Utilizarea sistemelor de aer condiționat (ACS) cu răcire evaporativă ca una dintre soluțiile eficiente energetic în proiectarea clădirilor și structurilor moderne.
Astăzi, cei mai comuni consumatori de energie termică și electrică din administrația modernă și clădiri publice sunt sistemele de ventilație și aer condiționat. Atunci când proiectați clădiri publice și administrative moderne pentru a reduce consumul de energie în sistemele de ventilație și aer condiționat, este logic să acordați o preferință specială reducerii puterii la etapa de recepție. specificatii tehniceși reducerea costurilor de exploatare. Reducerea costurilor de exploatare este cea mai importantă pentru proprietarii de proprietăți sau chiriași. Se cunosc multe metode gata făcute si diverse masuri de reducere a costurilor energetice in sistemele de aer conditionat, dar in practica alegerea solutiilor eficiente energetic este foarte dificila.
Unul dintre numeroasele sisteme HVAC care pot fi considerate eficiente din punct de vedere energetic este sistemele de aer condiționat cu răcire prin evaporare discutate în acest articol.
Ele sunt utilizate în locuințe, publice, spațiile de producție. Proces răcire prin evaporareîn sistemele de aer condiționat ele sunt asigurate de camere de duză, film, duză și dispozitive de spumă. Sistemele luate în considerare pot avea răcire prin evaporare directă, indirectă sau în două etape.
Dintre opțiunile de mai sus, cel mai economic echipament de răcire cu aer sunt sistemele de răcire directă. Pentru ei, se presupune că echipamentul standard este utilizat fără utilizarea surse suplimentare frig artificial si echipamente frigorifice.
O diagramă schematică a unui sistem de aer condiționat cu răcire prin evaporare directă este prezentată în Fig. 1.
Avantajele unor astfel de sisteme includ costuri minime pentru întreținerea sistemului în timpul funcționării, precum și fiabilitatea și simplitatea designului. Principalele lor dezavantaje sunt incapacitatea de a menține parametrii alimentare cu aer, excluderea recirculării în spațiile deservite și dependența de condițiile climatice externe.
Costurile energetice în astfel de sisteme sunt reduse la mișcarea aerului și a apei recirculate în umidificatoarele adiabatice instalate în aparatul de aer condiționat central. Când se utilizează umidificare adiabatică (răcire) în aparatele de aer condiționat central, este necesar să se folosească apă calitatea băuturii. Utilizarea unor astfel de sisteme poate fi limitată în zonele climatice cu un climat predominant uscat.
Domeniile de aplicare pentru sistemele de aer conditionat cu racire evaporativa sunt obiecte care nu necesita intretinerea precisa a conditiilor de caldura si umiditate. Acestea sunt de obicei conduse de întreprinderi din diverse industrii în care este nevoie de o metodă de răcire ieftină aerul interior cu stres termic ridicat în incintă.
Următoarea opțiune răcire economică cu aer în sistemele de aer condiționat - utilizarea răcirii indirecte prin evaporare.
Un sistem cu o astfel de răcire este utilizat cel mai adesea în cazurile în care parametrii aerului intern nu pot fi obținuți folosind răcirea prin evaporare directă, care crește conținutul de umiditate al aerului de alimentare. În schema „indirectă”, aerul de alimentare este răcit într-un schimbător de căldură de tip recuperator sau regenerativ în contact cu un curent de aer auxiliar răcit prin răcire evaporativă.
În Fig. 2. Schema SCR cu răcire evaporativă indirectă și utilizarea schimbătoarelor de căldură recuperatoare este prezentată în Fig. 3.
Sistemele de aer condiționat cu răcire indirectă prin evaporare sunt utilizate atunci când este necesară alimentarea cu aer fără dezumidificare. Parametrii de aer necesari sunt susținuți de închideri locale instalate în cameră. Debitul de aer de alimentare este determinat în standardele sanitare, sau prin echilibru de aer în cameră.
Sistemele de aer condiționat cu răcire indirectă prin evaporare folosesc fie aer din exterior, fie aer evacuat ca aer auxiliar. Dacă sunt disponibile închideri locale, acesta din urmă este de preferat, deoarece crește eficiența energetică a procesului. Trebuie remarcat faptul că utilizarea aerului evacuat ca aer auxiliar nu este permisă în prezența impurităților toxice, explozive, precum și a unui conținut ridicat de particule în suspensie care contaminează suprafața de schimb de căldură.
Aerul exterior este utilizat ca flux auxiliar în cazul în care fluxul de aer evacuat în aerul de alimentare prin scurgeri în schimbătorul de căldură (adică schimbătorul de căldură) este inacceptabil.
Fluxul de aer auxiliar este curățat în filtre de aer înainte de a fi furnizat pentru umidificare. Un sistem de aer condiționat cu schimbătoare de căldură regenerativă are o eficiență energetică mai mare și costuri mai mici ale echipamentelor.
La proiectarea și selectarea circuitelor pentru sistemele de aer condiționat cu răcire indirectă prin evaporare, este necesar să se țină cont de măsuri de reglare a proceselor de recuperare a căldurii în perioada rece an pentru a preveni înghețarea schimbătoarelor de căldură. Este necesar să se prevadă reîncălzirea aerului evacuat în fața schimbătorului de căldură, ocolirea unei părți a aerului de alimentare într-un schimbător de căldură cu plăci și reglarea vitezei de rotație în schimbătorul de căldură rotativ.
