компрессорно конденсаторный агрегат, 2 — хладоновый воздухоохладитель, 3 — терморегулирующий вентиль, 4 — блок автоматического регулирования холодопроизводительности.

ИСТОЧНИКИ ХОЛОДА И ХОЛОДОСНАБЖЕНИЕ СИСТЕМ

КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Для охлаждения и осушения воздуха в СКВ могут быть исполь­зованы естественные источники холода (лед, артезианская или грунто­вая вода), холодильные машины, а также комбинации естественных источников холода с холодильными машинами.

Источник холода выбирают исходя из возможности получения требуемых параметров воздуха с помощью того или иного источника холода, а также в зависимости от местных условий, наличия необ­ходимых площадей для размещения холодильного оборудования, его дефицитности, возможности размещения бунтов льда, бурения сква­жины и качества получаемой при этом воды и т. п.

Окончательно источник холода выбирают, сравнивая возможные варианты.

Применение льда. В установках кондиционирования воздуха при­менение льда может оказаться целесообразным в районах с коротким жарким летом и холодной зимой. В кондиционерах, где лед непосредст­венно, соприкасается с воздухом, лед должен быть изготовлен из воды питьевого качества. Лед, намороженный в естественных условиях, наиболее целесообразно использовать путем стаивания

Рис. 23.1. Схема использования льда для СКВ:

Лед; 2 — насыпная изоляция; 3 — трехходовой клапан; 4 — регулятор темпера­туры; 5 — кондиционер; 6 — поверхностный воздухоохладитель; 7 — центробежный насос; 8 — фильтр; 9 — перелив воды в канализацию; 10 —приямок талой воды; 11 — гравийный фильтр; 12 — площадка; 13 — коллектор отепленной воды.

непосредственно в бунте по методу инж. В. А. Бобкова. Лед намораживают на железо­бетонной площадке в виде бунта и укрывают слоем засыпной тепло­изоляции (рис. 23.1).

Основным недостатком систем с водяным охлаждением является их громоздкость. Так, для установки кондиционирования воздуха, предназначенной для работы в течение 100 летних дней по 8 ч со средней производительностью 230 кВт, требуется наморозить в течение зимы бунт объемом 2200 м³, для размещения которого требуется площадка размером 20 ´ 60 м. Разместить такую площадку не всегда возможно как в связи с большой занимаемой площадью, так и по архитектурным соображениям. Поэтому такие установки применяют в основном для
технологического кондиционирования воздуха, например на молокозаводах.

Применение артезианской и грунтовой вод. Другим естественным источником холода, значительно более широко применяемым в СКВ, служит артезианская и грунтовая вода.

Возможность использования артезианских, и грунтовых вод для этих целей определяется водоносностью почвенных горизонтов, температурой воды, ее химическим и бактериальным составом, жесткостью и пр. Из перечисленных свойств температура является основным фактором при решении вопроса о пригодности артезианских и грунтовых вод для применения в СКВ, поскольку для осуществления заданного процесса охлаждения и осушения воздуха температура точки росы воздухоохладителя должна быть достаточно низкой. Поэтому артезианская вода должна быть тем холодней, чем более низкая температура должна поддерживаться в кондиционируемом помещении и чем большей является нагрузка на систему по скрытой теплоте (от влагопритоков). Так, для местности с расчетной температурой наружного воздуха 35° С и относительной влажностью 35 — 40% в жилых и общественных зданиях поддерживают температуру около 27° С при относительной влажности 50 —55%. При обычных соотношениях тепло-
и влагопритоков (т.е. нагрузок по явной и скрытой теплоте) температура воздуха на выходе из воздухоохладителя должна быть около 15° С, что достигается применением воды, начальная температура которой 11 — 12° С.

