Table Of ContentПособие «Тепло- и холодоснабжение отопительно-вентиляционных установок» RB.00.R1.50 составлено по материалам
фирмы Danfoss с использованием отечественных нормативных документов, рекомендаций и технической документа-
ции фирм-партнеров, производящих вентиляционное оборудование, а также реального опыта проектирования и экс-
плуатации систем вентиляции и кондиционирования воздуха.
В работе приведено описание методов регулирования вентиляционных установок, способов приготовления энергоно-
сителей, представлены принципиальные схемы систем централизованного тепло- и холодоснабжения и узлов управ-
ления вентиляционных установок с применением различных устройств фирмы Danfoss.
Пособие предназначено для работников проектных, монтажных и эксплуатационных организаций, а также для сту-
дентов и преподавателей вузов и техникумов.
Разработано инженером ООО «Данфосс» В.В. Невским.
Замечания и предложения будут приняты с благодарностью. Просим направлять их по факсу: (495) 792-57-59, или электронной
почте: [email protected].
ПЕРЕПЕЧАТКА И КОПИРОВАНИЕ БЕЗ РАЗРЕШЕНИЯ ООО «ДАНФОСС», А ТАКЖЕ
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИВЕДЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ БЕЗ ССЫЛОК ЗАПРЕЩЕНЫ!
2
Содержание
1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2. Cистемы тепло- и холодоснабжения отопительно-вентиляционных установок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3. Источник теплоснабжения для отопительно-вентиляционных установок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.1. Общие положения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.2. Присоединение системы теплоснабжения отопительно-вентиляционных установок к тепловой сети . . . . . . . 6
4. Источник холодоснабжения для вентиляционных установок и кондиционеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
4.1. Общие положения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
4.2. Устройство и принцип действия холодильной машины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
4.3. Водяное охлаждение конденсатора холодильной машины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
4.4. Способы охлаждения воздуха в системах кондиционирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
4.5. Системы со свободным охлаждением воды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4.6. Насосные установки (гидромодули) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
5. Трубопроводная сеть систем тепло- и холодоснабжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
5.1. Конструирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
5.2. Трубопроводы и арматура . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
5.3. Компенсация тепловых удлинений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
5.4. Тепловая изоляция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5.5. Гидравлический расчет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5.6. Режимы работы трубопроводной сети . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
6. Управление отопительно-вентиляционными установками . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
6.1. Общая часть . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
6.2. Регулирующие клапаны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
6.3. Комбинированные регулирующие клапаны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
6.4. Выбор регулирующих клапанов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
6.4.1. Выбор комбинированного регулирующего клапана AB-QM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
6.4.2. Выбор комбинированных регулирующих клапанов AVQM и AFQM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
6.4.3. Выбор традиционных седельных регулирующих клапанов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
7. Узлы управления отопительно-вентиляционными установками . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
7.1. Общая часть . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
7.2. Узел управления центральными отопительно-вентиляционными установками и кондиционерами . . . . . . . . 26
7.2.1.Узел управления воздухонагревателем для подогрева наружного воздуха с отрицательной
температурой с проходным регулирующим клапаном и циркуляци о н н ы м н а с о с о м . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
7.2.2.Узел управления воздухонагревателем для подогрева наружного воздуха с отрицательной
температурой с проходным регулирующим клапаном без циркуляционного насоса. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
7.2.3.Узлы управления воздухонагревателем второго подогрева (зональным подогревателем) или
воздухоохладителем с проходным регулирующим клапаном . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
7.2.4. Узел управления воздухоохладителем с трехходовым регулирующим клапаном . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
7.3. Узлы управления местными отопительно-вентиляционными установками . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
7.3.1. Узлы электрического управления воздухонагревателями фэнкойлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
7.3.2. Узлы электрического управления воздухоохладителями фэнкойлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
7.3.3. Узлы управления воздухонагревателями и воздухоохладителями фэнкойлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
7.4. Узлы управления воздушно-отопительными агрегатами и тепловыми завесами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
8. Система управления центральными отопительно-вентиляционными установками . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
9. Гидравлическая балансировка систем тепло- и холодоснабжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
9.1. Балансировка трубопроводной сети с переменным расходом тепло- или холодоносителя . . . . . . . . . . . . . . . 47
9.2. Балансировка трубопроводной сети с постоянным расходом холодоносителя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Приложение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Приложение 1. Условные обозначения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Приложение 2. Перечень рекомендуемых приборов и устройств фирмы Danfoss для применения в си-
стемах централизованного тепло- и холодоснабжения отопительно-вентиляционных установок . . . . . . . . . . . . 51
Приложение 3. Таблицы для выбора сочетаний регулирующих клапанов и электрических приводов . . . . . . . . . . 69
Приложение 4. Номограмма для выбора регулирующих клапанов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Приложение 5. Гидравлические характеристики элементов трубопроводных систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Приложение 6. Физические величины. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Список используемой литературы
Тепло- и холодоснабжение отопительно-вентиляционных установок. Пособие. 3
>>> 1. ВВедение
Настоящее пособие подготовлено для разработки лизованного тепло- и холодоснабжения установок для
нормативных документов по проектированию отопле- нагрева и охлаждения воздуха с применением в них
ния, вентиляции и кондиционирования (ОВК) и вклю- различных устройств фирмы Danfoss.