Utilizarea acestor măsuri va preveni înghețarea schimbătoarelor de căldură. De asemenea, în calcule când se utilizează aerul evacuat ca debit auxiliar, este necesar să se verifice funcționarea sistemului în timpul sezonului rece.
Un alt sistem de aer condiționat eficient din punct de vedere energetic este un sistem de răcire prin evaporare în două trepte. Răcirea cu aer în această schemă este asigurată în două etape: metode evaporative directe și evaporative indirecte.
Sistemele „în două etape” asigură o reglare mai precisă a parametrilor aerului la părăsirea aparatului de aer condiționat central. Astfel de sisteme de aer condiționat sunt utilizate în cazurile în care este necesară o răcire mai mare a aerului de alimentare în comparație cu răcirea prin evaporare directă sau indirectă.
Răcirea cu aer în sistemele în două trepte este asigurată în schimbătoare de căldură cu plăci regenerative sau în schimbătoare de căldură de suprafață cu un lichid de răcire intermediar folosind un flux de aer auxiliar - în prima etapă. Răcirea cu aer în umidificatoarele adiabatice este în a doua etapă. Cerințele de bază pentru fluxul de aer auxiliar, precum și pentru verificarea funcționării SCR în timpul sezonului rece, sunt similare cu cele aplicate circuitelor SCR cu răcire indirectă prin evaporare.
Utilizarea sistemelor de aer conditionat cu racire evaporativa permite realizarea cele mai bune rezultate, care nu poate fi obținut la utilizare mașini frigorifice.
Utilizarea schemelor SCR cu răcire evaporativă, indirectă și în două trepte permite, în unele cazuri, abandonarea utilizării mașinilor frigorifice și refrigerarea artificială și, de asemenea, reducerea semnificativă a sarcinii frigorifice.
Prin utilizarea acestor trei scheme, se realizează adesea eficiența energetică în tratarea aerului, ceea ce este foarte important în proiectarea clădirilor moderne.
Istoricul sistemelor de răcire prin evaporare cu aer
De-a lungul secolelor, civilizațiile au găsit metode originale combate căldura din teritoriile lor. O formă timpurie de sistem de răcire, „apărătorul de vânt”, a fost inventată cu multe mii de ani în urmă în Persia (Iran). Era un sistem de puțuri de vânt pe acoperiș care prindea vântul, îl trecea prin apă și suflau aer răcit în spatii interioare. Este de remarcat faptul că multe dintre aceste clădiri aveau și curți cu rezerve mari de apă, așa că dacă nu era vânt, atunci ca urmare a procesului natural de evaporare a apei, aerul cald care se ridica în sus a evaporat apa din curte, după care aerul deja răcit a trecut prin clădire. În zilele noastre, Iranul a înlocuit „captoarele de vânt” cu răcitoare evaporative și le folosește pe scară largă, iar piața iraniană, din cauza climatului uscat, ajunge la o cifră de afaceri de 150 de mii de evaporatoare pe an.
În SUA, răcitorul cu evaporare a făcut obiectul a numeroase brevete în secolul al XX-lea. Multe dintre ele, datând din 1906, au propus folosirea așchiilor de lemn ca garnitură, purtând cantități mari de apă în contact cu aerul în mișcare și menținând o evaporare intensă. Design standard din brevetul din 1945 include un rezervor de apă (de obicei echipat cu o supapă plutitoare pentru reglarea nivelului), o pompă pentru a circula apa prin plăcuțele de așchii de lemn și un ventilator pentru a sufla aer prin plăcuțe în zonele de locuit. Acest design și materiale rămân esențiale pentru tehnologia răcitoarelor cu evaporare din sud-vestul Statelor Unite. În această regiune sunt folosite suplimentar pentru a crește umiditatea.
Răcirea prin evaporare a fost comună în motoarele de avioane din anii 1930, cum ar fi motorul dirijabilului Beardmore Tornado. Acest sistem a fost folosit pentru a reduce sau a elimina complet radiatorul, care altfel ar crea semnificativ rezistență aerodinamică. Unități externe de răcire prin evaporare au fost instalate pe unele vehicule pentru a răci interiorul. Ele erau adesea vândute ca accesorii suplimentare. Utilizarea dispozitivelor de răcire prin evaporare în automobile a continuat până când aerul condiționat cu compresie de vapori a devenit larg răspândit.
Răcirea prin evaporare este un principiu diferit de unitățile frigorifice cu compresie de vapori, deși necesită și evaporare (evaporarea face parte din sistem). În ciclul de compresie a vaporilor, după ce agentul frigorific se evaporă în interiorul serpentinei evaporatorului, gazul de răcire este comprimat și răcit, condensându-se sub presiune în stare lichida. Spre deosebire de acest ciclu, într-un răcitor cu evaporare apa se evaporă o singură dată. Apa evaporată din dispozitivul de răcire este evacuată într-un spațiu cu aer răcit. Într-un turn de răcire, apa evaporată este transportată de fluxul de aer.
