Система кондиционирования приточного воздуха с линией вытяжки горячего воздуха Российский патент 2018 года по МПК F24F5/00 F24F7/00 F24F12/00 

Заявляемое решение относится к области систем кондиционирования приточного воздуха для обслуживания помещений общественных зданий. Система кондиционирования содержит линию вытяжки горячего воздуха, имеющего температуру t₈=28,5÷46°С на входе в линию, обеспечивающую двухкратное использование горячего воздуха для кондиционирования приточного воздуха в двух кондиционерах с получением заданных параметров приточного воздуха в холодный период года.

В линии горячего воздуха заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха может использоваться горячий воздух двух видов:

- нагретый отходящими газами от топок котельных до температуры t₈=28,5÷46°С наружный или удаляемый из помещения воздух;

- очищенные от механических примесей отходящие газы от топок котельных имеющие температуру t₈=28,5÷46°С.

Система кондиционирования приточного воздуха использует удаляемый из помещения воздух, поступающий в основные вытяжные камеры кондиционеров с параметрами: температурой t₄=16,5°С, влагосодержанием d₄=10,6 г/кг сух. возд.

Указанные параметры удаляемого из помещения воздуха получаются за пределами заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха путем адиабатического увлажнения удаляемого из помещения воздуха с параметрами: температурой t_y=22°С, относительной влажностью ϕ_y=0,5 (в долях ед.) и влагосодержанием d_y=8,4 г/кг сух. возд. при изменении температуры наружного воздуха в холодный период года в диапазоне t₁= 10÷(-30)°С, относительной влажности ϕ₁=0,8 (в долях ед.) и влагосодержания в диапазоне d₁=6,23÷0,191 г/кг сух. возд.

Приведенные параметры наружного воздуха (температура t₁, относительная влажность ϕ₁, влагосодержание d₁) в холодный период года соответствуют климатическим условиям при барометрическом давлении P_бар=99000 Па.

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

Применение в заявляемой системе кондиционирования приточного воздуха линии вытяжки горячего воздуха, имеющего температуру t₈=28,5÷46°С на входе в линию, обеспечивает двухкратное увеличение объемов кондиционированного приточного воздуха с заданными значениями параметров приточного воздуха и получение режимов кондиционирования, которые обеспечивают в двух кондиционерах нулевое энергопотребление - Zero Energy (ZE) при нагревании 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, включающая кондиционер и линию дополнительной вытяжки горячего воздуха в виде отходящих газов от топок и сушильных агрегатов, которая содержит входной и выпускной воздуховоды. Кондиционер содержит корпус с нижней и верхней панелями, приточную и основную вытяжную камеры, разделенные между собой горизонтальной перегородкой с основным и дополнительным роторными каналами и размещением основного роторного канала горизонтальной перегородки на входе приточного воздуха в кондиционер, адсорбционный роторный регенератор Woods, роторный рекуператор-теплообменник с инверторным приводом, 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. Приточная и основная вытяжная камеры содержат входной и выпускной патрубки. Кроме этого кондиционер содержит дополнительную вытяжную камеру отходящих газов с входным и выпускным патрубками и дополнительным роторным рекуператором-теплообменником, который 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). Система кондиционирования приточного воздуха, принятая за прототип предназначена 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 отходящих газов, изменяющейся в диапазоне t₁₂=80÷90°С.

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 обеспечивать нулевое энергопотребление на нагревание приточного воздуха в холодный период года в двух кондиционерах системы кондиционирования приточного воздуха до конечной температуры t₅=20°С, относительной влажности ϕ₅=0,53 влагосодержания d₅=7,9 г/кг сух. возд. при температуре вытяжного воздуха, t₆=16,5°С, влагосодержании d₆=10,6 г/кг сух. возд. при изменении температуры отходящих газов в линии дополнительной вытяжки кондиционеров на входе в дополнительную вытяжную камеру трехроторного кондиционера в диапазоне t₁₂=28,5÷46°С при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°С, относительной влажности ϕ₁=0,8 (в долях ед.), влагосодержания в диапазоне d₁=6,23÷0,191 г/кг сух. возд. без замораживания роторов адсорбционных роторных регенераторов кондиционеров и обеспечивать стабильность получения в кондиционерах заданных параметров кондиционированного приточного воздуха при глубокой утилизации теплоты отходящих газов.

По недостаткам системы кондиционирования приточного воздуха, принятой за прототип

Система кондиционирования приточного воздуха, принятая за прототип, может обеспечить нулевое энергопотребление в холодный период года на нагревание приточного воздуха только в одном трехроторном кондиционере при получении влажного приточного воздуха с температурой t₅=15°С, 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°С, относительной влажности ϕ₆=0,5, влагосодержании d₆=6,42 г/кг сух. возд., температуре отходящих газов в линии дополнительной вытяжки t₁₂=80÷90°С и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°С и влагосодержания d₁=6,34÷0,194 г/кг сух. возд.

