Система кондиционирования
Предлагаемое техническое решение относится к системам кондиционирования воздуха, преимущественно с использованием сжатого воздуха. Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является обеспечение потребителей в энергоносителях, повышение энергетической эффективности и расширение функциональных возможностей путем обеспечения потребителей холодом. Для этого система кондиционирования, содержащая камеру орошения, каплеотделитель, циркуляционный насос, калорифер и вентилятор приточного воздуха, дополнительно снабжена компрессором, водо-воздушным теплообменником, первым и вторым воздухо-воздушными теплообменниками, теплообменником-утилизатором дымовых газов, камерой сгорания, расширительной машиной, генератором, вентилятором вытяжного воздуха, циркуляционным насосом расходного бака.
Предлагаемое техническое решение относится к системам кондиционирования воздуха, преимущественно с использованием сжатого воздуха.
Известна система кондиционирования воздуха (СКВ) с автоматическим регулированием тепловлажностного состава приточного воздуха (см. патент Российской Федерации №2031318, МПК F 24 F 3/06, 11/04 - /1/), содержащая канал наружного воздуха, камеру орошения с циркуляционным насосом, трехходовым клапаном водяного контура, терморегулятор точки росы, теплообменники второго подогрева, прямую и обратную линии теплосети, регулирующие клапаны, подогреватель, вытяжной вентилятор, рециркуляционный и сбросный воздушные каналы, трубопроводы подпитки, циркуляции, нагнетания и перелива.
Однако, данная установка реализует недостаточно эффективную с энергетической точки зрения схему. Большая часть тепла тратится на подогрев воздуха в подогревателе.
Наиболее близкой по технической сути и достигаемому результату является установка для подогрева воздуха в зимний период, включающая камеру орошения с водораспылительным устройством вверху, отделителем льда и растеплительным устройством внизу, вентилятор и калорифер в вентиляционном канале, размещенном после камеры орошения по ходу движения воздуха, входной патрубок над распылительным устройством, рециркуляционный насос на трубопроводе, связывающем низ камеры орошения и водораспределительное устройство, причем растеплительное устройство выполнено в виде теплообменника с автономным устройством тепла, а над распылительным устройством размещен каплеотделитель, при этом в качестве распылительного устройства используются широкофакельные форсунки (см. патент Российской Федерации №2030690, МПК F 24 F 3/14, опубл. в 1995 году).
Однако данная установка не реализует энергетический потенциал вытяжного воздуха и превращает электроэнергию в тепловую - в растеплительном устройстве, что не является энергетически эффективным решением.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является обеспечение потребителей в энергоносителях, повышение энергетической эффективности и расширение функциональных возможностей путем обеспечения потребителей холодом.
Указанный технический результат достигается тем, что известная система кондиционирования, содержащая камеру орошения, каплеотделитель, циркуляционный насос, калорифер и вентилятор приточного воздуха, дополнительно снабжена компрессором, водо-воздушным теплообменником, первым и вторым воздухо-воздушными теплообменниками, теплообменником-утилизатором дымовых газов, камерой сгорания, расширительной машиной, генератором, вентилятором вытяжного воздуха, циркуляционным насосом расходного бака, причем выход компрессора подключен по тракту сжатого воздуха к входу водо-воздушного теплообменника, выход которого подключен к входу теплообменника утилизатора, а выход теплообменника-утилизатора, подключен к входу камеры сгорания, выход которой связан с входным патрубком расширительной машины, выходной патрубок которой связан по газовому тракту с теплообменником-утилизатором, а выход теплообменника-утилизатора связан со вторым воздухо-воздушным теплообменником и далее с вентилятором вытяжного воздуха, причем водо-воздушный теплообменник по водяному контуру связывает расходный бак, циркуляционный насос и калорифер, выход которого связан с камерой орошения, причем выход камеры орошения по водяному тракту связан с циркуляционным насосом камеры орошения, выход которого подключен к расходному баку, причем вход камеры орошения по воздушному тракту связан с окружающей средой, а выход - с входом калорифера через каплеотделитель, причем выход калорифера по воздушному тракту связан с первым воздухо-воздушным теплообменником, который связан с окружающей средой через второй воздухо-воздушный теплообменник, при этом второй воздухо-воздушный теплообменник связан с первым воздухо-воздушным теплообменником и с вентилятором приточного воздуха.
