Система кондиционирования приточного воздуха с линией отходящих газов и каскадной рекуперацией теплоты Российский патент 2018 года по МПК F24F5/00 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_8,9=180÷40°C, обеспечивающую многократное использование горячего воздуха для кондиционирования приточного воздуха с получением заданных параметров приточного воздуха в холодный период года.

Система кондиционирования приточного воздуха использует вытяжной воздух, поступающий в вытяжные камеры кондиционеров с параметрами: температурой t₄=16,4°C, влагосодержанием d₄=10,6 г/кг сух. возд.

Указанные параметры вытяжного воздуха получаются за пределами заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха путем адиабатического увлажнения удаляемого из помещения воздуха с параметрами: температурой t_у=22°C, относительной влажностью ϕ_у=0,5 (в долях ед.) и влагосодержанием d_у=8,4 г/кг сух. возд. при изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C относительной влажности ϕ₁=0,84 (в долях ед.) и влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 г/кг сух. возд.

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

Заявляемая система кондиционирования приточного воздуха, обеспечивает получение приточного воздуха для помещений общественных зданий с параметрами в холодный период года: температурой t₃=20°C, влагосодержанием d₃=7,9 г/кг сух. возд., относительной влажностью ϕ₃=0,53.

Применение в заявляемой системе кондиционирования приточного воздуха горячего воздуха с температурой, изменяющейся при каскадной рекуперации его теплоты в диапазоне t_8,9=180÷40°C, обеспечивает восьмикратное увеличение объемов кондиционированного приточного воздуха с заданными значениями параметров приточного воздуха и получение режимов кондиционирования, которые обеспечивают в восьми кондиционерах нулевое энергопотребление на нагревание приточного воздуха в холодный период года.

Из источников научно-технической и патентной информации известно большое количество систем кондиционирования приточного воздуха. Среди них выбраны системы кондиционирования, которые не обеспечивают нулевое энергопотребление на нагревание приточного воздуха в холодный период года при обслуживании 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 нулевое энергопотребление на нагревание приточного воздуха в холодный 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=22°C, относительной влажности ϕ₆=0,5, влагосодержания d₆=8,4 г/кг сух. возд., температуре вытяжного горячего воздуха t₁₂=180÷40°C, подаваемого на вход кондиционера при изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, относительной влажности ϕ₁=0,84, влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 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=22°C, влагосодержании d₆=8,4 г/кг сух. возд., и изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, относительной влажности ϕ₁=0,84 (в долях ед.) и влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 г/кг сух. возд. при нулевом энергопотреблении на нагревание приточного воздуха, что снижает энергетическую эффективность системы кондиционирования приточного воздуха.

По п. 1 недостатков системы кондиционирования приточного воздуха - прототипа

Система кондиционирования приточного воздуха, принятая за прототип, может обеспечить нулевое энергопотребление в холодный период года на нагревание приточного воздуха только при получении влажного приточного воздуха с температурой t₅=15°C, относительной влажностью ϕ₅=0,868÷0,832, влагосодержанием d₅=9,25÷8,86 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха из производственного помещения t₆=18°C, относительной влажности ϕ₆=0,5, влагосодержании d₆=6,42 г/кг сух. возд., температуре горячего воздуха t₁₂=80÷90°C и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°C и влагосодержания d₁=6,34÷0,194 г/кг сух. возд.

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

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

Система кондиционирования приточного воздуха, принятая за прототип, при температуре горячего воздуха t₁₂=80÷90°C, подаваемого на вход дополнительной вытяжной камеры кондиционера, имеет низкие значения температуры на выходе из нее t₁₃<(70÷80)°C, которые не позволяют вторично использовать отработанный горячий воздух для кондиционирования приточного воздуха в трехроторном кондиционере. Восьмикратное использование горячего воздуха может быть получено только при последовательном пропускании горячего воздуха с температурой t₁₂=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 , обеспечивающего семикаскадную рекуперацию его теплоты и получение приточного воздуха в восьми кондиционерах с заданными параметрами в холодный период года при нулевом энергопотреблении на нагревание приточного воздуха (далее ZE-нагревание приточного воздуха).

Задача создания системы кондиционирования приточного воздуха с линией горячего воздуха и каскадной рекуперацией его теплоты, обеспечивающей глубокую утилизацию тепла горячего воздуха и образование в кондиционерах системы ZE-нагревания приточного воздуха до заданных значений температуры, влагосодержания и относительной влажности в помещениях общественных зданий, на осуществление которых направлено заявляемое решение, состояла в дальнейшем усовершенствовании известной системы кондиционирования приточного воздуха для производственных помещений с кондиционером, имеющим трехроторную DEC-систему и линию горячего воздуха, полученного с использованием отходящих дымовых газов от топок и сушильных агрегатов различных производств и получении технического результата - расширение функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха.

