Системи кондиціювання повітря. Призначення, класифікація, принцип дії.

Системы кондиционирования воздуха (СКВ) по назначению подраз­деляют на комфортные и технические. Системы, предназначенные для обеспечения наиболее благоприятных климатических условий в жилых, общественных и служебных помещениях с длительным пребыванием людей, называют системами комфортного кондиционирования.

Техническое кондиционирование применяют на сухогрузных судах для предотвращения конденсации влаги в трюмах при охлаждении воздуха ниже температуры точки росы, что могло бы привести к порче груза и к повышенной коррозии металлических поверхностей. Во избе­жание этих нежелательных явлений в системе осуществляется осуше­ние воздуха, нагнетаемого в трюм вентиляторами, за счет контакта его с адсорбентами. Следует отметить, что техническое кондиционирование до сих пор не получило широкого распространения, так как создан­ные установки оказались недолговечными. В связи с этим рассматриваем только комфортное кондиционирование.

По периодам работы в течение года комфортные СКВ делят на зим­ние, летние и круглогодичные. Системы круглогодичного кондициони­рования воздуха устанавливают на всех судах, имеющих неограничен­ный район плавания.

Кроме того, при соответствующих параметрах наружного воздуха установка может работать в режиме вентиляции помещений наружным воздухом без тепловлажностной обработки воздуха.

По числу воздухопроводов, по которым воздух приводится к возду­хораспределителю помещения, СКВ бывают одно- и двухканальные.

По давлению, создаваемому вентилятором, СКВ делят на низко­напорные низкоскоростные (0,6—1 кПа, 15—17 м/с), средненапорные среднескоростные (1—2,5 кПа, 17—22 м/с) и высоконапорные высоко­скоростные (2,5—4,5 кПа, 22—30 м/с).

Системы кондиционирования воздуха бывают прямоточные и с ре­циркуляцией воздуха. В прямоточных СКВ отрабатывается и подается в помещения только наружный воздух. В СКВ с рециркуляцией преду­смотрен забор вентилятором смеси наружного и рециркуляционного

из коридоров) воздуха. Рециркуляция позволяет в определенной мере сократить расходы холода (летом) и тепла (зимой) на обработку наруж­ного воздуха. Для рециркуляции допускается использование в лет­них СКВ до 80%, в зимних — до 50%, круглогодичных — до 50% воз­духа помещений от потребного количества воздуха.

Субъективные тепловые ощущения людей зависят от физической нагрузки, одежды, возраста, пола, состояния здоровья, поэтому одним из важных качеств СКВ, обеспечивающих комфорт, является возмож­ность индивидуального регулирования микроклимата в каюте и поме­щении.

Система круглогодичного кондиционирования воздуха состоит из центрального кондиционера, воздухопроводов, воздухораспредели­тельных каютных устройств, арматуры, средств автоматического регу­лирования и защиты, контрольно-измерительных приборов, а также ис­точников тепла и холода, обеспечивающих зимний и летний режимы ра­боты.

Центральный кондиционер представляет собой агрегат, в состав ко­торого входят фильтры, вентилятор, воздухонагреватели (калориферы), воздухоохладители, увлажнители, каплеотделители (элиминаторы), шумоглушительные камеры, воздушные заслонки и другое оборудова­ние.

Рассмотрим принципиальные схемы основных типов СКВ, получив­ших распространение на судах.*

Одноканальная система круглогодичного кондиционирования с полной обработкой воздуха в центральном кондиционере (рис. 185) летний режим работы обеспечивается холодильной установкой, в сос­тав которой входит компрессор КМ, конденсатор КД, регенеративный теплообменник РТО, ТРВ с распределителем хладона и испаритель-воздухоохладитель ВО. Холодильные машины, входящие в состав СКВ,' принципиально не отличаются от машин, обслуживающих провизион­ные кладовые, но рассчитаны на значительно большую холодо- производительность.

Схема предусматривает забор вентилятором В как наружного, так и рециркуляционного воздуха.

Одноканальная система круглогодичного кондиционирования с полной обработкой воздуха в центральном кондиционере.

Летний режим. Пройдя через фильтры ПФ, наружный и рецирку­ляционный воздух смешиваются в камере смешения центрального кон­диционера КЦ. В вентиляторе В вследствие сжатия воздух нагревается при постоянном влагосодержании, следовательно, его относительная влажность уменьшается. В воздухоохладителе ВО воздух охлаждается ниже точки росы и осушается. В процессе охлаждения относительная влажность ф повышается и на выходе из кондиционера составляет 93—95%. Для получения <р = 100% во всем объеме охлаждаемого воз­духа потребовалась бы бесконечно большая поверхность воздухоохла­дителя или очень длительное время.процесса.

Капли влаги, высаженные из воздуха в процессе охлаждения, во избежание уноса в систему отделяются в каплеотделителе КО. Для от­вода в цистерну или за борт выпавшего из воздуха конденсата предус­мотрен поддон с дренажной трубой. Далее охлажденный посушенный воздух через шумоглушительную камеру ШГ подается в разводящую магистраль и оттуда через воздухораспределители ВР — в обслужива­емые помещения.

