воздуха компонуется из восьми кондиционеров (одного двухроторного и семи трехроторных кондиционеров).

Заявляемая система кондиционирования приточного воздуха обеспечивает 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=100÷60°C - при четырех кондиционерах в системе кондиционирования приточного воздуха;

- t₁₄=180÷60°C - при восьми кондиционерах в системе кондиционирования приточного воздуха.

б) двухроторного кондиционера t₁₆=40°C при четырех и восьми кондиционерах в системе кондиционирования приточного воздуха.

Минимальная температура отходящих газов, равная t₁₆=40°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 (46)

для трехроторных кондиционеров, установленных в системе кондиционирования приточного воздуха при t₁₁=28°C и t₁₂=48°C составит (табл. 1, п. 53):

а) для кондиционера при t₁₄=60°C

б) для кондиционера при t₁₄=100°C

в) для кондиционера при t₁₄=180°C

6. Четыре кондиционера заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха содержат один доводчик температуры приточного и вытяжного воздуха и один охладитель воздуха. Существенные признаки заявляемой системы кондиционирования, позволяющие реализовать указанное техническое решение, обеспечивают стабильность получения требуемых параметров приточного воздуха в заявляемой системе кондиционирования приточного воздуха для помещений общественных зданий.

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 температуры вытяжного и приточного воздуха четырех кондиционеров одним доводчиком температуры и влагосодержания приточного воздуха четырех кондиционеров одним охладителем приточного воздуха, а также работа рекуператоров №1, №2, №3 и №4 в технически достижимых диапазонах эффективности рекуперации теплоты и влаги обеспечивают стабильность получения заданных параметров приточного воздуха при его охлаждении в теплый период года - температуры t₇=20°C, относительной влажности ϕ₇=0,53 и влагосодержания d₇=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха t₈=32°C и влагосодержания d₈=8,9 г/кг сух. возд., температуре горячего воздуха, изменяющейся в линии горячего воздуха кондиционеров в диапазоне t_14,16=180÷40°C, подаваемого на вход дополнительных вытяжных камер кондиционеров при перепадах температур горячего воздуха на входах и выходах не более Δt^14,15=20°C 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=180÷40°C для получения кондиционированного приточного воздуха в доводчиках температуры приточного и вытяжного воздуха и охладителях приточного 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. 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 перепаде температур на охлаждение приточного воздуха в охладителях не более достигается следующими преимуществами заявляемого решения перед прототипом.

1. Во всех восьми кондиционерах, охладителях 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.) 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=32°C d₂=d₁=7,6÷19,1 г/кг сух. возд.

t₃=17,1°C d₃=8,6÷10,9 г/кг сух. возд.

t₄=17,1°C d₄=8,6÷10,9 г/кг сух. возд.

t₅=10,2°C d₅=7,9 г/кг сух. возд.

t₆=10,2°C d₆=7,9 г/кг сух. возд.

t₇=20°C d₇=7,9 г/кг сух. возд.

б) вытяжного воздуха по зонам

t₉=13,2°C d₉=8,9 г/кг сух. возд.

t₁₀=13,2°C d₁₀=8,9 г/кг сух. возд.

t₁₁=28°C d₉=7,9÷17,1 г/кг сух. возд.

t₁₂=48°C d₁₂=7,9÷17,1 г/кг сух. возд.

t₁₃=31÷46°C d₉=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=20°C

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

Δt^14,15=t₁₄-t₁₅=Δt^12,11=20°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=20°C.

При этом значения температур горячего воздуха на входах в дополнительные вытяжные камеры трехроторных кондиционеров определяется 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 (46) (табл. 1, п. 53) составят:

а) во втором кондиционере при t₁₂=60°C

- при t₁=15°C, t₁₂=48°C, t₁₁=28°C

- при t₁=30°C, t₁₂=48°C, t₁₁=28°C

б) в третьем кондиционере при t₁₄=80°C

- при t₁=15°C, t₁₂=48°C, t₁₁=28°C

- при t₁=30°C, t₁₂=48°C, t₁₁=28°C

в) в четвертом кондиционере при t₁₄=100°C

- при t₁=15°C, t₁₂=48°C, t₁₁=28°C

- при t₁=30°C, t₁₂=48°C, t₁₁=28°C

г) в пятом кондиционере при t₁₄=120°C

- при t₁=15°C, t₁₂=48°C, t₁₁=28°C

- при t₁=30°C, t₁₂=48°C, t₁₁=28°C

д) в шестом кондиционере при t₁₄=140°C

- при t₁=15°C, t₁₂=48°C, t₁₁=28°C

- при t₁=30°C, t₁₂=48°C, t₁₁=28°C

е) в седьмом кондиционере при t₁₄=160°C

- при t₁=15°C, t₁₂=48°C, t₁₁=28°C

- при t₁=30°C, t₁₂=48°C, t₁₁=28°C

ж) в восьмом кондиционере при t₁₄=180°C

- при t₁=15°C, t₁₂=48°C, t₁₁=28°C

- при t₁=30°C, t₁₂=48°C, t₁₁=28°C

Значения параметров воздушных потоков по зонам восьми кондиционеров заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха представлены для теплого периода года на фиг 17-24 (режимы 1-8).

Отсутствие в приточных камерах восьми кондиционеров заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха адиабатических увлажнителей, вызывающих увеличение влагосодержания приточного воздуха, применение охладителей приточного воздуха и доводчиков температуры приточного и вытяжного воздуха, наличие в системе кондиционирования восьми кондиционеров, один из которых выполнен двухроторным и семь трехроторными, обеспечение нагрева вытяжного воздуха рекуператорами №3 с t₁₁=28°C до t₁₂=48°C, т.е. на Δt_12,11=t₁₂-t₁₁=20°C за счет наличия в системе кондиционирования приточного воздуха линии горячего воздуха и семикаскадной рекуперации теплоты горячего воздуха дополнительными роторными рекуператорами трехроторных кондиционеров при перепадах температур горячего воздуха на входах и выходах дополнительных вытяжных камер трехроторных кондиционеров Δt^14,15=t₁₄-t₁₅=20°C, а также работа рекуператоров №1, №2, №3, №4 в технически достижимом диапазоне эффективности рекуперации теплоты и регенерации влаги (для рекуператора №2), обеспечивает в доводчиках температуры восьми кондиционеров получение приточного воздуха в теплый период года с параметрами - температурой t₇=20°C, относительной влажностью ϕ₇=0,53, влагосодержании 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=180÷40°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, влагосодержания в диапазоне d₁=7,6÷19,1 г/кг сух. возд. при перепаде температур на охлаждение приточного воздуха в охладителе не более Δt_4,5=t₄-t₅=6,9°C.