Расширение функциональных возможностей заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха предусматривает.

1. Обеспечение нулевого энергопотребления на нагревание приточного воздуха в холодный период года в кондиционерах системы кондиционирования приточного воздуха до конечной температуры t₃=20°C, относительной влажности ϕ₃=0,53 и влагосодержания d₃=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха t₄=16,4°C, влагосодержании d₄=10,6 г/кг сух. возд., температуре горячего воздуха, изменяющейся в линии горячего воздуха трехроторных кондиционеров в диапазоне t_8,9=180÷40°C, при изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, относительной влажности ϕ₁=0,84, влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 г/кг сух. возд.

2. Обеспечение восьмикратного использования горячего воздуха с температурой, изменяющейся в линии горячего воздуха трехроторных кондиционеров в диапазоне t_8,9=180÷40°C для получения кондиционированного приточного воздуха в восьми кондиционерах с температурой t₃=20°C, относительной влажностью ϕ₃=0,53 и влагосодержанием d₃=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха на входах в вытяжные камеры кондиционеров t₄=16,4°C, влагосодержании d₄=10,6 г/кг сух. возд., и изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, относительной влажности ϕ₁=0,84 (в долях ед.) и влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 г/кг сух. возд. при нулевом энергопотреблении на нагревание приточного воздуха.

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 воздухрводы, 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 от четырех до восьми кондиционеров, линия горячего воздуха содержит от трех до семи промежуточных воздуховодов, роторные рекуператоры-теплообменники кондиционеров встроены в основные роторные каналы горизонтальных перегородок, адсорбционные роторные регенераторы встроены в дополнительные роторные каналы горизонтальных перегородок и содержат инверторы, 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, 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 с инвертором, 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, при этом один из кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха выполнен двухроторным, а выпускной патрубок его дополнительной вытяжной камеры соединен с выпускным воздуховодом линии горячего воздуха, кондиционеры системы кондиционирования приточного воздуха попарно установлены навстречу входными патрубками основных вытяжных камер с обеспечением возможности соединения их раздающими тройниками вытяжного воздуха, при содержании в системе кондиционирования приточного воздуха четырех кондиционеров входной воздуховод линии горячего воздуха на выходе соединен с входным патрубком дополнительной вытяжной камеры горячего воздуха 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 горячего воздуха и на выходах с входными патрубками дополнительных вытяжных камер кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха, обеспечивающих 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 защиты их от замораживания и последующей передачей этой теплоты роторными рекуператорами-теплообменниками приточному воздуху на вход в адсорбционные роторные регенераторы и в двухроторном кондиционере системы кондиционирования приточного воздуха рекуперацию теплоты горячего воздуха дополнительной вытяжной камеры роторным рекуператором-теплообменником с обеспечением защиты его от замораживания, передачей этой теплоты приточному воздуху на вход в адсорбционный роторный регенератор и образованием ZE-нагревания приточного воздуха в кондиционерах системы 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 тепла горячего воздуха.

Технический результат заявляемого изобретения обеспечивается всей совокупностью существенных признаков.

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

1. Расширение функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха в виде обеспечения нулевого энергопотребления на нагревание приточного воздуха в холодный период года в кондиционерах до конечной температуры t₃=20°C, относительной влажности ϕ₃=0,53 и влагосодержания d₃=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха t₄=16,4°C, и влагосодержании d₄=10,6 г/кг сух. возд., температуре горячего воздуха, изменяющейся в линии горячего воздуха трехроторных кондиционеров в диапазоне t_8,9=180÷40°C, подаваемого на вход кондиционеров, при изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, относительной влажности ϕ₁=0,84, влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 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_8,9=180÷40°C для получения кондиционированного приточного воздуха в восьми кондиционерах с температурой t₃=20°C, относительной влажностью ϕ₃=0,53 и влагосодержанием d₃=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха t₄=16,4°C, влагосодержании d₄=10,6 г/кг сух. возд. и изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, относительной влажности ϕ₁=0,84 и влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 г/кг сух. возд. при нулевом энергопотреблении на нагревание приточного воздуха.