- Bogoslovsky V.N., Kokorin O.Ya., Petrov L.V. Aer conditionat si refrigerare. - M.: Stroyizdat, 1985. 367 p.
- Barkalov B.V., Karpis E.E. Aer conditionat in cladiri industriale, publice si rezidentiale. - M.: Stroyizdat, 1982. 312 p.
- Koroleva N.A., Tarabanov M.G., Kopyshkov A.V. Sisteme eficiente energetic ventilație și aer condiționat unui mare centru comercial // ABOK, 2013. Nr. 1. pp. 24–29.
- Khomutsky Yu.N. Aplicarea umidificării adiabatice pentru răcirea aerului // Climate World, 2012. Nr. 73. pp. 104–112.
- Uchastkin P.V. Ventilație, aer condiționat și încălzire în întreprinderile din industria ușoară: Manual. indemnizatie pentru universitati. - M.: Industria ușoară, 1980. 343 p.
- Khomutsky Yu.N. Calculul unui sistem indirect de răcire prin evaporare // Climate World, 2012. Nr. 71. p. 174–182.
- Tarabanov M.G. Răcirea evaporativă indirectă a aerului extern de alimentare în SCR cu închidere // ABOK, 2009. Nr. 3. pp. 20–32.
- Kokorin O.Ya. Sisteme moderne de aer condiționat. - M.: Fizmatlit, 2003. 272 p.
Pentru a servi individual camere mici sau grupurile lor, sunt convenabile aparatele de aer condiționat locale de răcire evaporativă în două trepte, realizate pe baza unui schimbător de căldură cu răcire evaporativă indirectă din tuburi rulante din aluminiu (Fig. 139). Aerul este purificat în filtrul 1 și alimentat ventilatorului 2, după orificiul de evacuare al căruia este împărțit în două fluxuri - principal 3 și auxiliar 6. Fluxul de aer auxiliar trece în interiorul tuburilor schimbătorului de căldură cu răcire prin evaporare indirectă 14 și asigură răcirea evaporativă a apei care curge pe pereții interiori ai tuburilor. Fluxul principal de aer trece din partea cu aripioare a tuburilor schimbătorului de căldură și transferă căldura prin pereții acestora în apă, răcită prin evaporare. Recircularea apei în schimbătorul de căldură se realizează cu ajutorul pompei 4, care preia apa din vasul 5 și o furnizează la irigare prin tuburile perforate 15. Schimbătorul de căldură cu răcire indirectă prin evaporare joacă rolul primei etape în răcirea evaporativă combinată în două trepte. aer conditionat.
În sistemele de încălzire, ventilație și aer condiționat, evaporarea adiabatică este de obicei asociată cu umidificarea aerului, dar recent procesul a devenit din ce în ce mai popular în majoritatea tari diferite lume și este din ce în ce mai folosit pentru răcirea „naturală” cu aer.
CE ESTE RĂCIRE EVAPORATIVĂ?
Răcirea prin evaporare este baza unuia dintre primele sisteme de răcire a spațiului inventat de om, în care aerul este răcit datorită evaporării naturale a apei. Acest fenomen este foarte des întâlnit și apare peste tot: un exemplu ar fi senzația de frig pe care o trăiești atunci când apa se evaporă de la suprafața corpului tău din cauza influenței vântului. Același lucru se întâmplă și cu aerul în care este pulverizată apa: deoarece acest proces are loc fără sursă externă energie (așa înseamnă cuvântul „adiabatic”), căldura necesară pentru evaporarea apei este preluată din aer, care devine în consecință mai rece.
Folosind această metodă de răcire în sisteme moderne aerul condiționat asigură o capacitate mare de răcire cu un consum redus de energie, deoarece în acest caz electricitatea este consumată doar pentru a susține procesul de evaporare a apei. În același timp, ca lichid de răcire în loc de compozitii chimice se folosește apă obișnuită, ceea ce face răcirea prin evaporare mai benefică din punct de vedere economic și nu dăunează mediului.
TIPURI DE RĂCIRE EVAPORATIVĂ
Există două metode principale de răcire prin evaporare - directă și indirectă.
Răcire prin evaporare directă
Răcirea prin evaporare directă este procesul de reducere a temperaturii aerului dintr-o încăpere prin umidificarea directă a acesteia. Cu alte cuvinte, din cauza evaporării apei atomizate, aerul din jur este răcit. În acest caz, umiditatea este distribuită fie direct în cameră folosind umidificatoare industriale și duze, fie prin saturarea aerului de alimentare cu umiditate și răcirea acestuia într-o secțiune a unității de ventilație.
Trebuie remarcat faptul că, în condiții de răcire prin evaporare directă, o creștere semnificativă a umidității aerului de alimentare din interior este inevitabilă, prin urmare, pentru a evalua aplicabilitatea aceasta metoda Se recomandă utilizarea formulei cunoscute sub numele de „indice de temperatură și disconfort” ca bază. Formula calculează temperatura confortabilaîn grade Celsius, ținând cont de umiditatea și temperatura de bulb uscat (Tabelul 1). Privind în perspectivă, observăm că sistemul de răcire prin evaporare directă este utilizat doar în cazurile în care este aerul stradal perioada de vara are temperaturi ridicate de bulb uscat și niveluri scăzute de umiditate absolută.