Если же расчетная температура наружного воздуха 27 — 28° С
при относительной влажности 45 — 50%, то в зданиях поддерживают температуру 24° С при влажности 50 — 55%. Необходимая температура точки росы на выходе из воздухоохладителя должна быть снижена до 11 — 12° С. Для этих условий вода с начальной температурой 11 — 12° С, которую мы раньше считали пригодной, является слишком теплой, В этом случае необходима вода с температурой не выше 9° С. Даже незначительное повышение начальной температуры воды приведет к резкому ухудшению влажностного режима внутри помещения. Это относится главным образом к помещениям с высокой удельной нагрузкой по скрытой теплоте (с большими влаговыделениями) — театрам, кинотеатрам, залам заседаний, торговым залам ресторанов и т. п.

При использовании в качестве воздухоохладителя форсуночной камеры, где вода непосредственно контактирует с воздухом, арте­зианская вода должна быть питьевого качества. Высокое содержа­ние в воде соединений железа недопустимо, так как в присутствии воздуха закись железа осаждается в большом количестве, что при­водит к быстрому засорению распылительных форсунок и трубопро­водов.

Необходимость применять только воду питьевого качества заставляет бурить глубокие скважины несмотря на то, что чем глубже скважина, тем она дороже и тем выше температура получаемой артезианской воды. Вторым недостатком схем с использованием артезианской воды в форсуночной камере является очень большой расход воды на каждый киловатт холодопроизводительности, так как подогрев воды в форсуночной камере небольшой (2 — 4° С). Так, в СКВ кинотеатра на 3000
посадочных мест, расположенного в центре Москвы, холодонагрузка составляет около 1000 кВт; при этом объемный расход артезианской воды должен быть равен 300 — 350 м³/ч, что связано с необходимостью бурения трех скважин на расстоянии 250 — 300 м друг от друга. Очень высокая стоимость такой СКВ, а также техническая трудность размещения скважин очевидны.

Удешевление системы может быть достигнуто только за счет меньшего потребления артезианской воды при прохождёнии через воздухоохладитель. Этому условию отвечают воздухоохладители поверхностного типа, в которых вода может подогреваться на 8 — 10° С и более. Для этого теплообменник должен иметь большую глубину, чем обычно. Поскольку в поверхностном воздухоохладителе нет непосредственного контакта воздуха с водой, то вода необязательно должна быть питьевого качества, лишь бы температура была достаточно низкой. Это позволяет
использовать в СКВ грунтовые воды, залегающие на небольшой глубине, воды горных рек и т. п.

Так как в крупных СКВ обычно невозможно получить достаточное количество артезианской воды низкой температуры чтобы полностью удовлетворить потребность в холоде, широкое распространение получили комбинированные системы, где наряду с артезианской водой используются холодильные установки. Эти системы можно подразделить на две основные группы: системы с предварительным охлаждением воздуха и системы с предварительным охлаждением артезианской воды из скважин.

В системах с предварительным охлаждением воздуха артезианская вода используется в воздухоохладителе первой ступени, а во второй ступени используется воздухоохладитель непосредственного охлаждения либо воздухоохладитель, питаемый искусственно охлажденной водой или рассолом (рис 23.2, а). Эту систему применяют в тех случаях, когда располагают небольшим количеством артезианской воды достаточно низкой температуры. Эту воду, нагретую в первой ступени охлаждения воздуха целесообразно использовать еще раз, например для охлаждения конденсаторов холодильных машин, после чего она может быть сброшена в канализацию или обратно в грунт (в водоносный слой).

Рис. 23. 2. Схемы использования артезианской воды в СКВ:

А — с предварительным охлаждением воздуха; б — с предварительным охлаждением артезианской воды; 1 — артезианская скважина; 2 — воздухоохладитель предварительного охлаждения; 3 — бак артезианской воды; 4 — центробежный насос; 5 — компрессорно конденсаторный агрегат; 6 — диффузионная скважина; 7 — канализационный коллектор; 8 — испарительно-ресиверный агрегат; 9 — основной воздухоохладитель.