Для обоснования полученного технического результата в табл. 1 приведены алгоритмы расчета параметров наружного, приточного, вытяжного воздуха и горячего воздуха, обеспечивающие в холодный период года в заявляемой системе кондиционирования получение приточного воздуха с конечной температурой t₃=20°C, относительной влажностью ϕ₃=0,53 и влагосодержанием d₃=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха t₄=16,4°C, влагосодержании d₄=10,6 г/кг сух. возд. при использовании тепловой энергии горячего воздуха в восьми кондиционерах и нулевом энергопотреблении - Zero Energy (ZE) в них на нагревание приточного воздуха, полученные для климатических условий г. Москва (режимы 1-8), которые представлены на фиг. 7-14).

Обоснование значений параметров вытяжного воздуха на входе в основную вытяжную камеру кондиционера (t₄=16,4°C и d₄=10,6 г/кг сух. возд.) приведено в табл. 2.

Расширение функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха в виде обеспечения нулевого энергопотребления на нагревание приточного воздуха в холодный период года в кондиционерах системы кондиционирования приточного воздуха до конечной температуры t₃=20°C, относительной влажности ϕ₃=0,53 и влагосодержания d₃=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха, t₄=16,4°C и влагосодержании d₄=10,6 г/кг сух. возд., температуре горячего воздуха, изменяющейся в линии горячего воздуха трехроторных кондиционеров в диапазоне t_8,9=180÷40°C,

Таблица 1

Алгоритмы расчета параметров наружного, приточного, вытяжного воздуха и горячего воздуха, обеспечивающие в холодный период года в заявляемой системе кондиционирования получение приточного воздуха с конечной температурой t₃=20, относительной влажностью ϕ₃=0,53, и влагосодержанием d₃=7,9 г/кг сух. возд., при температуре вытяжного воздуха t₄=16,4°C, влагосодержании d₄=10,6 г/кг сух. возд. при использовании тепловой энергии горячего воздуха в восьми кондиционерах и нулевом энергопотреблении в них на нагревание приточного воздуха (режимы 1-8) (климатические условия г. Москва).

Рассматривать совместно с фиг. 7-14

подаваемого на вход кондиционеров, при изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, относительной влажности ϕ₁=0,84 и влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 г/кг сух. возд.) достигается следующими преимуществами заявляемого решения перед прототипом.

1. Адсорбционные роторные регенераторы (рекуператоры №2) в кондиционерах заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха содержат инверторы, встроены в дополнительные роторные каналы горизонтальных перегородок кондиционеров и обеспечивают на выходе из них получение требуемого постоянного значения влагосодержания приточного воздуха d₃=7,9 г/кг сух. возд. при влагосодержании вытяжного воздуха d₄=10,6 г/кг сух. возд. (табл. 1, п. 11) на входе в рекуператор №2 и переменных значениях влагосодержания приточного воздуха d₂=d₁ на входе в рекуператор №2 в холодный период года при t₁=10÷(-30)°C; ϕ₁=0,84 d₁=6,51÷0,2 г/кг сух. возд. (табл. 1, п. 3).

При этом эффективность рекуперации влаги рекуператором №2, определяемая по формуле (табл. 1, п. 18) при d₃=7,9 г/кг сух. возд. и d₄=10,6 г/кг сух. возд. составит для холодного периода года (ϕ₁=0,84):

- при t₁=10°C, d₂=d₁=6,51 г/кг сух. возд.;

; (табл. 1, п. 18)

- при t₁=(-30)°C, d₂=d₁=0,2 г/кг сух. возд.

(табл. 1, п. 18).

При применении в кондиционере заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха адсорбционного роторного регенератора Woods значения эффективности рекуперации теплоты приточного воздуха составят для холодного периода года (табл. 1, п. 19):

- при t₁=10°C, ; ;

- при t₁=-30°C, ; .

При использовании обратного алгоритма расчета температура приточного воздуха на входе в рекуператор №2, определяемая по формуле

(табл. 1, п. 20) при t₃=20°C составит для холодного периода года при t₄=16,4°C:

- при t₁=10°C и

;

- при t₁=-30°C и

.

При прямом алгоритме расчета температура вытяжного воздуха на выходе из рекуператора №2, определяемая по формуле (15)

(табл. 1, п. 21) составит для холодного периода года при t₄=16,4°C:

- при t₁=10°C, и t₂=21,8°C

t ₅=16,4-0,33(16,4-21,8)=18,2°C;

- при t₁=-30°C, и t₂=29,7°C

t ₅=16,4-0,73(16,4-29,7)=26,1°C.

2. 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

Δt^6,5=t₆-t₅=20°C (табл. 1, п. 22).

При этом в семи трехроторных кондиционерах температура вытяжного воздуха на входе в роторные рекуператоры-теплообменники, определяемая как t₆=t₅+Δt^6,5 (табл. 1, п. 23) составит:

- при t₁=10°C, t₅=18,2°C

t ₆=18,2+20=38,2°C

- при t₁=-30°C, t₅=26,1°C

t ₆=26,1+20=46,1°C.

