Способ кондиционирования воздуха тепловлагонапряженных помещений

Изобретение предназначено для кондиционирования воздуха и может быть использовано при кондиционировании промышленных предприятий. Способ кондиционирования воздуха теплонапряженных и тепловлагонапряженных помещений заключается в том, что смешивают наружный и внутренний воздух в холодное время с переменным количественным соотношением, в теплое время с постоянным соотношением, осуществляют смешение в холодное время года до температуры смеси, равной температуре приточного воздуха. В теплое время года осуществляют охлаждение наружного воздуха до температуры внутреннего воздуха, его изотермическое смешение с внутренним и последующее охлаждение смеси до температуры приточного воздуха. Изобретение обеспечивает более точное поддержание влажности в помещениях в теплое время и уменьшение расхода холода на охлаждение смеси воздуха. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способам кондиционирования воздуха и может быть использовано при кондиционировании воздуха в тепловлагонапряженных помещениях пищевых предприятий, в частности в помещениях для производства и тепловой обработки мясных продуктов на мясоперерабатывающих предприятиях и помещениях предприятий других отраслей промышленности.

Известен способ кондиционирования [Патент RU №2129242 от 14.07.98 г. «Способ кондиционирования теплонапряженных помещений», 6 F24F 3/00].

Способ предусматривает в теплое время года смешение наружного и внутреннего воздуха в постоянном количественном соотношении [1]. При этом предусмотрена подача минимального количества наружного воздуха, соответствующего санитарной норме. Полученная смесь воздуха охлаждается до температуры приточного воздуха, подаваемого в помещение.

Способ отличается повышенным расходом холода на охлаждение смеси воздуха. Кроме того, способ имеет недостаток, заключающийся в том, что не позволяет поддерживать в допустимых пределах влажностный режим в помещениях при повышенной относительной влажности наружного воздуха. Это объясняется тем, что температура охлаждающей поверхности воздухоохладителей, в которых осуществляют охлаждение смеси воздуха, принимают с учетом температуры точки росы приточного воздуха. Обычно температуру охлаждающей поверхности воздухоохладителей принимают на 1-2°С ниже температуры точки росы приточного воздуха При таком способе охлаждения в случаях, когда относительная влажность наружного воздуха выше относительной влажности внутреннего воздуха (ϕ_нар>ϕ_в), в помещении устанавливается относительная влажность, по крайней мере, на 10% больше расчетной внутренней.

Для более точного поддержания относительной влажности в помещениях в теплое время года и уменьшения расхода холода на охлаждение смеси воздуха предлагается также, как и в вышеназванном патенте, осуществлять смешение наружного и внутреннего воздуха в постоянном количественном соотношении, но предварительно предусмотреть охлаждение наружного воздуха до температуры внутреннего воздуха, затем выполнить смешение охлажденного наружного воздуха с внутренним при постоянной температуре (изотермическое смешение) и охлаждение смеси до температуры приточного воздуха с последующей подачей охлажденной смеси в помещение. Охлаждение наружного воздуха и охлаждение его смеси с внутренним предусмотрено в воздухоохладителях, температура охлаждающей поверхности которых ниже на 1-2°С температуры точки росы наружного воздуха. Температура точки росы наружного воздуха соответствует состоянию, когда его температура равна температуре внутреннего воздуха, а относительная влажность равна расчетной относительной влажности для данного климатического района.

Структурная схема устройства для осуществления заявляемого способа кондиционирования воздуха приведена на чертеже. Она состоит из кондиционируемого помещения 1, клапана рециркуляции 2, клапана наружного воздуха 3, воздухоохладителя наружного воздуха 4, смесительной камеры 5, воздухоохладителя смеси воздуха 6, приточного вентилятора 7; УВ - удаляемый воздух; ВВ - внутренний воздух помещения, поступающий на рециркуляцию; НВ - наружный воздух; ПВ - приточный воздух.

Способ осуществляется следующим образом. В холодное время года в смесительную камеру 5 через клапаны 2 и 3 поступают внутренний и наружный воздух с переменным количественным соотношением. Соотношение количеств наружного и внутреннего воздуха зависит от текущего значения температуры наружного воздуха. Чем выше температура наружного воздуха в холодный период года, тем большее количество его используется в смеси. При этом количественное соотношение наружного и внутреннего воздуха изменяется таким образом, чтобы температура смеси оставалась постоянной и равной температуре приточного воздуха. Полученная смесь вентилятором 7 подается в кондиционируемое помещение 1.