Для того чтобы как можно полнее использовать охлаждающую способность артезианской воды, после первой ступени охлаждения вода поступает не непосредственно в конденсатор, где может быть подогрета только на 4 — 5° С, а в промежуточный бак, куда также сливают основную часть отепленной воды после конденсатора. В ре­зультате смешения обоих потоков артезианская вода нагревается на 20 — 25° С, а конденсаторная вода охлаждается на 4 — 5^о С, после чего смесь самостоятельным насосом направляется в конденсатор для его охлаждения.

Если в распоряжении имеется достаточно большое количество артезианской воды, но сравнительно высокой температуры, следует применить схему с предварительным охлаждением артезианской воды (рис 23.2, б).

Так, если на каком-нибудь объекте с расчетными климатическими параметрами Московской области (t_н = 28°С, φ_н = 40%) есть в достаточном количестве артезианская вода температурой 11° С, не­пригодная для прямого использования в кондиционере, ее можно предварительно охладить на 4° С с помощью холодильных машин, затем направить в поверхностный воздухоохладитель, где она нагре­вается на 8° С, после чего, как и в предыдущем случае, использовать для охлаждения конденсатора. При этом применение схемы с баком конденсаторной воды уже не может уменьшить расход артезианской воды, поскольку он определяется потребностью кондиционера в холодной воде. Поэтому артезианскую воду после кондиционера под остаточным давлением пропускают через конденсатор и сбрасывают в диффузионную скважину или в канализацию.

В указанной системе производительность холодильной станции не зависит от холодонагрузки на СКВ, а определяется только тем, на сколько градусов необходимо охладить артезианскую воду для должного осушения воздуха.

Артезианская вода, используемая в комбинированных схемах, не должна быть слишком жесткой, так как при жесткости свыше 20 ед. происходит засорение трубок конденсаторов осаждающимися солями, что вызывает повышение температуры конденсации. Схема циркуляции артезианской воды по возможности должна быть замкнутой, без раз­рыва струи после кондиционеров и после конденсаторов холодильных машин.

В случае применения сборных баков для холодной артезианской воды их вместимость следует принимать из расчета автоматического включения насосов не более 6 раз в час.

Применение холодильных машин. В качестве источника холода в СКВ применение холодильных машин может быть рекомендовано в следующих случаях: при отсутствии естественных источников холода, если система с естественными источниками холода из за местных условий оказывается дороже системы с искусственным охлаждением; если для СКВ требуется хладоноситель с более низкой температурой, чем от естественных источников холода.

В установках производительностью до 350 кВт рекомендуется применять систему с непосредственным охлаждением воздуха в воздухо­охладителях поверхностного типа. По этой схеме каждый кондиционер работает совместно с индивидуальным холодильным агрегатом (рис. 23.3). В качестве хладагента применяют R12, R22 или R502. При необходимости поддержания температуры охлаждаемого воздуха с большой точностью при­меняют компрессорно-конденсаторные агрегаты с холодопроизводительностью, регулируемой по температуре воздуха за воздухоохладителем.

Применение систем непосредственного охлаждения позволяет создавать компактные установки, так как при этом не используются баки, насосы, водяные и рассольные трубопроводы.

При проектировании систем с не­посредственным охлаждением необходимо соблюдать следующие требования каждый компрессорно-конденсаторный агрегат с воздухоохладителем или группой воздухоохладителей, присоединяемых к данному агрегату, должен представлять собой отдельную холодильную машину, не сообщающуюся с другими машинами; компрессорно-конденсаторные агрегаты должны размещаться на расстоянии не более 10 м от воздухоохладите­лей; в холодильной машине и аппаратах, обслуживающих данное помещение, должно содержаться не более 0,5 кг холодильного агента R12 или R22 на 1 м³ помещения.

Рис. 23.3. Схема непосредственного охлаждения воздуха с помощью хладонового

воздухоохладителя:

компрессорно конденсаторный агрегат, 2 — хладоновый воздухоохладитель, 3 — терморегулирующий вентиль, 4 — блок автоматического регулирования холодопроизводительности.