На фиг. 1 представлена вертикальная проекция системы кондиционирования приточного воздуха с линией горячего воздуха и каскадной рекуперацией теплоты с четырьмя кондиционерами, размещенными в одном ряду - разрез С-С на фиг. 2; на фиг. 2 представлена горизонтальная проекция системы кондиционирования приточного воздуха с линией горячего воздуха и каскадной рекуперацией теплоты с восемью кондиционерами, размещенными в двух рядах и образованием сервисной площадки; на фиг. 3 - разрез А-А (на фиг. 1); на фиг. 4 - разрез В-В (на фиг. 1); на фиг. 5 - кондиционер с верхней разъемной панелью, разъемом и горизонтальной перегородкой; на фиг. 6 - вертикальный разрез двухроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха с зонами состояния воздушных потоков; на фиг. 7 - вертикальный разрез трехроторного кондиционера с противоположно направленными линиями горячего и вытяжного воздуха и зонами состояния воздушных потоков; на фиг. 8 - вертикальный разрез трехроторного кондиционера с однонаправленными линиями горячего и вытяжного воздуха и зонами состояния воздушных потоков; на фиг. 9 - вертикальный разрез доводчика температуры приточного и вытяжного воздуха четырех кондиционеров (одного двухроторного и трех трехроторных); на фиг. 10 - вертикальный разрез охладителя приточного воздуха четырех кондиционеров (одного двухроторного и трех трехроторных); на фиг. 11 - вертикальный разрез доводчика температуры приточного и вытяжного воздуха четырех трехроторных кондиционеров; на фиг. 12 - вертикальный разрез охладителя приточного воздуха четырех трехроторных кондиционеров; на фиг. 13 - вертикальный разрез доводчика температуры приточного и вытяжного воздуха на фиг. 9 с параметрами воздушных потоков по зонам 6-9; на фиг. 14 - вертикальный разрез охладителя приточного воздуха на фиг. 10 с параметрами воздушных потоков по зонам 4, 5; на фиг. 15 - вертикальный разрез доводчика температуры приточного и вытяжного воздуха на фиг. 11 с параметрами воздушных потоков по зонам 6-9; на фиг. 16 - вертикальный разрез охладителя приточного воздуха на фиг. 12 с параметрами воздушных потоков по зонам 4, 5; на фиг. 17 - вертикальный разрез двухроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха с параметрами воздушных потоков по зонам 1-3, 10-11 и 16-17 при температуре t₁₆=40°C; на фиг. 18 - вертикальный разрез трехроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха с параметрами воздушных потоков по зонам 1-3 и 10-15 при температуре t₁₄=60°C; на фиг. 19 - вертикальный разрез трехроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха с параметрами воздушных потоков по зонам 1-3 и 10-15 при температуре t₁₄=80°C; на фиг. 20 - вертикальный разрез трехроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха с параметрами воздушных потоков по зонам 1-3 и 10-15 при температуре t₁₄=100°C; на фиг. 21 - вертикальный разрез трехроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха с параметрами воздушных потоков по зонам 1-3 и 10-15 при температуре t₁₄=120°C; на фиг. 22 - вертикальный разрез трехроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха с параметрами воздушных потоков по зонам 1-3 и 10-15 при температуре t₁₄=140°C; на фиг. 23 - вертикальный разрез трехроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха с параметрами воздушных потоков по зонам 1-3 и 10-15 при температуре t₁₄=160°C; на фиг. 24 - вертикальный разрез трехроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха с параметрами воздушных потоков по зонам 1-3 и 10-15 при температуре t₁₄=180°C.

На фиг. 1-24 обозначено: ЛПр - линия притока; ЛОВ - линия основной вытяжки; ЛГВ - линия горячего воздуха.

