Установка для утилизации тепла в системе кондиционирования воздуха Советский патент 1980 года по МПК F24F3/06 

1

Изобретение относится к технике вентиляции и кондиционирования воздуха и, в частности, к установкам для утилизации тепла и холода выбросного воздуха.

Известны установки для утилизации тепла в системе кондиционирования воздуха, содержащие приточный и вытяжной каналы, установленные в них теплообменник, соединенные циркуляционным жидкостным контуром по противоточной схеме 1.

Таким установкам свойственна низкая интенсивность теплообмена и эксплуатационная надежность. Это обусловлено тем, что вытяжной воздух в таких установках, как правило, охлаждается ниже «точки росы. Поэтому на части поверхности теплообменника, расположенного в канале вытяжного воздуха, образуется зона конденсации, где общий теплообмен увеличен за счет выделения скрытой теплоты конденсации. В то же время в теплообменнике в канале приточного воздуха происходит только «сухой нагрев, что требует для использования всего утилизированного тепла увеличения перепада температур по воздуху по сравнению с каналом вытяжного. Кроме того, в известных установках в теплообменниках и стороны

вытяжного воздуха наблюдается образование наледи, что требует производить периодически оттаивание наледи и ведет к снижению эксплуатационной надежности установки.

Цель изобретения - интенсификация теплообмена и повышение эксплуатационной надежности.

Это достигается тем, что в вытяжном канале установлен датчик перепада давлений на теплообменнике, а теплообменник приточного канала выполнен трехсекционным, причем секции соединены последовательно по воздуху и жидкости, и две первые из них по ходу движения воздуха имеют обводную линию с регулирующим клапаном, соединенным с датчиком перепада давлений, а средняя секция снабжена системой орощения, имеющей вентиль. Кроме того, установка дополнительно содержит датчики температуры, размещенные после второй и третьей секций по ходу движения воздуха, 20 жидкостную перемычку со своим регулирующим клапаном у третьей секции теплообменника и нагреватель с регулятором расхода теплоносителя, установленный в контуре на входе в третью секцию после

перемычки, причем регулятор расхода соединен с датчиком температуры, размещенным после третьей секции, а датчик температуры, размещенный после второй секции, соединен с регулирующим клапаном, установленным на перемычке, и вентилем системы орощения.

На чертеже приведена принципиальная схема установки для утилизации тепла в системе кондиционирования, вариант конструктивного выполнения.

Установка для утилизации тепла в системе кондиционирования воздуха содержит приточный 1 и вытяжной 2 каналы, установленные в них теплообменники 3 и 4, соединенные циркуляционным жидкостным контуром 5 по противоточной схеме. В вытяжном канале 2 установлен датчик 6 перепада давлений на теплообменнике 4, а теплообменник 3 приточного канала 1 состоит из трех секций 7, 8 и 9, причем секции соединены последовательно по воздуху и жидкости, и две первые из них по ходу движения воздуха имеют обводную линию 10 с регулирующим клапаном 11, соединенным с датчиком 6 перепада давления, а средняя секция 8 снабжена системой 12 орощения, имеющей вентиль 13. Кроме того, установка содержит датчики 14 и 15 температуры, размещенные после второй и третьей секций 8 и 9 по ходу движения воздуха, жидкостную перемычку 16 со своим регулирующим клапаном 17 у третьей секции 9 теплообменника 3 и нагреватель 18 с регулятором 19 расхода теплоносителя, установленный в контуре 5 на входе 20 в третью секцию 9 после перемычки 16, причем регулятор 19 расхода соединен с датчиком 15 температуры, размещенным после третьей секции 9, а датчик 14 температуры, размещенный после второй секции 9, соединен с регулирующим клапаном 17, установленным на перемычке 16, и вентилем 13 системы 12 орощения.

Установка работает следующим образом.

Вытяжной воздух проходит через теплообменник 4, где он охлаждается циркулирующим в этом теплообменнике по контуру 5 промежуточным тепло (хладо) носителем При охлаждении воздуха ниже температуры «точки росы на поверхности теплообменника 4 в этой зоне происходит конденсация водяных паров из воздуха (на чертеже эта зона защтрихована). Приточный воздух последовательно проходит через секции 7, 8 и 9 теплообменника 3. Секция 7 предназначена для нагрева воздуха до положительных температур и исключает обмерзание влаги на поверхности орошаемой секции 8 теплообменника 3. После секции 8 воздух подогревается до требуемой температуры в секции 9 теплообменника 3.