При этом обеспечивается выполнение условия защиты роторных рекуператов-теплообменников от замораживания при температуре наружного воздуха t₁=-30°C

t ₁+t₆>[t_Σ]=5°C

где [t_Σ]=5°C - суммарная температура потоков наружного и вытяжного воздуха на входах в роторный рекуператор, ниже которой имеется опасность замораживания ротора (по данным компании Hoval)

При t₁ = -30°C и t₆=46,1°C условие отсутствия замораживания ротора имеет вид (-30+46,1)=16,1>[t_Σ]=5°C.

3. 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 t₈, °C, поступающего в дополнительную вытяжную камеру трехроторного кондиционера:

- при t₈=100°C система кондиционирования приточного воздуха компонуется из четырех кондиционеров (одного двухроторного и трех трехроторных кондиционеров);

- при t₈=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:

- t₈=100÷60°C - при четырех кондиционерах в системе кондиционирования приточного воздуха;

- t₈=180÷60°C - при восьми кондиционерах в системе кондиционирования приточного воздуха.

б) двухроторного кондиционера t₆=40°C при четырех и восьми кондиционерах в системе кондиционирования приточного воздуха.

Минимальная температура горячего воздуха, равная t₆=40°C, подается на двухроторный кондиционер (фиг. 7). Температура t₆=40°C обеспечивает в двухроторном кондиционере выполнение условия отсутствия замораживания ротора при t₁ = -30°C

t ₁+t₆>[t_Σ]=5°C

-30+40=10>[t_Σ]=5°C. Максимальное значение диапазона температур горячего воздуха, равное , определялось из условия технической возможности изготовления роторных рекуператоров, обеспечивающих их работоспособность при , и проверялось из выражения

,

где Δt^8,9=t₈-t₉=Δt^6,5=20°C.

Тогда .

Эффективность рекуперации теплоты горячего воздуха дополнительным роторным теплообменником, определяемая по формуле (33)

для трехроторных кондиционеров, установленных в системе кондиционирования приточного воздуха, составит:

а) для кондиционера при t₈=60°C:

- при t₁=10°C, t₅=18,2°C, t₆=38,2°C

(табл. 1, п. 32)

- при t₁ = -30°C, t₅=26,1°C, t₆=46,1°C

(табл. 1, п. 32)

б) для кондиционера при t₈=100°C:

- при t₁=10°C, t₅=18,2°C, t₆=38,2°C

(табл. 1, п. 32)

- при t₁=-30°C, t₅=26,1°C, t₆=46,1°C

(табл. 1, п. 32)

в) для кондиционера при t₈=180°C

- при t₁=10°C, t₅=18,2°C, t₆=38,2°C

(табл. 1, п. 32)

- при t₁=-30°C, t₅=26,1°C, t₆=46,1°C

(табл. 1, п. 32)

Эффективность рекуперации теплоты роторным рекуператором-теплообменником (рекуператором №1) в двухроторном кондиционере, определяемая по формуле (19)

при t₆=40°C составит:

- при t₁=10°C, t₂=21,8°C

(табл. 1, п. 25)

- при t₁=-30°C, t₂=29,7°C

(табл. 1, п. 25).

Эффективность рекуперации теплоты роторным рекуператором-теплообменником (рекуператором №1) в трехроторных кондиционерах определяемая по формуле (19)

составит:

- при t₁=10°C, t₂=21,8°C, t₆=38,2°C

(табл. 1, п. 26)

- при t₁=-30°C, t₂=29,7°C, t₆=46,1°C

(табл. 1, п. 26)

Значения параметров воздушных потоков по зонам, нанесенные на принципиальные схемы кондиционеров заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха, представлены на фиг. 7-14.

Отсутствие в основных вытяжных камерах кондиционеров заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха регенеративных воздухонагревателей, вызывающих энергозатраты, обеспечение нагрева вытяжного воздуха рекуператорами №3 трехроторных кондиционеров с температуры t₅=18,2÷26,1°C до температуры t₆=38,2÷46,1°C в холодный период года за счет наличия в системе кондиционирования приточного воздуха линии горячего воздуха, а также работа рекуператоров №1, №2 и №3 в технически достижимом диапазоне эффективностей рекуперации теплоты и влаги (для рекуператора №2) обеспечивает нулевое энергопотребление в кондиционерах на нагревание приточного воздуха в холодный период года до конечной температуры t₃=20°C, относительной влажности ϕ₃=0,53, влагосодержания d₃=7,9 г /кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха, t₄=16,4°C, влагосодержания d₄=10,6 г /кг сух. возд., температуре горячего воздуха, изменяющейся в линии горячего воздуха трехроторных кондиционеров в диапазоне t_8,9=180÷40°C, подаваемого на вход кондиционеров при изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, относительной влажности ϕ₁=0,84, влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 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 трехроторных кондиционеров в диапазоне t_8,9=180÷40°C для получения кондиционированного приточного воздуха в восьми кондиционерах с температурой t₃=20°C, относительной влажности ϕ₃=0,53 и влагосодержания d₃=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха t₄=16,4°C, влагосодержании d₄=10,6 г/кг сух. возд. и изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, относительной влажности ϕ₁=0,84, влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 г /кг сух. возд. при нулевом энергопотреблении на нагревание приточного воздуха.