Система кондиционирования приточного воздуха с линией горячего воздуха и каскадной рекуперацией теплоты содержит кондиционер 1 и линию горячего воздуха 2, которая содержит источник горячего воздуха 3, входной 4 и выпускной 5 воздуховоды. Кондиционер 1 содержит нижнюю панель 6 и верхнюю разъемную панель 7, приточную камеру 8 и основную вытяжную камеру 9, разделенные между собой горизонтальной перегородкой 10 с основным 11 и дополнительным 12 роторными каналами и размещением основного роторного канала 11 горизонтальной перегородки 10 на входе в приточную камеру 8, роторный рекуператор-теплообменник 13 с инвертором (на фиг. 1-24 инвертор не показан) и адсорбционный роторный регенератор 14, встроенные в роторные каналы горизонтальной перегородки кондиционера. Приточная камера 8 содержит входной 15 и выпускной 16 патрубки, основная вытяжная камера 9 содержит входной 17 и выпускной 18 патрубки. Кроме этого кондиционер 1 содержит дополнительную вытяжную камеру 19 горячего воздуха с входным 20 и выпускным 21 патрубками, а верхняя разъемная панель 7 кондиционера содержит разъем 22, размещенный между основным 11 и дополнительным 12 роторными каналами горизонтальной перегородки 10 кондиционера. Входной воздуховод 4 линии горячего воздуха 2 соединен на входе с источником горячего воздуха 3. Новым является то, что система кондиционирования приточного воздуха содержит, по крайней мере, четыре кондиционера 1, по крайней мере, один доводчик температуры приточного и вытяжного воздуха 23 и один охладитель приточного воздуха 24. Линия горячего воздуха 2 содержит, по крайней мере, три промежуточных воздуховода 25. Роторные рекуператоры-теплообменники 13 кондиционеров встроены в основные роторные каналы 11 горизонтальных перегородок 10, адсорбционные роторные регенераторы 14 встроены в дополнительные роторные каналы 12 горизонтальных перегородок 10. При этом роторные рекуператоры-теплообменники 13 и адсорбционные роторные регенераторы 14 герметично установлены между нижними панелями 6 и верхними разъемными панелями 7 кондиционеров. Кондиционеры 1 содержат верхние замыкающие панели, выполненные двумя конфигурациями с возможностью их герметичного встраивания в разъемы 22 верхних разъемных панелей 7 кондиционеров. Верхняя замыкающая панель первой конфигурации 26 выполнена с входным патрубком 20 дополнительной вытяжной камеры 19 горячего воздуха, а верхняя замыкающая панель второй конфигурации 27 - с роторным каналом 28, обеспечивающие возможность выполнения кондиционеров двухроторным и трехроторными. Один из кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха выполнен двухроторным. В двухроторном кондиционере в разъем 22 верхней разъемной панели 7 кондиционера герметично встроена верхняя замыкающая панель первой конфигурации 26, а в трехроторных кондиционерах в разъемы 22 верхних разъемных панелей 7 герметично встроены верхние замыкающие панели второй конфигурации 27. Двухроторный кондиционер содержит вертикальную поперечную перегородку 29. Дополнительная вытяжная камера 19 горячего воздуха двухроторного кондиционера размещена над горизонтальной перегородкой 10 кондиционера с охватом основного роторного канала 11 горизонтальной перегородки и разделена с основной вытяжной камерой 9 вертикальной поперечной перегородкой 29, которая размещена между выпускным патрубком 18 основной вытяжной камеры 9 и входным патрубком 20 дополнительной вытяжной камеры 19 горячего воздуха и герметично установлена по контуру примыкания. Дополнительная вытяжная камера 19 горячего воздуха трехроторного кондиционера содержит дополнительный роторный рекуператор-теплообменник 30 размещена над верхней замыкающей панелью второй конфигурации 27 и герметично установлена на ней. Дополнительный роторный рекуператор-теплообменник 30 встроен в роторный канал 28 верхней замыкающей панели второй конфигурации 27. При этом выпускной патрубок 21 дополнительной вытяжной камеры 19 двухроторного кондиционера соединен с выпускным воздуховодом 5 линии горячего воздуха 2. Доводчик температуры приточного и вытяжного воздуха 23 содержит нижнюю 31 и верхнюю 32 панели, приточную 33 и вытяжную 34 камеры, разделенные горизонтальной перегородкой 35 с роторным каналом 36, роторный рекуператор-теплообменник 37, который встроен в роторный канал 36 горизонтальной перегородки 35 и герметично установлен между нижней 31 и верхней 32 панелями доводчика температуры 23. Приточная камера 33 доводчика температуры 23 содержит входной 38 и выпускной 39 патрубки. Вытяжная камера 34 доводчика температуры 23 содержит входной 40 и выпускной 41 патрубки. Охладитель приточного воздуха 24 содержит входной 42 и выпускной 43 патрубки и теплообменник 44. Кондиционеры системы кондиционирования приточного воздуха попарно установлены навстречу входными патрубками 17 основных вытяжных камер 9 и выпускными патрубками 16 приточных камер 8 и размещены двумя рядами с образованием сервисной площадки между ними и соединением входных патрубков 17 основных вытяжных камер 9 раздающими тройниками вытяжного воздуха 45 и выпускных патрубков 16 приточных камер 8 собирающими тройниками приточного воздуха 46. Четыре кондиционера, расположенные в двух рядах, содержат по одному раздающему тройнику 47 вытяжного воздуха и по одному собирающему тройнику 48 приточного воздуха. Раздающий тройник вытяжного воздуха четырех кондиционеров 47 соединен воздуховодами 49 с раздающими тройниками вытяжного воздуха 45 кондиционеров, размещенных двумя рядами, собирающие тройники приточного воздуха 46 двух рядов кондиционеров соединены воздуховодами 50 с собирающим тройником приточного воздуха 48 четырех кондиционеров. При содержании в системе кондиционирования приточного воздуха четырех кондиционеров, входной воздуховод 4 линии горячего воздуха соединен на выходе с входным патрубком 20 дополнительной вытяжной камеры 19 горячего воздуха четвертого кондиционера, а при содержании восьми кондиционеров - с входным патрубком 20 дополнительной вытяжной камеры 19 горячего воздуха восьмого кондиционера. Промежуточные воздуховоды 25 линии горячего воздуха 2 последовательно соединены на входах с выпускными патрубками 21 дополнительных вытяжных камер 19 и на выходах с входными патрубками 20 дополнительных вытяжных камер 19 кондиционеров 1 системы кондиционирования приточного воздуха. Выпускной патрубок 41 вытяжной камеры 34 доводчика температуры вытяжного и приточного воздуха 23 соединен воздуховодом 51 с раздающим тройником вытяжного воздуха 47 четырех кондиционеров, а собирающий тройник приточного воздуха 48 четырех кондиционеров соединен на выходе воздуховодом 52 с входным патрубком 42 охладителя приточного воздуха 24, выпускной патрубок 43 которого соединен воздуховодом 53 с входным патрубком 38 приточной камеры 33 доводчика температуры 23 приточного и вытяжного воздуха, обеспечивающие в трехроторных кондиционерах системы кондиционирования приточного воздуха рекуперацию требуемого количества теплоты горячего воздуха дополнительных вытяжных камер 19 дополнительными роторными рекуператорами-теплообменниками 30 с ее передачей вытяжному воздуху основных вытяжных камер 9 на вход в роторные рекуператоры-теплообменники 13 с обеспечением их работы в технически достижимом диапазоне эффективности рекуперации теплоты и образованием требуемого охлаждения приточного воздуха в теплый период года в кондиционерах системы кондиционирования приточного воздуха при температуре горячего воздуха на входе в дополнительную вытяжную камеру 19 двухроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха не более 40°C и перепадах температур горячего воздуха на входах и выходах дополнительных вытяжных камер 19 трехроторных кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха не более 20°C, обеспечивающие глубокую утилизацию тепла горячего воздуха.