чает в себя основные характеристики систем центра-
Danfoss — международный концерн, производящий обо- человека, экономию энергетических ресурсов, способ-
рудование, приборы и устройства для различных от- ствуют очищению окружающей среды, не мыслимы ни
раслей народного хозяйства. один тепловой пункт, ни одна система инженерного
Основанная в 1933 году на базе механических мастер- обеспечения здания.
ских в сельской местности Дании, маленькая фирма Холодильное оборудование Danfoss широко исполь-
уже во второй половине ХХ века превратилась в гиган- зуется фирмами-партнерами в своих устройствах.
та индустрии, имеющего заводы и торговые предста- Промышленные компрессоры Maneurop и Performer,
вительства на пяти континентах земного шара, где средства автоматизации холодильных установок,
трудятся около 30 тыс. рабочих и служащих. электромагнитные клапаны входят в состав чилле-
В России Danfoss с 1993 года представляет его до- ров и автономных кондиционеров таких известных
чернее отделение — российская компания ООО «Дан- производителей вентиляционного оборудования, как
фосс», которая за короткое время твердо встала на Blue Box, Carrier, Climaventa, Сlivet, Lennox, Libert-Hirros,
ноги, завоевав значительную долю российского рынка RC Group, Trane и др.
в капитальном строительстве (рис. 1). Радиаторные Преобразователи частоты серии VLT и AKD, устрой-
терморегуляторы и стальные шаровые краны, выпу- ства плавного пуска МСD применяются для управления
скаемые уже более десяти лет миллионами экземпля- электродвигателями вентиляторов, насосов и ком-
ров на подмосковном заводе фирмы, установлены и прессоров.
успешно функционируют на объектах по всей терри- Неотъемлемой частью систем являются пла-
тории России. стинчатые теплообменники, электрические и ги-
С каждым годом область применения оборудо- дравлические регулирующие устройства, различная
вания Danfoss расширяется. Сегодня без приборов и трубопроводная арматура, а также собранные с их
устройств Danfoss, которые обеспечивают комфорт- использованием блочные установки.
ные климатические условия для жизнедеятельности
Рис. 1. Здание ООО «Данфосс» В пособии дана общая информация о приготов-
лении тепло- и холодоносителя для отопительно-
вентиляционных установок и кондиционеров, при-
ведены принципиальные решения теплового пункта,
холодильной станции, внутренней трубопроводной
распределительной сети с расстановкой необходимой
регулирующей и запорной арматуры.
В работе представлены детальные схемы узлов
управления центральными вентустановками и мест-
ными отопительно-охладительными агрегатами
с рекомендациями по выбору примененного в них
оборудования. При этом особое внимание уделено
использованию новой техники — комбинированным
регулирующим клапанам, которые значительно сокра-
щают капиталовложения, упрощают процессы проек-
тирования, монтажа, наладки и эксплуатации систем,
способствуют экономии энергоресурсов.
Вместе с тем не забыты и традиционные решения,
которые продолжают быть востребованными в прак-
тике капитального строительства.
Пособие содержит большое количество иллюстра-
ций, вспомогательных материалов для проектирова-
ния, а также примеров. В Приложении представлены
номенклатурные перечни приборов и устройств фир-
мы Danfoss с основными техническими характеристи-
ками и кодами для оформления заказа.