Răcire evaporativă indirectă
Pentru a îmbunătăți eficiența răcirii evaporative când umiditate crescută aer exterior, se recomandă combinarea răcirii evaporative cu recuperarea căldurii. Această tehnologie cunoscut sub numele de „răcire prin evaporare indirectă” și este potrivit pentru aproape orice țară din lume, inclusiv țări cu climă foarte umedă.
Schema generala Funcționarea unui sistem de alimentare și ventilație cu recuperare este că aerul de alimentare cald, care trece printr-o casetă specială de schimb de căldură, este răcit cu aer rece îndepărtat din încăpere. Principiul de funcționare al răcirii indirecte prin evaporare este instalarea unui sistem de umidificare adiabatică în conducta de evacuare a aparatelor de aer condiționat central de alimentare și evacuare, cu transferul ulterior de frig prin recuperator către aerul de alimentare.
După cum se arată în exemplu, datorită utilizării unui schimbător de căldură cu plăci, aerul stradal din sistemul de ventilație este răcit cu 6 °C. Utilizarea răcirii prin evaporare a aerului evacuat va crește diferența de temperatură de la 6°C la 10°C fără a crește consumul de energie și nivelul de umiditate interioară. Utilizarea răcirii indirecte prin evaporare este eficientă pentru fluxuri mari de căldură, de exemplu în birouri și centre comerciale, centre de date, spații industriale etc.
Sistem de răcire indirectă folosind umidificatorul adiabatic CAREL humiFog:
Caz: Estimarea costurilor unui sistem de răcire adiabatic indirect în comparație cu răcirea folosind chillere.
Folosind exemplul unui centru de birouri cu o reședință permanentă de 2000 de persoane.
| Termeni de plată | |
| Temperatura exterioară și conținutul de umiditate: | +32ºС, 10,12 g/kg (indicatori luați pentru Moscova) |
| Temperatura camerei: | +20 ºС |
| Sistem de ventilatie: | 4 unități de alimentare și evacuare cu o capacitate de 30.000 m3/h (alimentare cu aer conform standardelor sanitare) |
| Puterea sistemului de răcire, inclusiv ventilația: | 2500 kW |
| Temperatura aerului de alimentare: | +20 ºС |
| Temperatura aerului extras: | +23 ºС |
| Eficiență sensibilă de recuperare a căldurii: | 65% |
| Sistem de racire centralizat: | Sistem chiller-ventiloconvector cu temperatura apei 7/12ºС |
Calcul
- Pentru a face calculul, calculăm umiditatea relativă a aerului evacuat.
- La o temperatură în sistemul de răcire de 7/12 °C, punctul de rouă al aerului evacuat, ținând cont de degajările interne de umiditate, va fi de +8 °C.
- Umiditatea relativă din aerul evacuat va fi de 38%.
*Trebuie luat în considerare faptul că costul instalării unui sistem frigorific, luând în considerare toate costurile, este semnificativ mai mare comparativ cu sistemele de răcire indirectă.
Cheltuieli de capital
Pentru analiză luăm costul echipamentelor - chillere pentru sistemul de refrigerare și un sistem de umidificare pentru răcirea indirectă prin evaporare.
- Costul de capital al răcirii cu aer de alimentare pentru un sistem indirect de răcire.
Costul unui suport de umidificare Optimist fabricat de Carel (Italia) într-o unitate de tratare a aerului este de 7570 €.
- Costuri de capital pentru răcirea cu aer de alimentare fără un sistem indirect de răcire.
Costul unui răcitor cu o capacitate de răcire de 62,3 kW este de aproximativ 12.460 €, pe baza unui cost de 200 € per 1 kW de capacitate de răcire. Trebuie avut în vedere faptul că costul instalării unui sistem de refrigerare, luând în considerare toate costurile, este semnificativ mai mare în comparație cu sistemele de răcire indirectă.
Costuri de operare
Pentru analiză luăm costul apă de la robinet 0,4 € pe 1 m3 și costul energiei electrice 0,09 € pe 1 kW/h.
- Costuri de operare pentru răcirea cu aer de alimentare pentru un sistem de răcire indirectă.
Consumul de apă pentru răcirea indirectă este de 117 kg/h pentru o unitate de alimentare și evacuare; ținând cont de pierderi de 10%, îl vom considera 130 kg/h.
Consumul de energie al sistemului de umidificare este de 0,375 kW pentru o unitate de tratare a aerului.
Costul total pe oră este de 0,343 EUR pe 1 oră de funcționare a sistemului.
- Costuri de operare pentru răcirea cu aer de alimentare fără sistem de răcire indirect.
Luăm coeficientul de răcire egal cu 3 (raportul dintre puterea de răcire și consumul de energie).
Costul total pe oră este de 7,48 € pe 1 oră de funcționare.
Concluzie
Utilizarea răcirii indirecte prin evaporare vă permite să:
Reduceți costurile de capital pentru răcirea aerului de alimentare cu 39%.
Reduceți consumul de energie pentru sistemele de aer condiționat ale clădirii de la 729 kW la 647 kW, sau cu 11,3%.