Заявляемая система кондиционирования приточного воздуха может работать в восьми режимах, обеспечивающих охлаждения приточного воздуха в теплый период года в восьми кондиционерах до конечной температуры приточного воздуха t₇=20°C, относительной влажности ϕ₇=0,53, влагосодержания d₇=7,9 г/кг сух. возд., при температуре вытяжного воздуха t₈=23°C, влагосодержания d₈=8,9 г/кг сух. возд. и изменении температуры наружного воздуха 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. Отличительной особенностью режимов является различная температура горячего воздуха t_14,15, °C, поступающего на вход в дополнительные вытяжные камеры кондиционеров, и различные значения эффективности рекуперации теплоты горячего воздуха дополнительным роторным рекуператором-теплообменником (в долях ед.), определяемой по формуле при постоянных значениях температур t₁₁, t₁₂, °C для всех кондиционеров (табл. 1, п. и п.).

Режим 1 кондиционирования приточного воздуха (фиг. 17) при t₁₆=40°C

Режим 2 кондиционирования приточного воздуха (фиг. 18) при t₁₄=60°C

Режим 3 кондиционирования приточного воздуха (фиг. 19) при t₁₄=80°C,

Режим 4 кондиционирования приточного воздуха (фиг. 20) при t₁₄=100°C

Режим 5 кондиционирования приточного воздуха (фиг. 21) при t₁₄=120°C

Режим 6 кондиционирования приточного воздуха (фиг. 22) при t₁₄=140°C

Режим 7 кондиционирования приточного воздуха (фиг. 23) при t₁₄=160°C

Режим 8 кондиционирования приточного воздуха (фиг. 24) при t₁₄=180°C

Заявляемая система кондиционирования приточного воздуха в режимах 1-8 работает следующим образом.

В двухроторном кондиционере (фиг. 6, 17) работают роторный рекуператор-теплообменник 13 с инвертором, адсорбционный роторный регенератор 14 при постоянной частоте вращения ротора и контроллер кондиционера, который в соответствии с изменением температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=15÷30°C на каждый °C подает команды инвертору роторного рекуператора-теплообменника 13 на изменение частоты вращения электродвигателя привода ротора рекуператора 13 в соответствии с расчетными значениями эффективности рекуперации теплоты горячего воздуха дополнительной вытяжной камеры двухроторного кондиционера, обеспечивающими получение заданных значений параметров приточного воздуха в зоне 3 (температуры t₃=17,1°C, влагосодержания d₃=8,6÷10,9 г/кг сух. возд.), заданных значений параметров вытяжного воздуха в зоне 11 (температуры t₁₁=28°C, влагосодержания d₁₁=7,9÷17,1 г/кг сух. возд.) и заданной температуры горячего воздуха в зоне 17 t₁₇=23÷38°C.