Указанные параметры приточного воздуха, получаемые в системе кондиционирования приточного воздуха, принятой за прототип, в холодный период года не соответствуют параметрам приточного воздуха для помещений общественных зданий, получаемых в заявляемой системе кондиционирования приточного воздуха. Кроме этого адсорбционный роторный регенератор кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха, принятой за прототип, встроен в основное окно горизонтальной перегородки корпуса кондиционера и контактирует с наружным воздухом, что при отрицательных температурах наружного воздуха будет вызывать обмерзание ячеек тепловлагорегенерирующей матрицы ротора, покрытых сорбентом, которое приведет к последующему замораживанию ротора.

При контактировании адсорбционного роторного регенератора с наружным воздухом при отрицательных температурах наружного воздуха будет иметь место ухудшение качества регенерации сорбента, которым покрыты ячейки тепловлагорегенерирующей матрицы ротора, наполненные адсорбированной влагой вытяжного воздуха, за счет ухудшения десорбции влаги из сорбента регенерируемым потоком холодного наружного приточного воздуха. Ухудшение регенерации сорбента ротора будет приводить к нарушению стабильности получения заданных параметров кондиционированного приточного воздуха.

Система кондиционирования приточного воздуха, принятая за прототип, при температуре отходящих газов t₁₂=80÷90°С, подаваемых на вход дополнительной вытяжной камеры кондиционера, имеет низкие значения температуры на выходе из нее t₁₃=53,4÷70,9°С, которые не позволяют использовать отработанные в трехроторном кондиционере отходящие газы для кондиционирования приточного воздуха во втором трехроторном кондиционере. Двухкратное использование отходящих газов может быть получено только за счет глубокой утилизации тепла отходящих газов при последовательном пропускании отходящих газов через дополнительные вытяжные камеры двух установленных в ряд трехроторного и двухроторного кондиционеров, обеспечивающем в двух кондиционерах получение в холодный период года приточного воздуха с заданными параметрами при нулевом энергопотреблении на нагревание приточного воздуха.