Reduceți costurile de operare pentru construcția de sisteme de aer condiționat de la 65,61 €/oră la 58,47 €/oră, sau cu 10,9%.
Astfel, deși se răcește aer proaspat reprezintă aproximativ 10–20% din necesarul total de răcire pentru birou și centre de cumparaturi, aici există cele mai mari rezerve pentru creșterea eficienței energetice a unei clădiri fără o creștere semnificativă a costurilor de capital.
Articolul a fost pregătit de specialiștii TERMOKOM pentru publicare în revista ON nr. 6-7 (5) iunie-iulie 2014 (p. 30-35)
Ecologia consumului. Istoria aparatului de aer condiționat cu răcire prin evaporare directă. Diferențele dintre răcirea directă și indirectă. Opțiuni de aplicare pentru aparatele de aer condiționat prin evaporare
Răcirea și umidificarea aerului prin răcirea evaporativă este un proces complet natural care folosește apa ca mediu de răcire și căldura este disipată eficient în atmosferă. Se folosesc legi simple - atunci când un lichid se evaporă, căldura este absorbită sau frigul este eliberat. Eficiența evaporării crește odată cu creșterea vitezei aerului, ceea ce este asigurat de circulația forțată a ventilatorului.
Temperatura aerului uscat poate fi redusă semnificativ prin schimbarea de fază a apei lichide în vapori, iar acest proces necesită mult mai puțină energie decât răcirea prin compresie. În climatele foarte uscate, răcirea evaporativă are și avantajul de a crește umiditatea aerului la condiționarea acestuia, făcând ocupanții mai confortabili. Cu toate acestea, spre deosebire de răcirea prin compresie de vapori, necesită o sursă constantă de apă și o consumă constant în timpul funcționării.
Istoria dezvoltării
De-a lungul secolelor, civilizațiile au găsit metode originale de combatere a căldurii din teritoriile lor. O formă timpurie de sistem de răcire, „windcatcher”, a fost inventată cu multe mii de ani în urmă în Persia (Iran). Era un sistem de puțuri de vânt de pe acoperiș care prindea vântul, îl trecea prin apă și suflau aer răcit în interior. Este de remarcat faptul că multe dintre aceste clădiri aveau și curți cu rezerve mari de apă, așa că dacă nu era vânt, atunci ca urmare a procesului natural de evaporare a apei, aerul cald care se ridica în sus a evaporat apa din curte, după care aerul deja răcit a trecut prin clădire. În zilele noastre, Iranul a înlocuit captatoarele de vânt cu răcitoare evaporative și le folosește pe scară largă, iar piața, din cauza climatului uscat, ajunge la o cifră de afaceri de 150.000 de evaporatoare pe an.
În SUA, răcitorul cu evaporare a făcut obiectul a numeroase brevete în secolul al XX-lea. Mulți dintre aceștia, încă din 1906, au propus utilizarea așchiilor de lemn ca garnitură care transportă cantități mari de apă în contact cu aerul în mișcare și suportă o evaporare intensă. Designul standard, așa cum se arată în brevetul din 1945, include un rezervor de apă (de obicei echipat cu o supapă cu plutitor pentru a regla nivelul), o pompă pentru a circula apa prin plăcuțele de așchii de lemn și un ventilator pentru a sufla aer prin plăcuțe în interior. zonele de locuit. Acest design și materiale rămân un element de bază al tehnologiei de răcire prin evaporare din sud-vestul Statelor Unite. În această regiune sunt folosite suplimentar pentru a crește umiditatea.
Răcirea prin evaporare a fost comună în motoarele de avioane din anii 1930, cum ar fi motorul dirijabilului Beardmore Tornado. Acest sistem a fost folosit pentru a reduce sau a elimina complet radiatorul, care altfel ar crea o rezistență aerodinamică semnificativă. În aceste sisteme, apa din motor a fost menținută sub presiune cu ajutorul pompelor, permițându-i să fie încălzită la temperaturi mai mari de 100°C, deoarece punctul de fierbere real depinde de presiune. Apa supraîncălzită a fost pulverizată printr-o duză pe conductă deschisă, unde s-a evaporat instantaneu, luându-și căldura. Aceste tuburi ar putea fi situate sub suprafața aeronavei pentru a crea rezistență zero.
Unități externe de răcire prin evaporare au fost instalate pe unele vehicule pentru a răci interiorul. Ele erau adesea vândute ca accesorii suplimentare. Utilizarea dispozitivelor de răcire prin evaporare în automobile a continuat până când aerul condiționat cu compresie de vapori a devenit larg răspândit.
Răcirea prin evaporare este un principiu diferit de unitățile frigorifice cu compresie de vapori, deși necesită și evaporare (evaporarea face parte din sistem). În ciclul de compresie a vaporilor, după ce agentul frigorific se evaporă în interiorul serpentinei evaporatorului, gazul frigorific este comprimat și răcit, condensându-se în stare lichidă sub presiune. Spre deosebire de acest ciclu, într-un răcitor cu evaporare apa se evaporă o singură dată. Apa evaporată din dispozitivul de răcire este evacuată într-un spațiu cu aer răcit. Într-un turn de răcire, apa evaporată este transportată de fluxul de aer.