В теплое время года способ предусматривает охлаждение постоянного количества наружного воздуха в воздухоохладителе 4. При этом клапан 3 осуществляет подачу наружного воздуха в количестве, соответствующем санитарной норме, необходимой для рабочих и обслуживающего персонала, находящихся в помещении. Охлаждение наружного воздуха предусмотрено при температуре охлаждающей поверхности воздухоохладителя, меньшей температуры точки росы наружного воздуха не более, чем на 1-2°С. При этом температура наружного воздуха равна температуре внутреннего воздуха, а его относительная влажность равна расчетной относительной влажности для данного климатического района. Наружный воздух, охлажденный до температуры внутреннего воздуха, изотермически смешивается с внутренним, поступающим в смесительную камеру 5 через клапан 2. После изотермического смешения (температура охлажденного наружного воздуха равна температуре внутреннего воздуха) смесь воздуха охлаждается в воздухоохладителе 6, температура охлаждающей поверхности которого равна температуре охлаждающей поверхности воздухоохладителя наружного воздуха. Смесь воздуха, охлажденная до температуры приточного воздуха, подается вентилятором 7 в кондиционируемое помещение 1.

В качестве кондиционируемого помещения принято отделение изготовления мясного фарша на мясоперерабатывающем заводе в Москве.

Отделение изготовления мясного фарша характеризуется расчетными параметрами внутреннего воздуха: температура t_в=12±1°С, относительная влажность ϕ_в=70±5% [2, с.3O]. Расчетные параметры наружного воздуха для Москвы: температура t_н.т=28,5°С, энтальпия i_н.т=54 кДж/кг. При этом относительная влажность ϕ_н.т=42%. Температура точки росы наружного воздуха при температуре t_нар.=t_в=12°С и относительной влажности ϕ_н.т=42% равна t_p=0°C. Количество воздуха, подаваемого в отделение изготовления мясного фарша, V=40000 м³/ч. Количество наружного воздуха, подаваемого в теплый период года, V_нар.т=V_сан=4000 м³/ч. Рабочая разность температур Δt_p=3°C. Температура приточного воздуха t_n=9°C. Тепловлажностный коэффициент луча процесса в отделении изготовления мясного фарша ε=5600 кДж/кг.

При охлаждении наружного воздуха от параметров, соответствующих расчетным (t_н.т=28,5°С, i_н.т=54 кДж/кг), до температуры внутреннего воздуха t_в=12°С при температуре охлаждающей поверхности воздухоохладителя, равной - 1°С, получаем, что разность энтальпий наружного воздуха до и после охлаждения составляет

Δi_{нар.охл}=i_н.т-i_{нар.охл}=54-28=26 кДЖ/кг,

где: i_{нар.охл} - энтальпия наружного охлажденного воздуха, кДж/кг.

При изотермическом смешении наружного охлажденного воздуха с внутренним (t_в=12°С, ϕ_в=70%) параметры смеси воздуха до охлаждения равны параметрам: t_см=12°С, ϕ_см=70,5%, i_см=27,73 кДж/кг. Смесь с указанными параметрами охлаждается до температуры t_п=9°C, разность энтальпий смеси воздуха составляет

Δi_см.охл=i_см-i_см.охл=27,73-23,6=4,13 кДж/кг,

где i_см.охл=23,6 - энтальпия охлажденной смеси, кДж/кг (при ϕ_см.охл=80% и t_см.охл=t_п=9°C) [2, с.226].

Учитываем расход наружного воздуха V_нар.т=4000 м³/ч и общий расход воздуха V=40000 м³/ч и определяем максимальный расход холода на обработку воздуха по заявляемому способу кондиционирования

где ρ_н.т=1,148 - плотность наружного воздуха, кг/м³ (при температуре t_н.т=28,5°С и атмосферном давлении Р_б=745 мм рт.ст.),

где ρ_н.m=1,229 - плотность смеси воздуха, кг/м³ (при температуре t_см.охл=t_п=9°С и атмосферном давлении 745 мм рт.ст).

