Судовая система комфортного кондиционирования воздуха с использованием жидкостных контактных аппаратов и озонирования

Полезная модель относится к системам комфортного кондиционирования воздуха и предназначена для комплексной обработки воздуха в судовых помещениях.

Предлагаемая судовая система комфортного кондиционирования воздуха содержит:

- блок подготовки воды, включающий насос, озонатор, контактный фильтр, где происходит очистка воды от механических примесей и обеспечивается необходимое время контакта с озоном, синтезированным в озонаторе, холодильную машину и теплонагреватель, служащие для придания воде требуемой температуры;

- блок комплексной обработки воздуха, состоящий из вентилятора, жидкостного контактного аппарата, где происходит комплексная обработка кондиционируемого воздуха, и каплеоотделителя;

- блок осушения воздуха, имеющий в своем составе циклонно-пенный абсорбер для осушения воздуха, циклонно-пенный десорбер для восстановления сорбционной емкости осушающего раствора, подогревателя и охладителя раствора.

Комплексная обработка кондиционируемого воздуха основана на непосредственном контакте его с озонированной водой в циклонно-пенном аппарате. В результате такой обработки происходит обеззараживание, насыщение кислородом, ионизация и дезодорация кондиционируемого воздуха, что существенно повышает комфортабельность обитания на судах. Высокая эффективность тепло- массообменных процессов, протекающих в контактном аппарате в составе судовой СКВ, позволяет существенно снизить энергоемкость системы в целом.

Полезная модель относится к системам комфортного кондиционирования воздуха и предназначена для комплексной обработки воздуха в судовых помещениях.

Одним из важнейших показателей обитаемости является микроклиматическое условие в служебных, жилых и общественных помещениях, обеспечиваемое судовыми системами кондиционирования воздуха (СКВ). Типичными для судов внутреннего и смешанного «река-море» плавания являются неавтономные СКВ с частичной рециркуляцией кондиционируемого воздуха и имеющие в своем составе поверхностные теплообменные аппараты. В настоящее время в связи с введением в действие стандартов ISO ужесточены требования к экологической безопасности и условиям обитаемости судов. Большинство применяющихся на судах СКВ по ряду принципиальных показателей, например, аэроионному составу кондиционируемого воздуха и степени его вторичной загрязненности, не позволяют даже частично удовлетворить новые требования. В значительной степени это обусловлено рядом характерных для существующих СКВ недостатков, главными из которых является высокая энергоемкость систем и отсутствие в них какого-либо дезинфектанта для обеззараживания кондиционируемого воздуха.

Действительно, потребление электроэнергии современными судовыми СКВ доходит до 25% совокупной мощности судовой электростанции. Во многом это связано с применением в существующих СКВ чрезвычайно громоздких и энергоемких поверхностных теплообменных аппаратов, а также низкой степени рециркуляции воздуха (до 30%).

Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков.

Технический результат полезной модели состоит в снижении энергоемкости системы и повышение качества кондиционируемого воздуха в результате его комплексной обработки.

Указанный технический результат достигается значительной интенсификацией процессов тепломассообмена путем замены малоэффективных, морально и физически устаревших поверхностных теплообменных аппаратов на более современные контактные, а также комплексной обработки воздуха.

Из всех контактных теплообменных аппаратов успешные испытания на судах прошли лишь два типа - камеры орошения и циклонно-пенные аппараты (ЦПА) различного конструктивного исполнения. Пенные аппараты при этом показали лучшие результаты, что является следствием более значительного развития контактирующей поверхности на границе раздела фаз (воздух - промывная среда). Широкое внедрение на судах СКВ с контактными теплообменными аппаратами сдерживается рядом объективных факторов, в основном, экономического характера. Существуют и чисто технологические сдерживающие факторы, к которым в первую очередь нужно отнести необходимость включения в состав СКВ собственной системы обработки воды, работающей по рециркуляционной схеме. Дело в том, что для эффективной работы контактных теплообменных аппаратов необходима вода только питьевого качества и в довольно больших объемах. Использование для этих целей питьевой воды из судовой водопроводной системы сопряжено с большими энергетическими затратами на постоянный ее нагрев/охлаждение при тепловлажностной обработке воздуха в контактной камере кондиционера. Наличие же в составе СКВ собственной системы обработки воды не только позволяет эффективно использовать контактные теплообменные аппараты, но и делает возможным применение в современных судовых СКВ экологически чистых методов химической и бактерицидной обработки воздуха. Таким методом, как наиболее

эффективным, следует считать обработку воздуха озонированной водой. Обрабатываемый таким образом воздух насыщается озоном, что является залогом его высоких потребительских свойств.

Помимо обеззараживающего эффекта обрабатываемый воздух еще обогащается озоном и кислородом. Это позволяет избавиться от основного недостатка рециркуляционного воздуха - уменьшения по сравнению с естественным фоном концентрации озона и увеличения концентрации двуокиси углерода. Предлагаемая СКВ позволяет увеличить степень рециркуляции кондиционируемого воздуха до 70%, а приток свежего воздуха уменьшить на 40%.