Задача создания системы кондиционирования приточного воздуха с линией вытяжки горячего воздуха от топок котельных и двухкратным использованием теплоты горячего воздуха, обеспечивающем в кондиционерах системы в холодный период года образование ZE-нагревания приточного воздуха до заданных значений температуры, влагосодержания и относительной влажности в помещениях общественных зданий при глубокой утилизации тепла горячего воздуха, на осуществление которой направлено заявляемое решение, состояла в дальнейшем усовершенствовании известной системы кондиционирования приточного воздуха для производственных помещений с кондиционером, имеющим трехроторную DEC-систему и линию дополнительной вытяжки отходящих 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 обеспечение нулевого энергопотребления на нагревание приточного воздуха в холодный период года в двух кондиционерах системы кондиционирования приточного воздуха до конечной температуры t₃=20°С, относительной влажности ϕ₃=0,53 и влагосодержания d₃=7,9 г/кг сух. возд. при температуре удаляемого из помещения воздуха t₄=16,5°С, влагосодержании d₄=10,6 г/кг сух. возд., при изменении температуры горячего воздуха в линии вытяжки горячего воздуха кондиционеров на входе в дополнительную вытяжную камеру трехроторного кондиционера в диапазоне t₈=28,5÷46°С и на входе в дополнительную вытяжную камеру двухроторного кондиционера в диапазоне t₁₀=23,5÷36°С при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°С, относительной влажности ϕ₁=0,8 и влагосодержания в диапазоне d₁=6,23÷0,191 г/кг сух. возд. без замораживания роторов адсорбционных роторных регенераторов кондиционеров и стабильности получения заданных параметров кондиционированного приточного воздуха при глубокой утилизации тепла отходящих газов.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что система кондиционирования приточного воздуха с линией вытяжки горячего воздуха, содержащая кондиционер и линию вытяжки горячего воздуха, которая содержит входной и выпускной воздуховоды, кондиционер содержит корпус с нижней и верхней панелями, приточную камеру и основную вытяжную камеру, разделенные между собой горизонтальной промежуточной перегородкой с основным и дополнительным роторными каналами и размещением основного роторного канала горизонтальной промежуточной перегородки на входе приточного воздуха в кондиционер, адсорбционный роторный регенератор и роторный рекуператор-теплообменник, встроенные в роторные каналы горизонтальной промежуточной перегородки корпуса кондиционера, имеющие противоположно направленные линии притока наружного воздуха и вытяжки удаляемого из помещения воздуха, приточная и основная вытяжная камеры содержат входные и выпускные патрубки, кроме этого кондиционер содержит дополнительную вытяжную камеру горячего воздуха с входным и выпускным патрубками, отличающаяся тем, что система кондиционирования приточного воздуха содержит два кондиционера, адсорбционные роторные регенераторы встроены в дополнительные роторные каналы горизонтальных промежуточных перегородок корпуса кондиционеров, роторные рекуператоры-теплообменники кондиционеров встроены в основные роторные каналы горизонтальных промежуточных перегородок, при этом адсорбционные роторные регенераторы и роторные рекуператоры-теплообменники герметично установлены между нижними и верхними панелями корпуса кондиционеров, верхняя панель корпуса кондиционеров содержит разъем, размещенный между основным и дополнительным роторными каналами горизонтальной промежуточной перегородки корпуса кондиционера, кондиционеры содержат верхние замыкающие панели, выполненные двумя конфигурациями с обеспечением их герметичного встраивания в разъем верхней панели корпуса 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 выполнение кондиционеров двухроторным и трехроторным, в двухроторном кондиционере в разъем верхней панели корпуса кондиционера герметично встроена верхняя замыкающая панель первой конфигурации, а в трехроторном кондиционере в разъем верхней панели корпуса герметично встроена верхняя замыкающая панель второй конфигурации, дополнительная вытяжная камера горячего воздуха двухроторного кондиционера размещена над горизонтальной промежуточной перегородкой корпуса кондиционера с охватом основного роторного канала горизонтальной промежуточной 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 роторный рекуператор-теплообменник, размещена над верхней замыкающей панелью второй конфигурации и герметично установлена на ней, роторный рекуператор-теплообменник дополнительной вытяжной камеры трехроторного кондиционера встроен в роторный канал верхней замыкающей панели второй конфигурации, один из кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха выполнен трехроторным, второй - двухроторным, кондиционеры установлены в ряд навстречу входными патрубками основных вытяжных камер и выпускными патрубками приточных камер с обеспечением соединения входных патрубков основных вытяжных камер кондиционеров раздающим тройником удаляемого из помещения воздуха и выпускных патрубков приточных камер собирающим тройником приточного воздуха, линия вытяжки горячего воздуха содержит теплоизолированный промежуточный воздуховод, входной воздуховод линии вытяжки горячего воздуха на выходе соединен с входным патрубком дополнительной вытяжной камеры трехроторного кондиционера, теплоизолированный промежуточный воздуховод линии вытяжки горячего воздуха соединен на входе с выпускным патрубком дополнительной вытяжной камеры трехроторного кондиционера и на выходе с входным патрубком дополнительной вытяжной камеры двухроторного кондиционера, а выпускной патрубок дополнительной вытяжной камеры двухроторного кондиционера соединен с выпускным воздуховодом линии вытяжки горячего воздуха системы кондиционирования приточного воздуха, при этом роторный рекуператор-теплообменник дополнительной вытяжной камеры трехроторного кондиционера обеспечивает нагревание удаляемого из помещения воздуха основной вытяжной камеры на перепад температур, образуемый при работе кондиционера, между требуемой температурой удаляемого из помещения воздуха на входе в роторный рекуператор-теплообменник и температурой удаляемого из помещения воздуха на выходе из адсорбционного роторного регенератора, а роторные рекуператоры-теплообменники дополнительных вытяжных камер трехроторного и двухроторного кондиционеров - нагревание приточного воздуха на перепад температур, образуемый между требуемой температурой приточного воздуха на входах в адсорбционные роторные регенераторы и температурой наружного воздуха на входах в роторные рекуператоры-теплообменники кондиционеров, изменяющейся в диапазоне t1=10÷(-30)°С.

Технический результат заявляемого изобретения обеспечивается всей совокупностью существенных признаков.

Обоснование значений параметров удаляемого из помещения воздуха на входах в основные вытяжные камеры кондиционеров приведено в табл. 1.

Алгоритм расчета параметров наружного, приточного, удаляемого из помещения воздуха и горячего воздуха, обеспечивающих в холодный период года в заявляемой системе кондиционирования приточного воздуха нулевое энергопотребление на нагревание приточного воздуха в двух кондиционерах до конечной температуры t₃=20°С, относительной влажности ϕ₃=0,53 и влагосодержания d₃=7,9 г/кг сух. возд. при температуре удаляемого из помещения воздуха t₄=16,5°С, влагосодержании d₄=10,6 г/кг сух. возд. и использовании тепловой энергии горячего воздуха приведены в табл. 2

Расширение функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха в виде обеспечения нулевого энергопотребления на нагревание приточного воздуха в холодный период года в двух кондиционерах системы кондиционирования приточного воздуха до конечной температуры t₃=20°С, относительной влажности ϕ₃=0,53 и влагосодержания d₃=7,9 г/кг сух. возд. при температуре удаляемого из помещения воздуха t₄=16,5°С,

влагосодержании d₄=10,6 г/кг сух. возд. при изменении температуры горячего воздуха в линии вытяжки горячего воздуха кондиционеров на входе в дополнительную

вытяжную камеру трехроторного кондиционера в диапазоне t₈=28,5÷46°С и на входе в дополнительную вытяжную камеру двухроторного кондиционера в диапазоне t₁₀=23,5÷36°С при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°С, относительной влажности ϕ₁=0,8 и влагосодержания в диапазоне d₁=6,23÷0,191 г/кг сух. возд. без замораживания роторов адсорбционных роторных регенераторов кондиционеров и стабильности получения заданных параметров кондиционированного приточного воздуха при глубокой утилизации тепла горячего воздуха достигается за счет следующих преимуществ заявляемого решения.