<<<
4
>>> 2. CиСтемы тепло- и холодоСнабжения отопительно-Вентиляционных уСтаноВок
Системы ОВК занимают одно из главных мест среди так и в центральных отопительно-вентиляционных
систем инженерного обеспечения зданий различно- установках (ОВУ). Для этого, в основном, используются
го назначения. централизованные системы тепло- и холодоснабжения
Они предназначены для создания и обеспечения (рис. 2), которые в общем виде состоят из источника
в помещениях оптимальных параметров воздушной тепла или холода, распределительных трубопроводных
среды (температуры, влажности, чистоты, подвижности сетей и теплообменных аппаратов (воздухонагревате-
и др.), способствующих нормальной жизнедеятельности лей и воздухоохладителей) с узлами их управления.
человека и ведению технологических процессов.
При всем многообразии схемных решений
систем ОВК нагрев и охлаждение являются основ-
ными процессами обработки воздуха как в местных,
Рис. 2. Системы централизованного тепло- и холодоснабжения отопительно-вентиляционных установок.
<<<
>>> 3. иСточник теплоСнабжения для отопительно-Вентиляционных уСтаноВок
3.1. Общие положения
В современных жилых и общественных, а также в про- Присоединение внутренних систем теплоснабже-
изводственных и вспомогательных зданиях и соору- ния к городским или заводским тепловым сетям цен-
жениях промышленных предприятий теплоснабжение трализованного теплоснабжения осуществляется че-
отопительно-вентиляционных установок осуществля- рез тепловые пункты (ТП).
ется, как правило, от водяных1) систем централизован- Для внутренних систем ОВК тепловые пункты услов-
ного теплоснабжения, где в качестве источника тепло- но можно назвать источником теплоснабжения.
вой энергии выступает ТЭЦ или районная (заводская) В ТП производится прием теплоносителя, преоб-
котельная. разование (при необходимости) его параметров и
>> При отсутствии системы централизованного те- распределение по системам теплопотребления при
плоснабжения источниками энергии могут служить согласовании их гидравлических режимов. Обязатель-
местные котельные (например, крышные) или инди- ной составляющей теплового пункта является узел
видуальные теплогенераторы коттеджей и даже от- учета тепловой энергии.
дельных квартир в многоэтажном здании. Системы теплоснабжения ОВУ должны подключать-
В целях экономии тепловой энергии в систему те- ся к тепловой сети централизованного теплоснабже-
плоснабжения иногда включаются дополнительные ния отдельно от других потребителей тепла (отопле-
нетрадиционные источники (гелиоустановки, холо- ния, горячего водоснабжения и др.), так как параметры
дильные установки, работающие в режиме теплового теплоносителя для них и режимы работы разные.
насоса, устройства, утилизирующие «отбросное» теп-
ло различных технологических процессов, и пр.).
>>>
<<< 1) Пар в ОВУ используется редко. При паровых системах теплоснабжения, которые могут иметь место на промышленных предприятиях, для дальнейшего
применения в системах отопления и вентиляции пар обычно преобразуется в воду.
Тепло- и холодоснабжение отопительно-вентиляционных установок. Пособие. 5
>>> 3. Источник теплоснабжения для отопительно-вентиляционных установок
3.2. Присоединение системы теплоснабжения отопительно-вентиляционных установок к тепловой сети
Схема присоединения системы теплоснабжения ОВУ Температура теплоносителя в подающем трубо-
к тепловой сети (рис. 3) может быть как зависимой, так проводе не должна превышать максимально допусти-
и независимой (через теплообменник). мую для оборудования величину;
Выбор схемы присоединения определяется: >> санитарно-гигиеническими и противопожарными
>> параметрами теплоносителя в тепловой сети на требованиями нормативных документов.
входе в тепловой пункт и их допустимыми значениями Эти требования представлены в Приложении Б
для теплоиспользующего оборудования ОВУ. СНиП 41-01-2003. Например, для вентиляционной
Давление в подающем трубопроводе внутреннего установки, размещенной в производственном поме-
контура системы теплоснабжения ОВУ должно быть щении категории А или Б, при выделении в нем горю-
как минимум на 20% меньше предельного рабочего чей пыли или аэрозолей, температура теплоносителя
давления (Ррмакс) для их воздухонагревателей, отра- не должна превышать 110 °С;
женного в каталогах фирм – изготовителей вентиля- >> условиями обеспечения невскипания теплоносителя.