1. Во всех восьми кондиционерах заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха при постоянных параметрах вытяжного воздуха (температуре t₄=16,4°C, влагосодержании d₄=10,6 г/кг сух. возд.) и изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C и влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 г/кг сух. возд. обеспечиваются одинаковые значения параметров:

а) приточного воздуха по зонам

t ₂=21,8÷29,7°C

d ₂=d₁=6,51÷0,2 г/кг сух. возд.

t ₃=20°C, d₃=7,9 г/кг сух. возд., ϕ₃=0,53;

б) вытяжного воздуха по зонам

t ₅=18,2÷26,1°C, d₅=9,21÷2,9 г/кг сух. возд.

t ₆=38,2÷46,1°C, d₆=9,21÷2,9 г/кг сух. возд.

t ₇=26,4÷(-13,5)°C; d₇=9,21÷2,9 г/кг сух. возд.

в) перепада температур вытяжного воздуха Δt^6,5=t₆-t₅=20°C.

г) перепада температур отходящих газов на входах и выходах в дополнительные вытяжные камеры

Δt^8,9=t₈-t₉=Δt^6,5=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 (33) , поддержание постоянных значений перепадов температур горячего воздуха на входах и выходах в дополнительные вытяжные камеры кондиционеров, равных .

При этом значения температур горячего воздуха на входах в дополнительные вытяжные камеры трехроторных кондиционеров определяется из выражений:

- во втором кондиционере

- 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 (33) составят:

а) во втором кондиционере при t₈=60°C

- при t₁=10°C, t₆=38,2°C, t₅=18,2°C

(табл. 1, п. 32)

- при t₁=-30°C, t₆=46,1°C, t₅=26,1°C

(табл. 1, п. 32)

б) в третьем кондиционере при t₈=80°C

- при t₁=10°C, t₆=38,2°C, t₅=18,2°C

(табл. 1, п. 32)

- при t₁=-30°C, t₆=46,1°C, t₅=26,1°C

(табл. 1, п. 32)

в) в четвертом кондиционере при t₈=100°C

- при t₁=10°C, t₆=38,2°C, t₅=18,2°C

(табл. 1, п. 32)

- при t₁=-30°C, t₆=46,1°C, t₅=26,1°C

(табл. 1, п. 32)

г) в пятом кондиционере при t₈=120°C

- при t₁=10°C, t₆=38,2°C, t₅=18,2°C

(табл. 1, п. 32)

- при t₁=-30°C, t₆=46,1°C, t₅=26,1°C

(табл. 1, п. 32)

д) в шестом кондиционере при t₈=140°C

- при t₁=10°C, t₆=38,2°C, t₅=18,2°C

(табл. 1, п. 32)

- при t₁=-30°C, t₆=46,1°C, t₅=26,1°C

(табл. 1, п. 32)

е) в седьмом кондиционере при t₈=160°C

- при t₁=10°C, t₆=38,2°C, t₅=18,2°C

(табл. 1, п. 32)

- при t₁=-30°C, t₆=46,1°C, t₅=26,1°C

(табл. 1, п. 32)

ж) в восьмом кондиционере при t₈=180°C

- при t₁=10°C, t₆=38,2°C, t₅=18,2°C

(табл. 1, п. 32)

- при t₁=-30°C, t₆=46,1°C, t₅=26,1°C

(табл. 1, п. 32).

Значения параметров воздушных потоков по зонам восьми кондиционеров заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха представлены для холодного периода на фиг. 7-14 (режимы 1-8).