1. В кондиционерах заявляемого решения обеспечено отсутствие контакта адсорбционных роторных регенераторов с наружным воздухом, что позволяет вести процесс кондиционирования приточного воздуха в холодный период года при отрицательных температурах наружного воздуха без замораживания роторов адсорбционных роторных регенераторов и обеспечить непрерывность процесса кондиционирования.

Указанное преимущество достигается встраиванием адсорбционных роторных регенераторов кондиционеров в дополнительные роторные каналы горизонтальных промежуточных перегородок корпусов кондиционеров и встраиванием роторных рекуператоров-теплообменников в основные роторные каналы горизонтальных перегородок.

2. В заявляемом решении кондиционеры имеют базовый корпус с разъемом в верхней панели и верхние замыкающие панели, выполненные двумя конфигурациями с обеспечением их герметичного встраивания в разъем верхней панели корпуса кондиционера, обеспечивающие выполнение кондиционеров трехроторным и двухроторным.

Указанное преимущество обеспечивается отличительными признаками заявляемого решения.

3. Заявляемое решение содержит два установленных в ряд кондиционера (трехроторный и двухроторный), что при соединении дополнительных вытяжных камер кондиционеров теплоизолированным промежуточным воздуховодом позволяет последовательно пропускать горячий воздух через дополнительные вытяжные камеры двух кондиционеров, имеющих температуру на входе в дополнительную вытяжную камеру трехроторного кондиционера t₈=28,5÷46°С и на входе в дополнительную вытяжную камеру двухроторного кондиционера t₁₀=23,5÷36°С осуществлять рекуперацию требуемого количества теплоты горячего воздуха для нагрева удаляемого из помещения воздуха трехроторного кондиционера и вторично использовать теплоту горячего воздуха для нагрева приточного воздуха в двухроторном кондиционере за счет рекуперации теплоты горячего воздуха роторным рекуператором №1, что обеспечивает глубокую утилизацию тепла горячего воздуха с получением на выходе из линии вытяжки горячего воздуха температуры воздуха, изменяющейся в диапазоне t₁₁=11,5÷(-23,5)°С, и определяемой по формуле (28) табл. 2.

Указанное преимущество обеспечивается отличительными признаками заявляемого решения.

4. Кондиционеры заявляемого решения имеют один вход удаляемого из помещения воздуха в основные вытяжные камеры с параметрами (температурой t₄=16,5°С и влагосодержанием d₄=10,6 г /кг сух. возд.) через раздающий тройник удаляемого из помещения воздуха, и один выход приточного воздуха через собирающий тройник приточного воздуха, которые позволяют вести процесс кондиционирования приточного воздуха в двух кондиционерах при одинаковых массовых потоках удаляемого из помещения воздуха и приточного наружного воздуха в двух кондиционерах, что обеспечит стабильность получения в роторных рекуператорах-теплообменниках (рекуператорах №1) кондиционеров требуемых расчетных значений эффективности рекуперации теплоты и осуществлять управление частотой вращения роторов адсорбционных роторных регенераторов кондиционеров одним инвертором, обеспечивающим синхронизацию изменения частоты вращения роторов при изменении температуры наружного воздуха на каждый °С и получение одинаковых значений диапазонов изменения эффективностей адсорбционных роторных регенераторов (рекуператоров №2) в двух кондиционерах:

- по передаваемой влаге , определяемой по формуле (12) табл. 2;

- по передаваемой теплоте (при использовании адсорбционных роторных регенераторов Woods п. 19 табл. 2).

Это позволяет получать в двух кондиционерах требуемые значения диапазона изменения температуры приточного воздуха на входе в адсорбционные роторные регенераторы кондиционеров t₂=22÷29,5°С, определяемые по формуле (14) табл. 2 и требуемые значения диапазона изменения температуры удаляемого из помещения воздуха на выходе из адсорбционных роторных регенераторов кондиционеров t₅=18,5÷26°С, определяемой по формуле (15) табл. 2.

Указанное преимущество обеспечивается отличительными признаками заявляемого решения.