Aplicații de răcire prin evaporare
Există răcire prin evaporare directă, oblică și în două etape (directă și indirectă). Răcirea prin evaporare directă a aerului se bazează pe procesul isentalpic și este utilizată în aparatele de aer condiționat în timpul sezonului rece; pe vreme caldă, este posibil numai în absența sau eliberarea nesemnificativă de umiditate în cameră și conținutul scăzut de umiditate al aerului exterior. Ocolirea camerei de irigare extinde oarecum domeniul de aplicare a acesteia.
Răcirea directă prin evaporare a aerului este recomandată în climatele uscate și calde în sistemul de ventilație de alimentare.
Răcirea cu aer prin evaporare indirectă se realizează în răcitoarele de aer de suprafață. Pentru răcirea apei care circulă în schimbătorul de căldură de suprafață, se folosește un dispozitiv de contact auxiliar (turn de răcire). Pentru răcirea indirectă prin evaporare a aerului, puteți utiliza dispozitive de tip combinat, în care schimbătorul de căldură îndeplinește simultan ambele funcții - încălzire și răcire. Astfel de dispozitive sunt similare cu schimbătoarele de căldură cu recuperare de aer.
Aerul răcit trece printr-un grup de canale, suprafata interioara al doilea grup este irigat cu apă care curge în tigaie și apoi pulverizat din nou. La contactul cu aerul evacuat care trece în al doilea grup de canale, are loc răcirea prin evaporare a apei, în urma căreia aerul din primul grup de canale este răcit. Răcirea cu aer prin evaporare indirectă face posibilă reducerea performanței unui sistem de aer condiționat în comparație cu performanța acestuia cu răcirea directă cu aer prin evaporare și extinde posibilitățile de utilizare a acestui principiu, deoarece conținutul de umiditate al aerului de alimentare în al doilea caz este mai mic.
Cu răcire prin evaporare în două trepte aparatele de aer condiționat utilizează răcirea evaporativă directă și indirectă secvențială a aerului din aparatul de aer condiționat. În acest caz, instalația pentru răcirea indirectă cu aer prin evaporare este completată cu o cameră de duză de irigare care funcționează în modul de răcire prin evaporare directă. Camerele tipice ale duzelor de pulverizare sunt utilizate în sistemele de răcire cu aer prin evaporare ca turnuri de răcire. Pe lângă răcirea indirectă prin evaporare cu aer într-o singură etapă, este posibilă răcirea cu aer în mai multe etape, în care se realizează o răcire mai profundă a aerului - acesta este așa-numitul sistem de aer condiționat fără compresor.
Răcire prin evaporare directă (ciclu deschis) este utilizat pentru a reduce temperatura aerului cu căldura specifică evaporare, schimbând starea lichidă a apei în stare gazoasă. În acest proces, energia din aer nu se schimbă. Uscat, aer caldînlocuită cu rece și umedă. Căldura din aerul exterior este folosită pentru a evapora apa.
Răcirea evaporativă indirectă (buclă închisă) este un proces similar cu răcirea evaporativă directă, dar utilizează un anumit tip de schimbător de căldură. În acest caz, aerul umed, răcit nu intră în contact cu mediul condiționat.
Răcire prin evaporare în două etape sau indirectă/directă.
Răcitoarele prin evaporare tradiționale folosesc doar o fracțiune din energia necesară unităților frigorifice cu compresie de vapori sau sistemelor de aer condiționat cu adsorbție. Din păcate, acestea cresc umiditatea aerului la niveluri incomode (cu excepția zonelor cu climă foarte uscată). Răcitoarele cu evaporare cu două trepte nu cresc nivelul de umiditate la fel de mult ca răcitoarele cu evaporare standard cu o singură treaptă.
În prima etapă a unui răcitor cu două trepte, aerul cald este răcit indirect fără creșterea umidității (prin trecerea printr-un schimbător de căldură răcit prin evaporare externă). În stadiul direct, aerul pre-răcit trece printr-un tampon îmbibat în apă, unde este răcit în continuare și devine mai umed. Deoarece procesul include o primă etapă de pre-răcire, etapa de evaporare directă necesită mai puțină umiditate pentru a atinge temperaturile necesare. Drept urmare, conform producătorilor, procesul răcește aerul cu o umiditate relativă cuprinsă între 50 și 70%, în funcție de climă. În comparație, sistemele tradiționale de răcire cresc umiditatea aerului la 70 - 80%.
Scop
La proiectarea unei centrale sistem de alimentare ventilație, este posibilă echiparea admisiei de aer cu o secțiune de evaporare și, astfel, reducerea semnificativă a costurilor de răcire a aerului în perioadă caldă al anului.