Жидкость (промежуточный тепло (хладо) носитель), циркулируя по контуру 5, соединяющем теплообменники 4 и 3, передает утилизируемое тепло вытяжного воздуха приточному. Причем часть расхода жидкости перед поступлением в секцию 9 теплообменника 3 предварительно подогревается в нагревателе 18. Остальной расход жидкости проходит по перемычке 16 мимо нагревателя 18 и, смещиваясьс обратным потоком выходящим из секции 9 теплообменника 3, поступает в секцию 8, оборудованную системой 12 орощения.

Если температура приточного воздуха ниже требуемой, по сигналу датчика 15 температуры открывается регулятор 19 расхода, растет расход теплоносителя через нагреватель 18, увеличивая тем самым температуру циркулирующей жидкости и приточного воздуха.

Степень увлажнения приточного воздуха регулируется клапаном 17 по сигналу датчика 14 температуры. При снижении температуры воздуха после орошаемой секции 8 ниже требуемой из условия обеспечения нужного увлажнения клапан 17 закрывается, увеличивая расход циркулирующей жидкости через секцию 9 теплообменника 3. В результате этого увеличивается доля тепла, получаемого от постороннего источника в секции 9 теплообменника 3 и используемого для нагрева и увлажнения воздуха в секциях 7 и 8 теплообменника 3, что обеспечивает повышение температуры и соответственно влажности воздуха после секции 8 теплообменника 3.

При низких температурах приточного воздуха в зоне конденсации теплообменника 4 может замерзать конденсат. При этом снижается эффективность теплообменника 4 и увеличивается перепад давления по воздуху на нем. Для предотвращения этого регулирующий клапан 11 соединен с датчиком 6 перепада давлений по воздуху на теплообменнике 4. При возрастании перепада давлений по сигналу датчика 6 открывается клапан 11. При этом подогретая циркулирующая жидкость по обводной линии 10 поступает в теплообменник 4, что приводит к ликвидации наледи.

Одновременно с открытием клапана 11 с целью исключения замерзания орошаемой воды в секции 8 теплообменника 3 по сигналу датчика 14 закрывается сначала клапан 17, и, если этого недостаточно, закрывается вентиль 13, и прекращается орошение на время ликвидации наледи в теплообменнике 4.

Наличие в установке для утилизации тепла в канале приточного воздуха секции с системой орощения, включенной в циркуляционный жидкостный контур, увеличивает общий теплообмен в связи с испарением жидкости с поверхности секции. В результате условия работы теплообменника в канале вытяжного и приточного воздуха оказываются физически идентичными; а температурный напор между циркулирующей жидкостью и приточным воздухом становится близким к температурному напору в канале „вытяжного воздуха. Это позволяет увеличить эффективность теплообменника в 1,3-1,5 раза. Наличие нагревателя 18, регулятора 19 расхода, работающего по сигналу датчика 15 позволяет по мере увеличения температуры наружного воздуха сократить время использования дополнительного источника энергии и тем самым секцию 9 теплообменника 3 использовать для утилизации тепла вытяжного воздуха в. теплый период, при этом эффективность установки увеличивается в 1,2-1,3 раза. Кроме того, наличие нагревателя 18, обводной линии 10 и клапана И позволяет эффективно защитить установку от образования наледи на поверхности теплообменника 4 в канале вытяжного воздуха, не прекращая работы установки. Формула изобретения 1.Установка для утилизации тепла в системе кондиционирования воздуха, содержащая приточный и натяжной каналы, установленные в них теплообменники, соединенные циркуляционным жидкостным контуром по проти воточной схеме, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации теплообмена И повышения эксплуатационной надежности в вытяжном ка-нале установлен датчик перепада давлений на теплообменнике, а теплообменник приточного канала выполнен трехсекционным, причем секции соединены последовательно по воздуху и жидкости, и две первые из них по ходу движения воздуха имеют обводную линию с регулирующим клапаном, соединенным с датчиком перепада давлений, а средняя секция снабжена системой орощения, имеющей вентиль. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит датчики температуры, размещенные после второй и третьей секций по ходу воздуха, жидкостную перемычку со своим регулирующим клапаном у третьей секции теплообменника и нагреватель с регулятором расхода теплоносителя, установленный в контуре на входе в третью секцию после перемычки, причем регулятор расхода соединен с датчиком температуры, размещенным после третьей секции, а датчик температуры, размещенный после второй секции, соединен с регулирующим клапаном, установленным на перемычке, и вентилем системы орощения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Карпис Е. Е. Повышение эффективноси работы системы кондиционирования возуха. М., Стройиздат, 1977, с. 31-35.