Отсутствие в вытяжных камерах восьми кондиционеров заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха регенеративных воздухонагревателей, вызывающих энергозатраты, обеспечение нагрева вытяжного воздуха рекуператором №3 с t₅=18,2÷26,1°C до t₆=38,2÷46,1°C, т.е. на Δt^6,5=t₆-t₅=20°C в холодный период года при t₁=10÷(-30)°C за счет наличия в системе кондиционирования приточного воздуха линии горячего воздуха и семикаскадной рекуперации теплоты горячего воздуха дополнительными роторными рекуператорами трехроторных кондиционеров, а также работа рекуператоров №1, №2 и №3 в технически достижимом диапазоне эффективности рекуперации теплоты и регенерации влаги (для рекуператора №2) обеспечивает в восьми кондиционерах нулевое энергопотребление на нагревание приточного воздуха в холодный период года до конечной температуры t₃=20°C, относительной влажности ϕ₃=0,53, влагосодержания d₃=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха t₄=16,4°C, влагосодержания d₄=10,6 г/кг сух. возд., температуре горячего воздуха, изменяющейся в линии горячего воздуха трехроторных кондиционеров в диапазоне t_8,9=180÷40°C, подаваемого на вход дополнительных вытяжных камер кондиционеров, при изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, относительной влажности ϕ₁=0,84, влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 г /кг сух. возд.

На фиг. 1 представлена вертикальная проекция системы кондиционирования приточного воздуха с линией горячего воздуха и каскадной рекуперацией теплоты с восемью кондиционерами и линией горячего воздуха; на фиг. 2 - разрез А-А (на фиг. 1) системы кондиционирования приточного воздуха с восемью кондиционерами и снятыми дополнительными роторными рекуператорами-теплообменниками; на фиг. 3 - кондиционер с верхней разъемной панелью, разъемом и горизонтальной перегородкой; на фиг. 4 - вертикальный разрез двухроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха; на фиг. 5 - вертикальный разрез трехроторного кондиционера с противоположно направленными линиями горячего воздуха и вытяжного воздуха; на фиг. 6 - вертикальный разрез трехроторного кондиционера с однонаправленными линиями горячего воздуха и вытяжного воздуха; на фиг. 7 - вертикальный разрез двухроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха с параметрами воздушных потоков по зонам 1-7 при температуре t₆=40°C; на фиг. 8 - вертикальный разрез трехроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха с параметрами воздушных потоков по зонам 1-9 при температуре t₈=60°C; на фиг. 9 - вертикальный разрез трехроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха с параметрами воздушных потоков по зонам 1-9 при температуре t₈=80°C; на фиг. 10 - вертикальный разрез трехроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха с параметрами воздушных потоков по зонам 1-9 при температуре t₈=100°C; на фиг. 11 - вертикальный разрез трехроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха с параметрами воздушных потоков по зонам 1-9 при температуре t₈=120°C; на фиг. 12 - вертикальный разрез трехроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха с параметрами воздушных потоков по зонам 1-9 при температуре t₈=140°C; на фиг. 13 - вертикальный разрез трехроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха с параметрами воздушных потоков по зонам 1-9 при температуре t₈=160°C; на фиг. 14 - вертикальный разрез трехроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха с параметрами воздушных потоков по зонам 1-9 при температуре t₈=180°C.

На фиг. 1-14 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. 1-14 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 от четырех до восьми кондиционеров 1, линия горячего воздуха 2 содержит от трех до семи промежуточных воздуховодов 23, 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 и содержат инверторы (на фиг. 1-14 не показаны). 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 24 выполнена с входным патрубком 20 дополнительной вытяжной камеры 19 горячего воздуха, а верхняя замыкающая панель второй конфигурации 25 - с роторным каналом 26, обеспечивающие возможность выполнения кондиционеров двухроторным и трехроторными. В двухроторном кондиционере в разъем 22 верхней разъемной панели 7 кондиционера герметично встроена верхняя замыкающая панель первой конфигурации 24, а в трехроторных кондиционерах в разъемы 22 верхних разъемных панелей 7 герметично встроены верхние замыкающие панели второй конфигурации 25. Двухроторный кондиционер содержит вертикальную поперечную перегородку 27. 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 27, 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 28 с инвертором (на фиг. 1-14 не показан), размещена над верхней замыкающей панелью второй конфигурации 25 и герметично установлена на ней, дополнительный роторный рекуператор-теплообменник 28 встроен в роторный канал 26 верхней замыкающей панели второй конфигурации 25. При этом один из кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха выполнен двухроторным, а выпускной патрубок 21 его дополнительной вытяжной камеры 19 соединен с выпускным воздуховодом 5 линии горячего воздуха 2.

