Автоматизация систем утилизации тепла

Одним из путей снижения энергозатрат в системах вентиля­ции и кондиционирования воздуха является утилизация теплоты или холода, содержащихся в воздухе, удаляемом из обслуживаемых помещений. Для этих целей в настоящее время широко исполь­зуют воздухо-воздушные пластинчатые теплообменники, которые представляют собой кассету с набором пластин (гладких и гофри­рованных), образующих каналы, где в одном направлении проходит удаляемый воздух, а в другом направлении через соседний ряд каналов проходит приточный холодный воздух. Для предотвраще­ния перетекания воздуха из одного потока в другой предусмотрены герметизирующие прокладки, закрывающие вход в каналы пото­ков. Теплообмен между потоками происходит через поверхность пластин.

В схемах автоматизации таких теплообменников-утилизато­ров управление обычно сводится к стабилизации температуры приточного воздуха путем регулирования теплопроизводительности воздухонагревателя и защите пластин теплообменного аппарата от инееобразования путем обвода холодного воздуха. В зависимости от характера тепловлажных нагрузок и помещения и типа воздухонагревателя (водяной, паровой, электрический) могут быть разработаны различные схемы управления.

На рис. 8.8 представлен вариант схемы управления агрегатом- утилизатором с водяным воздухонагревателем для помещений со стабильными параметрами удаляемого воздуха. Удаляемый из помещения воздух (УВ₁), проходя через теплообменник-утилиза­тор 1, охлаждается, отдавая тепловую энергию приточному воз­духу. С понижением температуры теплообменной поверхности в канале удаляемого воздуха (УВ₂) до температуры точки росы воз­никает опасность обмерзания теплообменника, вследствие чего снизится эффективность теплообмена и повысится аэродинами­ческое сопротивление воздушного канала. При этом срабатывает регулятор защиты 2, настроенный на критическое значение тем­пературы при определенной влажности удаляемого воздуха. За­щитный регулятор 2 открывает фронтально-обводной клапан 3, пропуская часть холодного воздуха в обход теплообменника по каналу 4, что приводит к повышению температуры теплообмен­ной поверхности и прекращению инееобразования. Воздушные заслонки возвращаются в прежнее положение, и весь поток хо­лодного наружного воздуха (НВ) опять направляется через ути­лизатор. В теплое время года защитный регулятор 4 может быть отключен.

Если теплообменник-утилизатор является одним из аппара­тов кондиционера, то можно ограничиться только схемой защиты от обмерзания. В том случае, когда утилизатор представляет со­бой автономный объект — так называемый агрегат-утилизатор с приточно-вытяжными вентиляторами 5 и воздухонагревателем 6, в схеме управления необходимо предусмотреть стабилизацию тем­пературы приточного воздуха (ПВ). Температура ПВ регулируется изменением расхода теплоносителя с помощью регулятора 7.

В настоящее время разработаны типовые проектные решения системы утилизации теплоты с подогревом промежуточного теп­лоносителя. Вариант схемы управления системой утилизации при­веден на рис. 8.9. Постоянная температура приточного воздуха поддерживается регулятором 1 путем изменения теплопроизво­дительности нагревателя 3 промежуточного теплоносителя и пе­репуска части теплоносителя в обвод теплоизвлекающего тепло­обменника 2.

Защита теплообменника 2 от обмерзания осуществляется по перепаду давления воздуха регулятором 4, а также путем перепуска части теплоносителя. Защита теплоизвлекающего теплообменника обеспечивается независимо от команды регулятора 1.

В схеме предусмотрена зашита от замерзания теплоносителя в теплоотдающем теплообменнике 5. Здесь функции защиты выпол­няет регулятор 6, датчики которого размещаются в потоке приточ­ного воздуха и в обратном трубопроводе после теплообменника 5. По сигналу любого из датчиков регулятор 6 дает команду на вы­ключение приточного вентилятора, включение циркуляционного насоса (если он был остановлен) и полное открытие клапана на трубопроводе подачи горячей воды в нагреватель 3 теплоносителя.

Весьма перспективны аппараты, в которых в одной конструк­ции совмещены различные функции обработки и перемещения воздуха. Таким аппаратом является тепловой утилизатор-вентилятор (ТУВ) на базе тепловых труб. Система регулирования микро­климата с помощью ТУВ предназначена для поддержания пара­метров воздушной среды обслуживаемого помещения в заданных пределах в холодный и переходный периоды года и в допустимых пределах летом. С помощью ТУВ в системе осуществляется на­грев приточного воздуха за счет теплоты удаляемого воздуха, что позволяет значительно сократить расход тепловой энергии по сравнению с традиционной системой вентиляции.