На чертеже представлена принципиальная схема системы кондиционирования с использованием сжатого воздуха.
Система кондиционирования содержит компрессор 1, водо-воздушный теплообменник 2, теплообменник-утилизатор дымовых газов 3, камеру сгорания 4, расширительную машину 5, расходный бак 6, калорифер 7, камеру орошения 8, циркуляционный насос расходного бака 9, циркуляционный насос 10, первый воздухо-воздушный теплообменник 11, второй воздухо-воздушный теплообменник 12, вентилятором вытяжного воздуха 13, вентилятор приточного воздуха 14, генератор 15 каплеотделитель 16, причем выход компрессора 1 подключен по тракту сжатого воздуха к входу водо-воздушного теплообменника 2, выход которого подключен к входу
теплообменника-утилизатора 3, а выход теплообменника-утилизатора, подключен к входу камеры сгорания 4, выход которой связан с входным патрубком расширительной машины 5, выходной патрубок которой связан по газовому тракту с теплообменником-утилизатором 3, а выход теплообменника-утилизатора связан со вторым воздухо-воздушным теплообменником 12 и далее с вентилятором вытяжного воздуха 13, причем водо-воздушный теплообменник 2 по водяному контуру связывает расходный бак 6, циркуляционный насос расходного бака 9 и калорифер 7, выход которого связан с камерой орошения 8, причем выход камеры орошения по водяному тракту связан с циркуляционным насосом 10, выход которого подключен к расходному баку 6, причем вход камеры орошения по воздушному тракту связан с окружающей средой, а выход - с входом калорифера 7 через каплеотделитель 16, причем выход калорифера по воздушному тракту связан с первым воздухо-воздушным теплообменником 11, который связан с окружающей средой через второй воздухо-воздушный теплообменник 12, при этом второй воздухо-водушный теплообменник 12 связан с первым воздухо-воздушным теплообменником 11 и с вентилятором приточного воздуха 14.
Предлагаемая система кондиционирования с использованием сжатого воздуха работает следующим образом:
В системе кондиционирования циркулируют три потока: водяной, вентиляционный, сжатый воздух.
Поток сжатого воздуха. Атмосферный воздух, сжимаясь в компрессоре 1 с любым механическим приводом, нагревается и попадает в водо-воздушный теплообменник 2, где отдает свое тепло водяному контуру. Затем сжатый воздух попадает в теплообменник-утилизатор дымовых газов 3, где нагревается уходящими газами после расширительной машины 5. Нагрев сжатого воздуха до заданной температуры осуществляется в камере сгорания 4. Продукты сгорания попадают в расширительную машину 5, производящую механическую энергию (электроэнергию при использовании генератора 15). Тепло отходящих газов утилизируется в теплообменнике 3. Затем дымовые газы направляются в вентиляционный канал, где смешиваются с вентиляционным выбросом.
Водяной тракт. Вода из расходного бака 6 с помощью циркуляционного насоса расходного бака 9 поступает в водо-воздушный теплообменник 2 и, нагреваясь, направляется в калорифер 7, причем тепло водяного контура идет на подогрев и досушку приточного воздуха. После калорифера 7 охлажденная вода распыляется в камере
орошения 8, где осуществляется подогрев приточного воздуха и его увлажнение. Затем вода циркуляционным насосом 10 возвращается в расходный бак 6.
Тракт приточного воздуха. Атмосферный воздух поступает в камеру орошения 8, где нагревается и увлажняется. Затем этот воздух попадает в калорифер 7, где происходит дальнейший нагрев и досушка. После этого воздух попадает в первый воздухо-воздушный теплообменник 11, играющий роль доводчика (нагрев/охлаждение) с последующим смешением с вторичным потоком приточного воздуха.