Немаловажным фактором комфортного нахождения экипажей и пассажиров в судовых помещениях является степень ионизации воздуха. Известно, что легкие отрицательные ионы (аэроионы) оказывают положительное действие на здоровье человека, а деионизированный воздух, напротив, отрицательно сказывается на самочувствии и увеличивает общую заболеваемость. При обогащении кондиционируемого воздуха озоном происходит поддержание и сохранение числа легких аэроионов за счет способности озона образовывать легкие отрицательные ионы в процессе перезарядки и уменьшения количества тяжелых ионов. Данное свойство озона может быть использовано во всех известных схемах СКВ с традиционной технологией кондиционирования, где содержание первичных легких ионов в воздухе снижается в (6...10) раз. Таким образом, применение озонных технологий для повышения степени ионизации кондиционируемого воздуха при наличии большого количества обслуживаемых помещений также следует считать наиболее рациональным и оправданным направлением повышения эффективности судовых СКВ.

Еще одним положительным свойством озона является то, что он активно вступает в реакцию с ароматическими соединениями с разрушением ароматического ядра. Даже при очень незначительной концентрации озона воздух в помещении становится приятным и свежим.

К широкому внедрению озонных технологий в технику кондиционирования предрасполагает и экологическая чистота озона. В отличие от других окислителей озон в процессе реакций разлагается на молекулярный и атомарный кислород и предельные окислы. Все эти продукты, как правило, не загрязняют окружающую среду и не приводят к образованию токсичных и канцерогенных веществ, чего нельзя сказать о других известных дезинфектантах.

Представленная схема может быть использована не только для комфортного кондиционирования воздуха в жилых и общественных судовых помещениях. Благодаря ряду принципиально новых технологических и конструктивных решений она с успехом может применяться также для комфортно-технического и технического кондиционирования воздуха в помещениях жилых, общественных и производственных зданий и сооружений.

Принципиальная схема системы кондиционирования воздуха пояснена чертежом (фиг.1).

Работает установка следующим образом. Атмосферный воздух, смешиваясь с рециркуляционным воздухом из помещений, нагнетается вентилятором 1 в центральный ЦПА. В ЦПА кондиционируемый воздух подвергается тепловой обработке, бактерицидной очистке, ионизации, дезодорации и насыщается кислородом с одновременным снижением концентрации углекислого газа СО ₂. Данная схема судовой СКВ имеет собственную замкнутую систему обработки воды, состоящую из озонатора 12, контактного фильтра 13 и насоса 14. После центрального ЦПА вода при помощи насоса 14 подается в контактный фильтр 13, где происходит очистка воды от механических примесей и обеспечивается необходимое время контакта с озоном, синтезированным в озонаторе 12. В результате такого контакта вода насыщается озоном и осуществляется ее бактерицидная очистка. Далее вода проходит через подогреватель 3 и охладитель 4, в котором в зависимости от режима работы СКВ обеспечивается

дополнительный нагрев или охлаждение воды. Затем подготовленная вода вновь поступает в центральный ЦПА, где происходит комплексная обработка кондиционируемого воздуха. В каплеотделителе 6 кондиционируемый воздух освобождается от капельной жидкости. После обработки в центральном ЦПА 2 воздух имеет высокие значения относительной влажности (90...95)%. Влажный воздух поступает в циклонно-пенный абсорбер 7, где он осушается раствором соли хлористого кальция СаСl₂ до необходимого значения влажности =(40...60)%. С течением времени раствор обводняется и ухудшает свои абсорбционные свойства. Восстановление этих свойств осуществляется в узле регенерации. На регенерацию сорбент поступает из бака 9 через подогреватель раствора 10 в циклонно-пенный десорбер 11, в котором происходит непосредственный контакт подогретого раствора с атмосферным воздухом. В результате такого контакта за счет разности парциальных давлений паров воздуха и раствора влага передается от раствора к воздуху, и концентрация раствора CaCl₂ повышается. Восстановленный раствор охлаждается в охладителе 8 и вновь поступает на осушку воздуха в абсорбер. Итак, сорбент постоянно циркулирует с определенной скоростью между двумя сорберами, образуя единый процесс - «абсорбция - десорбция».

Таким образом, данная судовая СКВ имеет в своем составе 3 ЦПА и собственную систему обработки воды озоном и фильтрацией, что позволяет обеспечить комплексную обработку кондиционируемого воздуха, после которой качественные показатели его удовлетворяют современным требованиям отечественных и зарубежных стандартов. Кроме этого, эффективное протекание тепло-массообменных процессов в ЦПА с одновременным обеззараживанием воздуха позволяет значительно повысить степень рециркуляции воздуха (до 70%) что уменьшает энергопотребление системы в среднем на 32% по сравнению с применяемыми на сегодняшний день судовыми СКВ.

Судовая система комфортного кондиционирования воздуха, содержащая последовательно соединенные трубопроводами блок озонирования, блок комплексной обработки воздуха и блок осушения воздуха, отличающаяся тем, что она снабжена собственной замкнутой системой обработки воды озоном, состоящей из озонаторной станции и блоков подогрева/охлаждения воды, наличием центрального циклонно-пенного аппарата, в котором осуществляется комплексная обработка кондиционируемого воздуха, а также блоком осушения воздуха, состоящего из циклонно-пенного абсорбера, циклонно-пенного десорбера, нагревателя и охладителя абсорбирующего раствора.