În perioadele reci și de tranziție ale anului, când aerul este încălzit de încălzitoarele de alimentare ale sistemelor de ventilație sau aerul din interior prin sisteme de încălzire, aerul se încălzește și capacitatea sa fizică de asimilare (absorbție) crește, iar odată cu creșterea temperaturii - umiditate. Sau, cu cât temperatura aerului este mai mare, cu atât mai multă umiditate poate asimila. De exemplu, atunci când aerul exterior este încălzit de un încălzitor printr-un sistem de ventilație de la o temperatură de -22 0 C și o umiditate de 86% (parametrul aerului exterior pentru HP în Kiev), la +20 0 C - umiditatea scade sub limitele pentru organismele biologice la o umiditate inacceptabilă a aerului de 5-8%. Umiditate scăzută aerul – afectează negativ pielea și mucoasele oamenilor, în special a celor cu astm sau boli pulmonare. Umiditatea aerului standardizată pentru spații rezidențiale și administrative: de la 30 la 60%.
Răcirea prin evaporare a aerului este însoțită de eliberarea de umiditate sau de o creștere a umidității aerului, până la o saturație ridicată a umidității aerului de 60-70%.
Avantaje
Cantitatea de evaporare - și, prin urmare, transferul de căldură - depinde de temperatura exterioară a bulbului umed care, în special vara, este mult mai mică decât temperatura echivalentă a bulbului uscat. De exemplu, în zilele fierbinți de vară când temperatura bulbului uscat depășește 40°C, răcirea prin evaporare poate răci apa la 25°C sau răci aerul.
Deoarece evaporarea elimină mult mai multa caldura decât transferul fizic de căldură standard, transferul de căldură utilizează de patru ori mai puțin flux de aer decât metodele convenționale de răcire cu aer, economisind cantități semnificative de energie.
Răcirea prin evaporare vs. moduri traditionale aer condiționat Spre deosebire de alte tipuri de aer condiționat, răcirea prin evaporare cu aer (bio-răcire) nu utilizează gaze nocive (freon și altele) ca agenți frigorifici care dăunează. mediu inconjurator. De asemenea, consumă mai puțină energie electrică, economisind astfel energie, Resurse naturaleși costuri de operare de până la 80% comparativ cu alte sisteme de aer condiționat.
Defecte
Performanță scăzută în climă umedă.
O creștere a umidității aerului, care în unele cazuri este nedorită, are ca rezultat o evaporare în două etape, în care aerul nu intră în contact și nu este saturat cu umiditate.
Principiul de funcționare (opțiunea 1)
Procesul de răcire se realizează datorită contactului strâns dintre apă și aer și transferul de căldură în aer prin evaporare. cantitate mica apă. Căldura este apoi disipată prin aerul cald și saturat de umiditate care părăsește unitatea.
Principiul de funcționare (opțiunea 2) - montare pe priza de aer
Unități de răcire prin evaporare
Exista Tipuri variate instalații pentru răcire evaporativă, dar toate au:
- secțiune de schimb de căldură sau transfer de căldură, umezită constant cu apă prin irigare,
- sistem ventilator pt circulație forțată aer exterior prin secțiunea de schimb de căldură,
suplimentar față de auto. certificat Kl, V 60 b 3/04 210627 22) Declarat la 01/03/7 prin aderare la cerere 3) Prioritatea informarii judiciare a Comitetului Ministerial al URSS pentru descoperiri izovertine Buletin 47 3) Publicat 1/25/629, 113.06 .628.) Data publicării descrierii O 3 O 3 2) Autorul a inventat V.V. Utkin Baro de proiectare specializată pentru tractoare speciale pe șenile de tracțiune clasa 2G (54) AER CONDIȚIONAT EVAPORATORI ÎN DOUĂ ETAPE 1 RĂCIRE 11 Și rezervor de apă spumosă în căldură Cu toate acestea, camera de evaporare cu eficiență 10 pentru gâturile din schimbătorul de căldură Invenția se referă la vehicule, se știe că avem aparate de aer condiționat cu dublă evaporare de răcire, un schimbător de căldură sodă-aer și o cameră de forță pentru răcire, un schimbător de apă realizat cu alimentare cu aer din căldură. schimbătorul este alimentat.Eficiența răcirii evaporative este insuficientă.Pentru a crește această răcire 1 forță de răcire, alimentarea cu apă este echipată cu un canal de alimentare cu aer din Mediul extern , despărțit printr-un despărțitor în formă de undă de canalul de alimentare cu aer din schimbătorul de căldură, cu ambele canale înclinându-se în direcția orificiului de intrare a camerei duzei.Fig. 1 prezintă aparatul de aer condiționat propus, o secțiune longitudinală; în fig. 2 - secțiune de-a lungul A-A din Fig. 1. Aparatul de aer condiționat este format dintr-un ventilator 1 acționat de un motor 2, un schimbător de căldură apă-aer 3 și o cameră de duză 4 echipată cu un colector de picături 5. În camera de duză 4 sunt instalate două rânduri de duze 6. Camera duzei are o intrare 7 și o ieșire 8 și un canal de aer 9. Pentru a circula apa în prima etapă, o pompă de apă 10 este instalată coaxial cu motorul, care furnizează apă prin conductele 11 și 12 de la rezervorul 