Рис. 23.4. Схемы присоединения воздухоохладителей к линиям холодоснабжения

А — с помощью индивидуального насоса и трехходового смесительного клапана, б — с помощью индивидуального насоса и обратного клапана, в — с помощью индивидуального насоса и промежуточного теплообменника, г — непосредственное присоединение к линиям с помощью трехходового смесительного клапана, д — не­посредственное присоединение к линиям с помощью пропорционального регулирующего клапана.

Холодоснабжение нескольких удаленных друг от друга кондиционеров осуществляют с помощью промежуточного хладоносителя, охлаждаемого в центральных холодильных станциях.

Вид промежуточного хладоносителя выбирают в зависимости от требуемой температуры: при температуре 2°С и выше применяют воду, а при более низких температурах — различные рассолы (например, водные растворы хлористого кальция и хлористого натрия и этиленгликоля).

Наибольшее распространение для охлаждения воды и рассола в СКВ нашли компрессионные холодильные машины. Аммиачные холодильные машины применяют только для СКВ производственных помещений. В остальных случаях при этом холодильные станции обычно размещают в отдельно стоящих зданиях или специально выделенных помещениях а систему холодоснабжения проектируют так, чтобы вода, охлажденная в аммиачных испарителях, не имела контакта с охлаждаемым воздухом. В целях уменьшения затрат аппараты аммиач­ных холодильных машин размешают на открытых площадках рядом с компрессорными отделениями.

Для холодоснабжения СКВ жилых и общественных зданий при­меняют только хладоновые холодильные машины.

Непосредственно в кондиционируемых помещениях устанавливают только машины, встроенные в автономные кондиционеры. В остальных случаях холодильное и вспомогательное оборудование распо­лагают в отдельных помещениях. Холодильные станции производи­тельностью до 700 кВт размещают в подсобных помещениях, однако при этом над перекрытием не должно быть массового скопления людей. Холодильные станции производительностью более 700 кВт размещают в специальных пристройках к обслуживаемым зданиям или в подвальных и цокольных этажах, вынесенных из-под контура здания.

Рекомендации по проектированию центральных холодильных станций см. в § 13.3.

Схему снабжения кондиционеров холодной водой или рассолом выбирают в зависимости от типа воздухоохладителя (оросительный или поверхностный), способа его присоединения к линиям холодоносителя, удаленности кондиционеров от холодильной станции и расположения по этажам здания.

Присоединение камеры орошения с помощью индивидуального циркуляционного насоса и трехходового смесительного клапана к линии хладоносителя показано на рис. 23.4. Вода из поддона поступает к трехходовому клапану, смешивается с холодной водой, поступающей из холодильной станции, и подается насосом к форсункам. Соотношение количества рециркуляционной и холодной воды изменяется по сигналу терморегулятора, датчик которого установлен за камерой орошения. Недостатком схемы является неустойчивая работа смесительного кла­пана, вызванная тем, что смешиваемые потоки поступают в клапан с разными давлениями. Поэтому в настоящее время широко применяется схема, показанная на рис, 23.4,б. Количество поступающей воды регулируется проходным клапаном; для предотвращения попадания холодной воды в поддон на рециркуляционной линии установлен обратный клапан.

Характерной особенностью схем (см. рис. 23.4, а, б, в) является разрыв струи после форсунок и вследствие этого возврат отепленной воды в холодильную станцию по самотечным трубопроводам. Для сбора отепленной воды на станции устанавливают открытые баки, которые должны быть заглублены по отношению к уровню поддонов камер орошения.

Применяют две схемы холодоснабжения по разомкнутой схеме цир­куляции хладоносителя: одноконтурную и двухконтурную (см. § 13.3.). Система холодопроводов значительно упрощается и удешевляется, если применить замкнутую схему циркуляции хладоносителя, например, с использованием воздухоохладителей поверхностного типа (рис. 23.4, г, д).