Кондиционеры системы кондиционирования приточного воздуха попарно установлены навстречу входными патрубками 17 основных вытяжных камер 9 с обеспечением возможности соединения их раздающими тройниками 29 вытяжного воздуха. При содержании в системе кондиционирования приточного воздуха четырех кондиционеров, входной воздуховод 4 линии горячего воздуха на выходе соединен с входным патрубком 20 дополнительной вытяжной камеры 19 горячего воздуха четвертого кондиционера 1, а при содержании восьми кондиционеров - с входным патрубком 20 дополнительной вытяжной камеры 19 горячего воздуха восьмого кондиционера 1.

Промежуточные воздуховоды 30 линии горячего воздуха 2 последовательно соединены на входах с выпускными патрубками 21 дополнительных вытяжных камер 19 горячего воздуха и на выходах с входными патрубками 20 дополнительных вытяжных камер 19 кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха, обеспечивающих в трехроторных кондиционерах системы кондиционирования приточного воздуха рекуперацию требуемого количества теплоты горячего воздуха дополнительных вытяжных камер 19 дополнительными роторными рекуператорами-теплообменниками 28 с ее передачей вытяжному воздуху основных вытяжных камер 9 на вход в роторные рекуператоры-теплообменники 13 с обеспечением защиты их от замораживания и последующей передачей этой теплоты роторными рекуператорами-теплообменниками 13 приточному воздуху на вход в адсорбционные роторные регенераторы 14 и в двухроторном кондиционере системы кондиционирования приточного воздуха рекуперацию теплоты горячего воздуха дополнительной вытяжной камеры 19 роторным рекуператором-теплообменником 13 с обеспечением защиты его от замораживания, передачей этой теплоты приточному воздуху на вход в адсорбционный роторный регенератор 14 и образованием ZE-нагревания приточного воздуха 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 ZE-нагревание приточного воздуха в холодный период года в восьми кондиционерах до конечной температуры приточного воздуха t₃=20°C, относительной влажности ϕ₃=0,53, влагосодержания d₃=7,9 г/кг сух. возд., при температуре вытяжного воздуха t₄=16,4°C, влагосодержания d₄=10,6 г/кг сух. возд. и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°C, относительной влажности ϕ₁=0,84 (в долях ед.) и влагосодержания в диапазоне d₁=6,51÷0,2 г /кг сух. возд. Отличительной особенностью режимов является различная температура горячего воздуха t₈, °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 t₅, t₆, °C для всех кондиционеров (табл. 1, п. 21 и п. 23).

Режим 1 кондиционирования приточного воздуха (фиг. 7) при t₆=40°C

Режим 2 кондиционирования приточного воздуха (фиг. 8) при t₈=60°C

;

Режим 3 кондиционирования приточного воздуха (фиг. 9) при t₈=80°C,

Режим 4 кондиционирования приточного воздуха (фиг. 10) при t₈=100°C

Режим 5 кондиционирования приточного воздуха (фиг. 11) при t₈=120°C

Режим 6 кондиционирования приточного воздуха (фиг. 12) при t₈=140°C

Режим 7 кондиционирования приточного воздуха (фиг. 13) при t₈=160°C

Режим 8 кондиционирования приточного воздуха (фиг. 14) при t₈=180°C

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

В двухроторном кондиционере (фиг. 4, 7) работают роторный рекуператор-теплообменник 13 с инвертором, адсорбционный роторный регенератор 14 с инвертором и контроллер кондиционера, который в соответствии с изменением температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°C на каждый °C дает команды инверторам адсорбционного роторного регенератора 14 и роторного рекуператора-теплообменника 13 на изменение частоты вращения электродвигателей приводов роторов рекуператоров 14 и 13 в соответствии с расчетными значениями эффективностей рекуперации теплоты вытяжного воздуха и рекуперации теплоты отходящих газов дополнительной вытяжной камеры двухроторного кондиционера, обеспечивающими получение заданных значений параметров приточного воздуха (температуры воздуха t₃=20°C, относительной влажности ϕ₃=0,53, влагосодержания d₃=7,9 г/кг сух. возд.).

В трехроторных кондиционерах (фиг. 5, 6, 8-14) работают роторные рекуператоры теплообменники 13 с инверторами, адсорбционные роторные регенераторы 14 с инверторами, дополнительные роторные рекуператоры-теплообменники 28 с инверторами и контроллеры кондиционеров. Контроллеры трехроторных кондиционеров в соответствии с изменением температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°C на каждый °C дают команды инверторам адсорбционных роторных регенераторов 14, роторным рекуператорам-теплообменникам 13 и дополнительным рекуператорам-теплообменникам 28 на изменение частоты вращения электродвигателей приводов роторов рекуператоров 14, 13 кондиционеров и дополнительных роторных рекуператоров-теплообменников 28 в соответствии с расчетными значениями эффективностей рекуперации теплоты вытяжного воздуха, эффективностей рекуперации теплоты вытяжного воздуха на входах в роторные рекуператоры-теплообменники (14) и эффективности рекуперации теплоты горячего воздуха дополнительных вытяжных камер 19 дополнительными роторными теплообменниками 28 , обеспечивающими получение заданных значений параметров приточного воздуха (температуры t₃=20°C, относительной влажности ϕ₃=0,53, влагосодержания d₃=7,9 г/кг сух. возд.).