5. В кондиционерах заявляемого решения при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°С, влагосодержания в диапазоне d₁=6,23÷0,191 г/кг сух. возд. и требуемом диапазоне изменения температуры приточного воздуха на входе в адсорбционные роторные регенераторы t₂=22÷29,5°С процесс рекуперации теплоты удаляемого из помещения воздуха и рекуперации теплоты горячего воздуха роторными рекуператорами-теплообменниками (рекуператорами №1) и передача этой теплоты приточному воздуху двух кондиционеров осуществляется без применения инверторных приводов при постоянной и одинаковой эффективности рекуперации теплоты , рекуператоров №1 кондиционеров, что обеспечивает получение расчетной температуры удаляемого из помещения воздуха на входе в рекуператор №1 трехроторного кондиционера, изменяющейся в диапазоне t₆=23,5÷36°С, определяемой по формуле (16) табл. 2 и получение температуры горячего воздуха на входе в рекуператор №1 двухроторного кондиционера, изменяющейся в диапазоне t₁₀=t₆=23,5÷36°С, определяемой по формуле (25) табл. 2.

Указанное преимущество обеспечивается отличительными признаками заявляемого решения.

6. В трехроторном кондиционере заявляемого решения роторный рекуператор-теплообменник (рекуператор №3) дополнительной вытяжной камеры при температуре, изменяющейся в диапазоне t₁=10÷(-30)°С, при подаче на входы рекуператора №3 горячего воздуха с температурой, изменяющейся в диапазоне t₈=38,5÷46°С и удаляемого из помещения воздуха с температурой, изменяющейся в диапазоне t₅=18,5÷26°С и требуемой температуре удаляемого из помещения воздуха на выходе из рекуператора №3, изменяющейся в диапазоне t₆=23,5÷36°С обеспечивает получение перепада температур на нагревание удаляемого из помещения воздуха и охлаждение горячего воздуха , равного , определяемого по формуле (23, 24) табл. 2. Указанный перепад температур обеспечивает получение диапазона изменения температуры горячего воздуха на выходе из дополнительной вытяжной камеры трехроторного кондиционера t₉=23,5÷36°С.

При этом эффективность рекуперации теплоты горячего воздуха рекуператора №3, во всем диапазоне изменения температуры наружного воздуха t₁=10÷(-30)°С, что обеспечит работу роторного рекуператора без применения инверторного привода.

Указанное преимущество обеспечивается отличительными признаками заявляемого решения.

7. В кондиционерах заявляемого решения обеспечивается стабильность получения заданных значений температуры t₃=20°С и влагосодержании d₃=7,9 г/кг сух. возд. приточного воздуха при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°С, влагосодержания d₁=6,23÷0,191 г/кг сух. возд. за счет нагревания роторными рекуператорами-теплообменниками (рекуператорами №1) кондиционеров приточного воздуха на входах в адсорбционные роторные регенераторы до температуры t₂=22÷29,5°С, обеспечивающей нормальные условия для регенерации сорбента, которым покрыты ячейки тепловлагорегенерирующих матриц роторов, и хорошую десорбцию влаги удаляемого из помещения воздуха из сорбента роторов регенерируемыми потоками теплого приточного воздуха.

Указанное преимущество обеспечивается встраиванием роторных рекуператоров-теплообменников (рекуператоров №1) в основные роторные каналы горизонтальных промежуточных перегородок корпусов кондиционеров.

Значения параметров воздушных потоков по зонам кондиционеров заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха, представлены на фиг. 5, 6.

Отсутствие в основных вытяжных камерах кондиционеров заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха регенеративных воздухонагревателей, вызывающих энергозатраты, обеспечение нагрева приточного воздуха на входах в адсорбционные роторные регенераторы кондиционеров до температуры t₂=22÷29,5°С за счет последовательного пропускания горячего воздуха через дополнительные вытяжные камеры трехроторного и двухроторного кондиционеров, 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°С, относительной влажности ϕ₃=0,53, влагосодержания d₃=7,9 г /кг сух. возд. при температуре удаляемого из помещения воздуха, t₄=16,5°С, влагосодержании d₄=10,6 г /кг сух. возд. при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°С, относительной влажности ϕ₁=0,8 и влагосодержания в диапазоне d₁=6,23÷0,191 г/кг сух. возд. без замораживания роторов адсорбционных роторных регенераторов кондиционеров и стабильность получения заданных параметров кондиционированного приточного воздуха при глубокой утилизации тепла горячего воздуха.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха с линией вытяжки горячего воздуха и нумерацией зон тепловлажностного состояния воздушных потоков в двух кондиционерах; на фиг. 2 - корпус кондиционера заявляемой системы кондиционирования приточного воздуха с верхней панелью, имеющей разъем, и горизонтальной промежуточной перегородкой с роторными каналами; на фиг. 3 - вертикальный разрез трехроторного кондиционера с нумерацией зон тепловлажностного состояния воздушных потоков; на фиг. 4 - вертикальный разрез двухроторного кондиционера с нумерацией зон тепловлажностного состояния воздушных потоков: на фиг. 5 - вертикальный разрез трехроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха с параметрами воздушных потоков по зонам 1-9, на фиг. 6 - вертикальный разрез двухроторного кондиционера системы кондиционирования приточного воздуха с параметрами воздушных потоков по зонам 1-5 и 10-11.