В трехроторных кондиционерах (фиг. 7, 8, 18-24) работают роторные рекуператоры теплообменники 13 с инверторами, адсорбционные роторные регенераторы 14 при постоянной частоте вращения ротора, дополнительные роторные рекуператоры-теплообменники 30 с инверторами и контроллеры кондиционеров. Контроллеры трехроторных кондиционеров в соответствии с изменением температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=15÷30°C на каждый °C и расчетной температурой горячего воздуха на входе в дополнительную вытяжную камеру t₁₄, °C каждого кондиционера подают команды инверторам роторных рекуператоров-теплообменников 13 и дополнительных рекуператоров-теплообменников 30 на изменение частоты вращения электродвигателей приводов роторов рекуператоров 13 кондиционеров и дополнительных роторных рекуператоров-теплообменников 30 в соответствии с расчетными значениями эффективностей рекуперации теплоты вытяжного воздуха на входах в роторные рекуператоры-теплообменники 13 и эффективности рекуперации теплоты горячего воздуха дополнительных вытяжных камер 19 дополнительными роторными теплообменниками 30 обеспечивающими получение заданных значений параметров приточного воздуха в зоне 3 (температуры t₃=17,1°C, влагосодержания d₃=8,6÷10,9 г/кг сух. возд.), заданных параметров вытяжного воздуха в зоне 11 (температуры t₁₁=28°C, влагосодержания d₁₁=7,9÷17,1 г/кг сух. возд.), заданных параметров вытяжного воздуха в зоне 12 (температуры t₁₂=48°C, влагосодержания d₁₂=7,9÷17,1 г/кг сух. возд.), заданных параметров вытяжного воздуха в зоне 13 (температуры t₁₃=31÷46°C, влагосодержания d₁₂=7,9÷17,1 г/кг сух. возд.) и заданных значений температуры горячего воздуха в зоне 15.

В каждом охладителе приточного воздуха 24 четырех кондиционеров обеспечивается осушение приточного воздуха с влагосодержания в зоне 4 d₄=8,6÷10,9 г/кг сух. возд. до влагосодержания в зоне 5 d₅=7,9 г/кг сух. возд. и одновременное охлаждение приточного воздуха с температуры в зоне 4 t₄=17,1°C до температуры в зоне 5 t₅=10,2°C.

В каждом доводчике температуры приточного и вытяжного воздуха 23 четырех кондиционеров работают роторные рекуператоры-теплообменники 37 (рекуператоры - №4) при постоянной частоте вращения роторов, обеспечивая при расчетной эффективности рекуперации теплоты вытяжного воздуха охлаждение вытяжного воздуха и нагревание приточного воздуха с получением заданных значений параметров вытяжного воздуха в зоне 9 (температуры t₉=13,2°C, влагосодержания d₉=8,9 г/кг сух. возд.) и получением заданных значений параметров приточного воздуха в зоне 7 (температуры t₇=20°C, относительной влажности ϕ₇=0,53, влагосодержания d₇=7,9 г/кг сух. возд.)

Все изложенное, включая описание работы заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха подтверждает возможность ее использования в промышленности с получением высоких технических показателей по сравнению с известными конструкциями систем кондиционирования. 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 системы кондиционирования приточного воздуха с линией горячего воздуха и каскадной рекуперацией теплоты)

1. Кондиционер

2. Линия горячего воздуха

3. Источник горячего воздуха

4. Входной воздуховод линии горячего воздуха

5. Выпускной воздуховод линии горячего воздуха

6. Нижняя панель кондиционера

7. Верхняя разъемная панель кондиционера

8. Приточная камера кондиционера

9. Основная вытяжная камера кондиционера

10. Горизонтальная перегородка кондиционера

11. Основной роторный канал горизонтальной перегородки

12. Дополнительный роторный канал горизонтальной перегородки

13. Роторный рекуператор-теплообменник с инвертором (на фиг. 1-24 инвертор не показан) кондиционера