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 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. 1-14 не показан) кондиционера

14. Адсорбционный роторный регенератор кондиционера

15. Входной патрубок приточной камеры

16. Выпускной патрубок приточной камеры

17. Входной патрубок основной вытяжной камеры

18. Выпускной патрубок основной вытяжной камеры

19. Дополнительная вытяжная камера горячего воздуха

20. Входной патрубок дополнительной вытяжной камеры

21. Выпускной патрубок дополнительной вытяжной камеры

22. Разъем в верхней разъемной панели кондиционера

23. Промежуточные воздуховоды линии горячего воздуха

24. Верхняя замыкающая панель первой конфигурации кондиционера

25. Верхняя замыкающая панель второй конфигурации кондиционера

26. Роторный канал верхней замыкающей панели второй конфигурации

27. Вертикальная поперечная перегородка двухроторного кондиционера

28. Дополнительный роторный рекуператор-теплообменник с инвертором

29. Раздающие тройники вытяжного воздуха

30. Промежуточные воздуховоды линии горячего воздуха

Заявляемое решение относится к области систем кондиционирования приточного воздуха для обслуживания помещений общественных зданий. Технический результат - расширение функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха в виде обеспечения восьмикратного использования горячего воздуха, получаемого при использовании отходящих газов от топок и сушильных агрегатов. Это достигается тем, что система кондиционирования приточного воздуха с линией горячего воздуха, содержащая кондиционер и линию горячего воздуха, дополнительно содержит от четырех до восьми кондиционеров, линия горячего воздуха содержит от трех до семи промежуточных воздуховодов, роторные рекуператоры-теплообменники кондиционеров встроены в основные роторные каналы горизонтальных перегородок, адсорбционные роторные регенераторы встроены в дополнительные роторные каналы горизонтальных перегородок и содержат инверторы. Кондиционеры системы кондиционирования приточного воздуха попарно установлены навстречу входными патрубками основных вытяжных камер с обеспечением возможности соединения их раздающими тройниками вытяжного воздуха. Многокаскадная рекуперация теплоты горячего воздуха дополнительными роторными рекуператорами-теплообменниками трехроторных кондиционеров обеспечивает образование ZE-нагревания приточного воздуха в кондиционерах системы кондиционирования приточного воздуха при температуре горячего воздуха на входе в дополнительную вытяжную камеру двухроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха не более 40°С и перепадах температур горячего воздуха на входах и выходах дополнительных вытяжных камер трехроторных кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха не более 20°С, обеспечивающие глубокую утилизацию тепла линии горячего воздуха. 14 ил., 2 табл.

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 отходящих газов 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 от четырех до восьми кондиционеров, линия отходящих газов содержит от трех до семи промежуточных воздуховодов, роторные рекуператоры-теплообменники кондиционеров встроены в основные роторные каналы горизонтальных перегородок, адсорбционные роторные регенераторы встроены в дополнительные роторные каналы горизонтальных перегородок и содержат инверторы, 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, 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 с инвертором, 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, при этом один из кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха выполнен двухроторным, а выпускной патрубок его дополнительной вытяжной камеры соединен с выпускным воздуховодом линии горячего воздуха, кондиционеры системы кондиционирования приточного воздуха попарно установлены навстречу входными патрубками основных вытяжных камер с обеспечением возможности соединения их раздающими тройниками вытяжного воздуха, при содержании в системе кондиционирования приточного воздуха четырех кондиционеров входной воздуховод линии горячего воздуха на выходе соединен с входным патрубком дополнительной вытяжной камеры горячего воздуха 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 горячего воздуха и на выходах с входными патрубками дополнительных вытяжных камер кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха, обеспечивающих 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 защиты их от замораживания и последующей передачей этой теплоты роторными рекуператорами-теплообменниками приточному воздуху на вход в адсорбционные роторные регенераторы и в двухроторном кондиционере системы кондиционирования приточного воздуха рекуперацию теплоты горячего воздуха дополнительной вытяжной камеры роторным рекуператором-теплообменником с обеспечением защиты его от замораживания, передачей этой теплоты приточному воздуху на вход в адсорбционный роторный регенератор и образованием ZE-нагревания приточного воздуха в кондиционерах системы 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 тепла горячего воздуха.