На фиг. 1-6 обозначено: ЛПНВ - линия притока наружного воздуха; ЛВУВ - линия вытяжки удаляемого из помещения воздуха; ЛВГВ - линия вытяжки горячего воздуха.

Система кондиционирования приточного воздуха с линией вытяжки горячего воздуха содержит кондиционер 1 и линию вытяжки горячего воздуха 2, которая содержит входной 3 и выпускной 4 воздуховоды, кондиционер 1 содержит корпус 5 с нижней панелью 6 и верхней панелью 7, приточную камеру 8 и основную вытяжную камеру 9, разделенные между собой горизонтальной промежуточной перегородкой 10 с основным 11 и дополнительным 12 роторными каналами и размещением основного роторного канала 11 горизонтальной промежуточной перегородки 10 на входе приточного воздуха в кондиционер, адсорбционный роторный регенератор 13 и роторный рекуператор-теплообменник 14, встроенные в роторные каналы горизонтальной промежуточной перегородки 10 корпуса 5 кондиционера, имеющие противоположно направленные линии притока наружного воздуха и вытяжки удаляемого из помещения воздуха. 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. Новым является то, что система кондиционирования приточного воздуха содержит два кондиционера 1, адсорбционные роторные регенераторы 13 встроены в дополнительные роторные каналы 12 горизонтальных промежуточных перегородок 10 корпуса 5 кондиционеров 1 и содержат один общий инвертор (на фиг. 1-6 не показан), роторные рекуператоры-теплообменники 14 кондиционеров встроены в основные роторные каналы 11 горизонтальных промежуточных перегородок 10. При этом адсорбционные роторные регенераторы 13 и роторные рекуператоры-теплообменники 14 герметично установлены между нижними панелями 6 и верхними панелями 7 корпуса 5 кондиционеров. Верхняя панель 7 корпуса 5 кондиционеров содержит разъем 22, размещенный между основным 11 и дополнительным 12 роторными каналами горизонтальной промежуточной перегородки 10 корпуса 5 кондиционера. Кондиционеры 1 содержат верхние замыкающие панели, выполненные двумя конфигурациями с обеспечением их герметичного встраивания в разъем 22 верхней панели 7 корпуса 5 кондиционеров. Верхняя замыкающая панель первой конфигурации 23 выполнена с входным патрубком 20 дополнительной вытяжной камеры 19 горячего воздуха, а верхняя замыкающая панель второй конфигурации 24 - с роторным каналом 25, обеспечивающие выполнение кондиционеров двухроторным и трехроторным. В двухроторном кондиционере в разъем 22 верхней панели 7 корпуса 5 кондиционера герметично встроена верхняя замыкающая панель первой конфигурации 23, а в трехроторном кондиционере в разъем 22 верхней панели 7 корпуса 5 герметично встроена верхняя замыкающая панель второй конфигурации 24. Дополнительная вытяжная камера 19 горячего воздуха двухроторного кондиционера размещена над горизонтальной промежуточной перегородкой 10 корпуса 5 кондиционера с охватом основного роторного канала 11 горизонтальной промежуточной перегородки 10 и разделена с основной вытяжной камерой 9 вертикальной поперечной перегородкой 26, 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 роторный рекуператор-теплообменник 27, размещена над верхней замыкающей панелью второй конфигурации 24 и герметично установлена на ней, роторный рекуператор-теплообменник 27 дополнительной вытяжной камеры 19 трехроторного кондиционера встроен в роторный канал 25 верхней замыкающей панели второй конфигурации 24. Один из кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха выполнен трехроторным, второй - двухроторным, кондиционеры 1 установлены в ряд навстречу входными патрубками 17 основных вытяжных камер 9 и выпускными патрубками 16 приточных камер 8 с обеспечением соединения входных патрубков 17 основных вытяжных камер 9 кондиционеров раздающим тройником 29 удаляемого из помещения воздуха и выпускных патрубков 16 приточных камер 8 собирающим тройником 30. Линия вытяжки горячего воздуха 2 содержит теплоизолированный промежуточный воздуховод 28. Входной воздуховод 3 линии вытяжки горячего воздуха 2 на выходе соединен с входным патрубком 20 дополнительной вытяжной камеры 19 трехроторного кондиционера. Теплоизолированный промежуточный воздуховод 28 линии вытяжки горячего воздуха 2 соединен на входе с выпускным патрубком 21 дополнительной вытяжной камеры 19 горячего воздуха трехроторного кондиционера и на выходе с входным патрубком 20 дополнительной вытяжной камеры 19 двухроторного кондиционера, а выпускной патрубок 21 дополнительной вытяжной камеры 19 двухроторного кондиционера соединен с выпускным воздуховодом 4 линии вытяжки 2 горячего воздуха системы кондиционирования приточного воздуха. При этом роторный рекуператор-теплообменник 27 дополнительной вытяжной камеры 19 трехроторного кондиционера обеспечивает нагревание удаляемого из помещения воздуха основной вытяжной камеры 9 на перепад температур, образуемый при работе кондиционера, между требуемой температурой удаляемого из помещения воздуха на входе в роторный рекуператор-теплообменник 14 и температурой удаляемого из помещения воздуха на выходе из адсорбционного роторного регенератора 13, а роторные рекуператоры-теплообменники 14 дополнительных вытяжных камер 19 трехроторного и двухроторного кондиционеров - нагревание приточного воздуха на перепад температур, образуемый между требуемой температурой приточного воздуха на входах в адсорбционные роторные регенераторы 13 кондиционеров и температурой наружного воздуха на входе в роторные рекуператоры-теплообменники 14 кондиционеров, изменяющейся в диапазоне t₁=10÷(-30)°С.