Общий расход холода

Q_общ=89,56 кВт.

Определяем максимальный расход холода при обработке воздуха по способу, заявленному прототипом

где ρ_см=1,21 - плотность смеси воздуха, кг/м³ (при температуре смеси t_см=13,6°C и относительной влажности смеси ϕ_см=65%);

Δi_см.охл - разность энтальпий смеси воздуха до и после охлаждения, кДж/кг;

i_см. - энтальпия смеси воздуха до охлаждения, кДж/кг [2, с.226];

i_см.охл - энтальпия смеси воздуха после охлаждения, кДж/кг.

Расход холода на обработку смеси воздуха по способу, указанному в прототипе, больше, чем аналогичный расход холода в заявляемом способе.

Рассмотрим изменение относительной влажности воздуха в помещении в случае, когда относительная влажность наружного воздуха равна 100%.

В заявленном способе при охлаждении наружного воздуха до температуры t_нар=t_в=12°С и при ϕ_нар=100% энтальпия наружного охлажденного воздуха t_нар.100%=34,5 кДж/кг [2, с.226]. Энтальпия внутреннего воздуха i_в=27,7 кДж/кг. Энтальпия смеси i_см=i_в+0,1*(i_нар.100%-i_в)=27,7+0,1*(34,5-27,7)=28,4 кДж/кг. После охлаждения смеси до t_см.охл=t_п=9°С при температуре поверхности воздухоохладителя t_пов=-1°С находим, что энтальпия охлажденной смеси воздуха t_см.охл=23,5 кДж/кг. После подачи охлажденной смеси воздуха в помещение с учетом луча процесса, имеющего тепловлажностный коэффициент ε=5600 кДж/кг, определяем, что внутри помещения устанавливается относительная влажность, равная 75%. Полученное значение влажности внутреннего воздуха не превышает максимальное допустимое значение влажности в помещении ϕ_в.макс=75%.

При определении относительной влажности воздуха в помещении в случае, когда относительная влажность наружного воздуха равна ϕ_нар=100%, и при обработке воздуха по способу кондиционирования, заявленному по прототипу, выполняют смешение внутреннего воздуха с наружным воздухом, имеющим относительную влажность 100% и энтальпию, соответствующую расчетной. Находят параметры смеси, в состав которой входит 10% наружного и 90% внутреннего воздуха: t_см=12,7°С, i_см=30,3 кДж/кг. После охлаждения до температуры 9°С энтальпия смеси t_см.охл=25 кДж/кг, относительная влажность ϕ_см.охл=83%.

При подаче охлажденной смеси с указанными параметрами в помещении устанавливается относительная влажность ϕ_в=82%, что превышает допустимое отклонение влажности внутри помещения. Повышенная влажность в основном технологическом помещении отрицательно влияет на качество выпускаемой мясной продукции, сроки ее реализации, а также на состояние рабочих, занимающихся производством мясных и других быстропортящихся продуктов питания.

Источники информации

1. Патент на изобретение №2129242 от 14.07.98 (авторы: Малова Н.Д., Хитров С.А.).

2. Бражников А.М., Малова Н.Д. Кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.: изд. «Пищевая промышленность», 1979, стр.30, стр.226-227.

1. Способ кондиционирования воздуха теплонапряженных и тепловлагонапряженных помещений, включающий смешение наружного и внутреннего воздуха в холодное время с переменным количественным соотношением, в теплое время с постоянным соотношением, причем смешение в холодное время года осуществляют до температуры смеси, равной температуре приточного воздуха, отличающийся тем, что в теплое время года осуществляют охлаждение наружного воздуха до температуры внутреннего воздуха, его изотермическое смешение с внутренним и последующее охлаждение смеси до температуры приточного воздуха.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение наружного воздуха и его смеси с внутренним осуществляют при температуре охлаждающей поверхности воздухоохладителей ниже на 1-2° температуры точки росы наружного воздуха, при этом температура точки росы наружного воздуха соответствует состоянию, когда его температура равна температуре внутреннего воздуха, а относительная влажность равна расчетной для данного климатического района.