Отличительной особенностью данного цикла является наличие вторичного тракта приточного воздуха. Атмосферный воздух направляется во второй воздухо-воздушный теплообменник 12, где нагревается за счет теплообмена со смесью вентиляционного выброса и потока отходящих от расширительной машины газов. Поток вентиляционного выброса и отходящих газов инициируется вентилятором вытяжного воздуха 13.
Смесь первичного и вторичного воздуха после первого воздухо-воздушного теплообменника 11 вентилятором приточного воздуха 14 подается в систему вентиляции.
Применение в системе кондиционирования компрессора позволяет использовать эффект теплового насоса.
Применение в системе кондиционирования водо-воздушного теплообменника позволяет перевести тепло на более удобный теплоноситель - воду и использовать его в камере орошения и калорифере.
Применение в системе кондиционирования воздухо-воздушного теплообменника Позволяет использовать энергетический потенциал смеси потока вентиляционного выброса и уходящих газов после турбины.
Применение в системе кондиционирования второго воздухо-воздушного теплообменника позволяет довести приточный воздух СКВ до требуемых параметров.
Применение в системе кондиционирования теплообменника-утилизатора дымовых газов позволяет снизить расход топлива в камере сгорания.
Применение в системе кондиционирования камеры сгорания позволяет форсировать газовую турбину.
Применение в системе кондиционирования расширительной машины позволяет получить механическую работу.
Применение в системе кондиционирования генератора позволяет преобразовать механическую энергию в электрическую.
Применение в системе кондиционирования вентилятора вентиляционного выброса обеспечивает гидравлический режим воздуховодов вентиляционного выброса СКВ.
Применение в системе кондиционирования циркуляционного насоса расходного бака обеспечивает циркуляцию жидкости в водяном контуре.
В случае необходимости обеспечения потребителя холодом, система может быть трансформирована. Схема может быть модернизирована за счет исключения из схемы теплообменника-утилизатора дымовых газов 3 и камеры сгорания 4 с помощью байпасных линий. Таким образом, воздух после расширительной машины 5 подается потребителю.
Причем, тепло в схему может поступать не только от сжатого воздуха, но и от любого другого источника.
Использование предлагаемой системы кондиционирования с использованием сжатого воздуха позволит обеспечить потребности в кондиционированном воздухе при уменьшении энергетических затрат.
Технический результат, достигаемый при реализации предлагаемой системы кондиционирования с использованием сжатого воздуха, заключается в возможности использования различных механических приводов, в том числе и с использованием нетрадиционных и возобновляемых источников энергии и обеспечении потребностей в кондиционированном воздухе при уменьшении энергетических затрат.
Система кондиционирования, содержащая камеру орошения, каплеотделитель, циркуляционный насос, калорифер и вентилятор приточного воздуха, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена компрессором, водо-воздушным теплообменником, первым и вторым воздухо-воздушными теплообменнками, теплообменником-утилизатором дымовых газов, камерой сгорания, расширительной машиной, генератором, вентилятором вытяжного воздуха, циркуляционным насосом расходного бака, причем выход компрессора подключен по тракту сжатого воздуха к входу водо-воздушного теплообменника, выход которого подключен к входу теплообменника утилизатора, а выход теплообменника-утилизатора подключен к входу камеры сгорания, выход которой связан с входным патрубком расширительной машины, выходной патрубок которой связан по газовому тракту с теплообменником-утилизатором, а выход теплообменника-утилизатора связан со вторым воздухо-воздушным теплообменником и далее с вентилятором вытяжного воздуха, причем водо-воздушный теплообменник по водяному контуру связывает расходный бак, циркуляционный насос и калорифер, выход которого связан с камерой орошения, причем выход камеры орошения по водяному тракту связан с циркуляционным насосом, выход которого подключен к расходному баку, причем вход камеры орошения по воздушному тракту связан с окружающей средой, а выход - с входом калорифера через каплеотделитель, причем выход калорифера по воздушному тракту связан с первым воздухо-воздушным теплообменником, который связан с окружающей средой через второй воздухо-воздушный теплообменник, при этом второй воздухо-воздушный теплообменник связан с первым воздухо-воздушным теплообменником и с вентилятором приточного воздуха.