В напорном изолированном трубопроводе воздух от теплообмена окружающей средой и трения нагревается при постоянном влагосодержании. Поступая в помещение, кондиционированный воздух смешивается с воздухом помещения, ассимилируя (поглощая) теплоту и влагу. Этот процесс характеризуется повышением влагосодержания, темпера­туры и энтальпии приточного воздуха; относительная влажность пони­жается. Из обслуживаемых помещений через дверные решетки воздух проходит в коридор, нагревается при постоянном влагосодержании, частично через неплотности удаляется наружу, а частично подсасыва­ется вентилятором В на рециркуляцию.

Зимний режим. Наружный воздух подогревается обычно до 15— 18 °С воздухонагревателем ВН1 — калорифером первой ступени, за­тем смешивается в камере смешения с рециркуляционным воздухом и подается вентилятором в воздухонагреватель ВН2 — калорифер вто­рой ступени. Здесь воздух нагревается до 35—40°С. Зимой влагосодержание наружного воздуха очень мало, поэтому в результате его нагре­вания относительная влажность принимает очень низкие значения. Повышение влажности воздуха обеспечивается подмешиванием к не­му пара, подаваемого через увлажнительное устройство У. Несмотря на изоляцию в напорном трубопроводе, воздух несколько охлаждается от теплообмена с окружающей средой и через воздухораспределитель­ное устройство ВР подается в помещения. Далее воздух через дверные решетки проходит в коридор, несколько охлаждается и всасывается в рециркуляционный канал.

Пример изменения Тепловлажноетных характеристик воздуха в одноканальной СКВ

 

Воздух

°С

ч>. %

d, г/кг

/, кДж/кг

Летний режим

23,3,	91,0
9,4. '•	49,7
17,8;	74,7
17,8	76,3
8,3	33,6
8,3	35,4
9,4	47,5

29,5
31,5

Наружный атмосферный (60

Рециркуляционный (40 %)

Смешанный

После вентилятора

После ВО

Перед каютным ВР

В помещении

Зимний режим

1,5
1,5
8,0
3,4	24,8
3,4	40,1
3,4	43,3
7,1	52,4
7,1	50,3
8,0	40,2

—10
', 18

Наружный атмосферный (70

После ВН1

Рециркуляционный (30 %)

Смешанный

После вентилятора

После ВН2

После увлажнителя •

Перед каютным ВР

В помещении

Рассмотренная одноканальная система обеспечивает полную обра­ботку воздуха как в летнем, так и в зимнем режиме в центральном кондиционере до параметров, соответствующих наибольшим тепловым нагрузкам. Система является наиболее простой и дешевой.

Индивидуальное регулирование параметров воздуха в помещении осуществляется только за счет изменения подачи приточного воздуха (количественное регулирование). При значительной прикрытии заслон­ки воздухораспределителя вентиляция помещения ухудшается, что приводит к созданию дискомфортных условий. Это следует отнести к недостаткам данной схемы. Системы кондиционирования воздуха рас­смотренного типа получили широкое распространение на судах неогра­ниченного района плавания.

Двухканальная система круглогодичного кондиционирования с полной обработкой воздуха в центральном кондиционере. П оказана принципиальная схема двухканальной прямоточной системы (не менее распространен вариант схемы с рециркуляцией воздуха),

В летнем режиме наружный воздух, очищенный в фильтре ПФ, охлаждается и осушается в воздухоохладителе первой ступени В01. Далее воздух проходит через каплеотделитель К01 и подается вентиля­тором В в шумоглушительную камеру ЩГ1. Отсюда часть кондицио­нированного воздуха направляется в разводящую магистраль / пер­вой ступени, а другая часть подается в воздухоохладитель второй сту­пени В02, где дополнительно охлаждается и осушается.

Из второй ступени воздух через каплеотделитель К02 и шумоглу­шитель ШГ2 направляется в магистраль второй ступени. Таким обра­зом, к каждому каютному смесительному воздухораспределителю ВРС по двум каналам подается воздух с разными характеристиками. Регу­лируя поступление в помещение воздуха от каналов I и II (качествен­ное регулирование), поддерживают желаемые параметры воздуха в по­мещении.. При этом регулирование не вызывает ухудшения вентиля­ции помещения.

Расход воздуха в каждой из магистралей I и II зависит от положе­ния регулирующих органов каютных ВРС.

Аналогично работает СКВ в зимнем режиме. Наружный воздух по­догревается в ВН1 обычно до 15—18°С и подается вентилятором В в магистраль /. Другая часть воздуха увлажняется паром, подаваемым через увлажнитель У, затем дополнительно нагревается в ВН2 до 30— 50 ^СС и подается в магистраль // для смешения с воздухом из кана­ла /Г" ';"- '

Процессы изменения состояния воздуха в вентиляторе и в воздухо­проводах в летнем и зимнем режимах аналогичны рассмотренным в пер­вой схеме СКВ.

Основным преимуществом двухканальной СКВ является широкий диапазон индивидуального регулирования параметров воздуха в кон­диционируемых помещениях. В то же время система имеет более высо­кую построечную стоимость из-за необходимости прокладки двух воздухопроводов и большую стоимость центрального кондиционера.