13 la injectoarele 6. În a doua etapă a aparatului de aer condiționat este instalată o pompă de apă 14, care furnizează apă prin conductele 15 și 16 de la rezervorul 17 la dispozitivul de pulverizare 18, care udă turnul irigat 19. Aici este instalat și un eliminator de picături 2 O. Când aparatul de aer condiționat funcționează, ventilatorul 1 conduce aerul prin schimbătorul de căldură 3, în timp ce aerul se răcește, iar o parte din acesta este direcționată către a doua treaptă (debitul principal), iar o parte prin canalul 9 în camera duzei 4. Canalul 9 este realizată înclinându-se lin spre orificiul de admisie a camerei duzei, datorită căruia viteza de curgere crește în golurile 21 dintre canalul 9 și prin orificiul de admisie a camerei 7, aerul exterior este aspirat, crescând masa debitului auxiliar, care , după ce a trecut prin camera 4, este eliberat în atmosferă prin deschiderea 8. Fluxul principal în a doua etapă trece prin turnul stratului de irigare 19, unde este răcit și umezit suplimentar și este direcționat prin eliminatorul de picături 20 către camera deservită, Apa care circulă în prima treaptă este încălzită în schimbătorul de căldură 3, răcită în camera duzei 4, separată în eliminatorul de picături 5 și prin orificiul 22 curge înapoi în rezervorul 13. Apa din a doua treaptă după irigarea turnului 19 şi separarea în dispozitivul de eliminare a picăturilor 20 prin orificiul 28 curge în rezervorul 17. Revendicarea 1, Aparatul de aer condiţionat cu răcire prin evaporare în două trepte, în primul rând pentru. 4 vehicul care conține un schimbător de căldură apă-aer și o cameră de duză pentru răcirea apei care intră: schimbătorul de căldură, realizat cu un canal de alimentare cu aer din schimbătorul de căldură, cu excepția faptului că, pentru creșterea eficienței răcirii prin evaporare, camera de duză pentru răcirea canalului de intrare Schimbătorul de căldură cu apă 10 este echipat cu un canal pentru alimentarea cu aer din mediul exterior, separat printr-un despărțitor de canal pentru alimentarea cu aer din schimbătorul de căldură, iar ambele canale sunt realizate înclinându-se spre a 15-a intrare a camerei. . 2. Aparatul de aer condiționat conform articolului 1, cu excepția faptului că peretele despărțitor este ondulat.
Aplicație
1982106, 03.01.1974
BIROUL DE PROIECTARE SPECIALIZATĂ PENTRU TRACTOARE SPECIALE DE CLASA DE TRAFIC 2T
UTKIN VLADIMIR VIKTOROVICH
IPC / Etichete
Cod de legătură
Aer condiționat cu răcire prin evaporare în două trepte
Brevete similare
13 - 15 schimbătoarele de căldură 10 - 12 sunt conectate la cavitatea A a camerei de scurgere 16, a cărei cavitate B este conectată printr-o conductă 17 cu canalul Kingston 3. Distribuitorul 6 este conectat hidraulic la rezervorul 18, care este conectat prin o conductă 19 către camera de scurgere 16, care are o gaură exterioară 20 și o gaură 21 în peretele despărțitor dintre cavitățile A și B. Sistemul funcționează după cum urmează. Pompa de răcire 4 primește apa care intră în canalul Kingston 3 prin jumperul 2 de la Kingston caseta 1 și îl alimentează prin conductele de presiune 5 și 7 - 9 prin colectorul 6 la schimbătoarele de căldură 10 - 12, din care apa încălzită curge prin conductele de drenaj 13 - 15 în cavitatea A a camerei de drenaj 16. Când cavitatea A este umplută, apa curge prin gaura 21 in...
Ea cont Radiație termala de la suprafaţa benzii încălzite direct la suprafata de lucru un frigider situat deasupra şi dedesubtul metalului în curs de prelucrare cu coeficienţi maximi de radiaţie unghiulară.Figura 1 prezintă un dispozitiv pentru răcirea unei benzi într-un cuptor termic, secţiunea B-B din Figura 2; și Fig. 2 cameră de răcire convectivă de-a lungul benzii, sectiunea A-Aîn figura 1; Fig. 3 prezintă proiectarea unei duze inelare de gaz. Dispozitivul pentru banda de răcire 1 care se deplasează de-a lungul rolelor 2 este instalat într-o unitate termică după camera de răcire prin radiație 3 și este etanșat când banda iese cu un obturator 4. Pe ambele părți ale bandă în curs de prelucrare există suprafețe cilindrice răcite cu apă 5, ventilator de circulație 6...
6 cu răcitoare 7 și 8 ulei și apa dulceși ramificația 9 cu răcitorul de aer de încărcare 10 și toba de eșapament 11. Apa din ramificația 6 este evacuată prin trapeza de scurgere 12, iar din ramificația 9 prin conducta 13 în conducta laterală 14 a tobei de eșapament 11. Rezistența hidraulică automată 15 instalată pe ramura 6 constă din un corp 16 cu suprafață variabilă a găurii, o placă conică 17 cu o tijă 18, o bucșă de ghidare 19, fixată pe corp 16 prin bare 20, un arc 21 și piulițe de reglare 22. Sistemul funcționează după cum urmează: Apa de mare pompa 4 preia apa prin robinetul de recepție 2 și filtrul 3 și o pompează prin ramura 6 la răcitoarele de ulei și apă dulce 7 și 8. Printr-o altă ramură paralelă 9 se alimentează răcitorul cu apă...