14. Адсорбционный роторный регенератор кондиционера

15. Входной патрубок приточной камеры кондиционера

16. Выпускной патрубок приточной камеры кондиционера

17. Входной патрубок основной вытяжной камеры кондиционера

18. Выпускной патрубок основной вытяжной камеры кондиционера

19. Дополнительная вытяжная камера горячего воздуха кондиционера

20. Входной патрубок дополнительной вытяжной камеры кондиционера

21. Выпускной патрубок дополнительной вытяжной камеры кондиционера

22. Разъем в верхней разъемной панели кондиционера

23. Доводчик температуры приточного и вытяжного воздуха

24. Охладитель приточного воздуха

25. Промежуточные воздуховоды линии горячего воздуха

26. Верхняя замыкающая панель первой конфигурации кондиционера

27. Верхняя замыкающая панель второй конфигурации кондиционера

28. Роторный канал верхней замыкающей панели второй конфигурации кондиционера

29. Вертикальная поперечная перегородка двухроторного кондиционера

30. Дополнительный роторный рекуператор-теплообменник трехроторного кондиционера

31. Нижняя панель доводчика температуры

32. Верхняя панель доводчика температуры

33. Приточная камера доводчика температуры

34. Вытяжная камера доводчика температуры

35. Горизонтальная перегородка доводчика температуры

36. Роторный канал в горизонтальной перегородке доводчика температуры

37. Роторный рекуператор-теплообменник доводчика температуры

38. Входной патрубок приточной камеры доводчика температуры

39. Выпускной патрубок приточной камеры доводчика температуры

40. Входной патрубок вытяжной камеры доводчика температуры

41. Выпускной патрубок вытяжной камеры доводчика температуры

42. Входной патрубок охладителя приточного воздуха

43. Выпускной патрубок охладителя приточного воздуха

44. Теплообменник охладителя приточного воздуха

45. Раздающие тройники вытяжного воздуха

46. Собирающие тройники приточного воздуха

47. Раздающий тройник вытяжного воздуха на четыре кондиционера

48. Собирающий тройник приточного воздуха от четырех кондиционеров

49. Воздуховоды, соединяющие раздающие тройники вытяжного воздуха двух рядов кондиционеров с раздающим тройником вытяжного воздуха четырех кондиционеров

50. Воздуховоды, соединяющие собирающие тройники приточного воздуха двух рядов кондиционеров с собирающим тройником приточного воздуха четырех кондиционеров

51. Воздуховод, соединяющий выпускной патрубок вытяжной камеры доводчика температуры с раздающим тройником четырех кондиционеров.

52. Воздуховод, соединяющий собирающий тройник приточного воздуха четырех кондиционеров с входным патрубком охладителя приточного воздуха

53. Воздуховод, соединяющий выпускной патрубок охладителя приточного воздуха с входным патрубком приточной камеры доводчика температуры приточного и вытяжного воздуха

Изобретение относится к области систем кондиционирования приточного воздуха для обслуживания помещений общественных зданий. Технический результат - расширение функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха в виде обеспечения охлаждения приточного воздуха в теплый период года в системе кондиционирования приточного воздуха, а также обеспечения восьмикратного использования горячего воздуха, получаемого при использовании отходящих газов от топок и сушильных агрегатов. Это достигается тем, что система кондиционирования приточного воздуха с линией горячего воздуха, содержащая кондиционер и линию горячего воздуха, дополнительно содержит по крайней мере четыре кондиционера, один доводчик температуры приточного и вытяжного воздуха и один охладитель приточного 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. 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 работы в технически достижимом диапазоне эффективности рекуперации теплоты и образованием требуемого 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 40°C и перепадах температур горячего воздуха на входах и выходах дополнительных вытяжных камер трехроторных кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха не более 20°C, обеспечивающие глубокую утилизацию теплоты горячего воздуха. 24 ил.

Система кондиционирования приточного воздуха с линией горячего воздуха и каскадной рекуперацией теплоты, 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 охладитель приточного 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, охладитель приточного воздуха, содержит входной и выпускной патрубки и теплообменник, 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 охладителя 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 требуемого 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 40°C и перепадах температур горячего воздуха на входах и выходах дополнительных вытяжных камер трехроторных кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха не более 20°C, обеспечивающие глубокую утилизацию теплоты горячего воздуха.