Заявляемая система кондиционирования приточного воздуха может работать в двух режимах, обеспечивающих ZE-нагревание приточного воздуха в холодный период года в двух кондиционерах до конечной температуры приточного воздуха t₃=20°С, относительной влажности ϕ₃=0,53, влагосодержания d₃=7,9 г/кг сух. возд., при температуре удаляемого из помещения воздуха t₄=16,5°С, влагосодержании d₄=10,6 г/кг сух. возд. и изменении температуры наружного воздуха в диапазоне t₁=10÷(-30)°С, относительной влажности ϕ₁=0,8 (в долях ед.) и влагосодержания в диапазоне d₁=6,23÷0,191 г /кг сух. возд. Отличительной особенностью режимов является различная температура горячего воздуха t₈ и t₁₀, °С, поступающего на вход в дополнительные вытяжные камеры трехроторного и двухроторного кондиционеров (t₈=28,5÷46°С, t₁₀=23,5÷36°С).

Общей особенностью режимов является одинаковая эффективность рекуперации теплоты рекуператорами №1 трехроторного и двухроторного кондиционеров и одинаковые значения диапазона изменения эффективности адсорбционных регенераторов (рекуператоров №2), обеспечиваемые одним общим инвертором (преобразователем частоты):

- по передаваемой влаге

;

- по передаваемой теплоте

.

Это обеспечивает в кондиционерах одинаковые значения температуры приточного воздуха t₂=22÷29,5°С, t₃=20°С и удаляемого из помещения воздуха t₅=18,5÷26°С, t₆=23,5÷36°С и горячего воздуха t₁₀=t₆=23,5÷36°С.

Режим 1 кондиционирования приточного воздуха (фиг. 5) при t₈=28,5÷46°С

; ; , .

Режим 2 кондиционирования приточного воздуха (фиг. 6) при t₁₀=23,5÷36°С

; ; .

Заявляемая система кондиционирования приточного воздуха в режимах 1-2 работает следующим образом.

В трехроторном кондиционере работает адсорбционный роторный регенератор 13 с инверторным приводом, роторный рекуператор-теплообменник 14 без инверторного привода и роторный рекуператор-теплообменник 27 без инверторного привода.

В двухроторном кондиционере работает адсорбционный роторный регенератор 13 с инверторным приводом и роторный рекуператор-теплообменник 14 без инверторного привода.

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 системами кондиционирования приточного воздуха. Кроме того, как в источниках патентной и научно-технической информации, так и в промышленности такая система не встречалась, что свидетельствует о соответствии заявляемого изобретения всем критериям патентоспособности.

Заявляемое решение относится к области систем кондиционирования приточного воздуха для обслуживания помещений общественных зданий. Технический результат - обеспечение нулевого энергопотребления на нагревание приточного воздуха в холодный период года в двух кондиционерах системы кондиционирования приточного воздуха без замораживания роторов адсорбционных роторных регенераторов кондиционеров и стабильности получения заданных параметров кондиционированного приточного воздуха при глубокой утилизации тепла горячего воздуха. Система кондиционирования приточного воздуха содержит кондиционеры и линию вытяжки горячего воздуха. Кондиционер содержит приточную камеру и основную вытяжную камеру, адсорбционный роторный регенератор и роторный рекуператор-теплообменник, имеющие противоположно направленные линии притока и вытяжки воздуха. Кондиционеры установлены в ряд навстречу входными патрубками основных вытяжных камер и выпускными патрубками приточных камер с обеспечением соединения входных патрубков основных вытяжных камер кондиционеров раздающим тройником удаляемого из помещения воздуха и выпускных патрубков приточных камер собирающим тройником приточного воздуха. Линия вытяжки горячего воздуха содержит теплоизолированный промежуточный воздуховод, входной воздуховод линии вытяжки горячего воздуха на выходе соединен с входным патрубком дополнительной вытяжной камеры трехроторного кондиционера, теплоизолированный промежуточный воздуховод линии вытяжки горячего воздуха соединен на входе с выпускным патрубком дополнительной вытяжной камеры трехроторного кондиционера и на выходе с входным патрубком дополнительной вытяжной камеры двухроторного кондиционера. Выпускной патрубок дополнительной вытяжной камеры двухроторного кондиционера соединен с выпускным воздуховодом линии дополнительной вытяжки горячего воздуха системы кондиционирования приточного воздуха. 6 ил., 2 табл.

Система кондиционирования приточного воздуха с линией вытяжки горячего воздуха, содержащая кондиционер и линию вытяжки горячего воздуха, которая содержит входной и выпускной воздуховоды, кондиционер содержит корпус с нижней и верхней панелями, приточную камеру и основную вытяжную камеру, разделенные между собой горизонтальной промежуточной перегородкой с основным и дополнительным роторными каналами и размещением основного роторного канала горизонтальной промежуточной перегородки на входе приточного воздуха в кондиционер, адсорбционный роторный регенератор и роторный рекуператор-теплообменник, встроенные в роторные каналы горизонтальной промежуточной перегородки корпуса кондиционера, имеющие противоположно направленные линии притока наружного воздуха и вытяжки удаляемого из помещения воздуха, приточная и основная вытяжная камеры содержат входные и выпускные патрубки, кроме этого кондиционер содержит дополнительную вытяжную камеру горячего воздуха с входным и выпускным патрубками, отличающаяся тем, что система кондиционирования приточного воздуха содержит два кондиционера, адсорбционные роторные регенераторы встроены в дополнительные роторные каналы горизонтальных промежуточных перегородок корпуса кондиционеров, роторные рекуператоры-теплообменники кондиционеров встроены в основные роторные каналы горизонтальных промежуточных перегородок, при этом адсорбционные роторные регенераторы и роторные рекуператоры-теплообменники герметично установлены между нижними и верхними панелями корпуса кондиционеров, верхняя панель корпуса кондиционеров содержит разъем, размещенный между основным и дополнительным роторными каналами горизонтальной промежуточной перегородки корпуса кондиционера, кондиционеры содержат верхние замыкающие панели, выполненные двумя конфигурациями с обеспечением их герметичного встраивания в разъем верхней панели корпуса 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 выполнение кондиционеров двухроторным и трехроторным, в двухроторном кондиционере в разъем верхней панели корпуса кондиционера герметично встроена верхняя замыкающая панель первой конфигурации, а в трехроторном кондиционере в разъем верхней панели корпуса герметично встроена верхняя замыкающая панель второй конфигурации, дополнительная вытяжная камера горячего воздуха двухроторного кондиционера размещена над горизонтальной промежуточной перегородкой корпуса кондиционера с охватом основного роторного канала горизонтальной промежуточной 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 роторный рекуператор-теплообменник, размещена над верхней замыкающей панелью второй конфигурации и герметично установлена на ней, роторный рекуператор-теплообменник дополнительной вытяжной камеры трехроторного кондиционера встроен в роторный канал верхней замыкающей панели второй конфигурации, один из кондиционеров системы кондиционирования приточного воздуха выполнен трехроторным, второй - двухроторным, кондиционеры установлены в ряд навстречу входными патрубками основных вытяжных камер и выпускными патрубками приточных камер с обеспечением соединения входных патрубков основных вытяжных камер кондиционеров раздающим тройником удаляемого из помещения воздуха и выпускных патрубков приточных камер собирающим тройником приточного воздуха, линия вытяжки горячего воздуха содержит теплоизолированный промежуточный воздуховод, входной воздуховод линии вытяжки горячего воздуха на выходе соединен с входным патрубком дополнительной вытяжной камеры трехроторного кондиционера, теплоизолированный промежуточный воздуховод линии вытяжки горячего воздуха соединен на входе с выпускным патрубком дополнительной вытяжной камеры трехроторного кондиционера и на выходе с входным патрубком дополнительной вытяжной камеры двухроторного кондиционера, а выпускной патрубок дополнительной вытяжной камеры двухроторного кондиционера соединен с выпускным воздуховодом линии вытяжки горячего воздуха системы кондиционирования приточного воздуха, при этом роторный рекуператор-теплообменник дополнительной вытяжной камеры трехроторного кондиционера обеспечивает нагревание удаляемого из помещения воздуха основной вытяжной камеры на перепад температур, образуемый при работе кондиционера, между требуемой температурой удаляемого из помещения воздуха на входе в роторный рекуператор-теплообменник и температурой удаляемого из помещения воздуха на выходе из адсорбционного роторного регенератора, а роторные рекуператоры-теплообменники дополнительных вытяжных камер трехроторного и двухроторного кондиционеров - нагревание приточного воздуха на перепад температур, образуемый между требуемой температурой приточного воздуха на входах в адсорбционные роторные регенераторы и температурой наружного воздуха на входах в роторные рекуператоры-теплообменники кондиционеров, изменяющейся в диапазоне t₁=10÷(-30)°C.