ционного оборудования. При использовании теплоносителя с температу-
Требуемое давление в системе при независимом рой 100 °С и выше его давление в самой верхней точ-
присоединении обеспечивается системой подпитки. ке системы теплоснабжения (особенно при разме-
Излишнее давление в подающем трубопроводе за- щении ОВУ на верхних этажах здания) должно быть
висимо присоединенной системы теплоснабжения не меньше давления насыщенных водяных паров.
в рабочих режимах может «срезаться» в устанавливае- Это условие описывается зависимостью:
мом на нем регулирующем клапане. Однако полностью
закрытые регулирующие клапаны не защищают ОВУ от Р ≥ Рмин = 0,1 · h + Р + 0,5, (1)
Т1 Т1 нас
повышенного давления в подающем трубопроводе,
так как имеют нормируемую протечку, и впоследствии где Р — давление теплоносителя в подающем тру-
Т1
воздухонагреватели могут оказаться под недопусти- бопроводе тепловой сети на вводе в здание, бар;
мым давлением. Рмин— минимально необходимое давление в по-
Т1
Рис. 3. Схемы присоединения системы теплоснабжения отопительно-вентиляционных установок к тепловой сети.
а — зависимая (без изменения параметров теплоносителя)
б — зависимая (с насосным узлом смешения)
в — независимая (через теплообменник)
г — независимая, с узлом приготовления теплоносителя
для теплообменников 2-го подогрева воздуха
6
дающем трубопроводе для обеспечения невскипания температуре теплоносителя в подающем трубо-
теплоносителя, бар; проводе системы теплоснабжения, принимаемое
h — отметка над уровнем ввода самой верх- по табл. 1, бар;
ней части системы теплоснабжения, м; 0,5 — запас давления для обеспечения гарантии не-
Р — давление насыщенных водяных паров при вскипания, бар.
нас
Пример Дано: Решение:
В здание поступает теплоноситель с температурой Рмин = 0,1 · 50 + 1,71 + 0,5 = 7,21 бар.
Т1
T = 130 °С при давлении P = 6 бар. Давление на вводе недостаточно для обеспечения не-
T1 T1
Определить минимально необходимое давления те- вскипания теплоносителя ( P < Рмин ).
T1 Т1
плоносителя для обеспечения его невскипания на вы- Необходимо снизить температуру теплоносителя;
соте (h) 50 м над уровнем ввода.
Таблица 1. Давление насыщенных водяных паров Рнас
Р при температуре воды в °С, бар
нас
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150
0,01 0,21 0,43 0,69 0,98 1,31 1,71 2,14 2,62 3,17 3,85
>> условиями заполнения системы теплоснабжения. чего требуется очень маленький расход теплоносите-
Давление в обратном трубопроводе тепловой сети ля, если его параметры высоки. При этом невозможно
на вводе в здание должно превышать давление столба обеспечить качественное регулирование температу-
воды, равного высоте внутренней системы теплоснаб- ры воздуха в пределах указанного диапазона темпе-
жения: ратур. Узел приготовления теплоносителя для тепло-
обменников 2-го подогрева может быть насосным и
Р ≥ Рмин = 0,1· h + 0,3, (2) сочетаться с общим водоподогревателем для систем
Т2 Т2
вентиляции (рис. 3 г);
где Р — давление теплоносителя в обратном трубо- >> требованиями по надежности и безопасности си-
Т2
проводе тепловой сети на вводе в здание, бар, стем.
Рмин — минимально необходимое давление в обрат- Для соблюдения этих требований предпочтение
Т2
ном трубопроводе для обеспечения заполнения си- следует отдавать независимой схеме, при которой ги-
стемы, бар, дравлические режимы внутренних систем и тепловой
h — то же, что и в формуле (1), сети не влияют друг на друга и надежность системы
0,3 — запас давления для гарантии заполнения, бар; теплоснабжения повышается;
>> температурными режимами работы воздухонагре- >> указаниями теплоснабжающей организации;
вателей ОВУ. >> пожеланиями заказчика.
Например, для оптимального регулирования тем- Эти два пункта также обусловлены безаварийной
пературы воздуха в воздухонагреватели 2-го подогре- работой систем теплоснабжения.
ва рекомендуется подавать теплоноситель с постоян- При отсутствии каких-либо ограничений и доста-
ной пониженной температурой. точного располагаемого напора на вводе в здание
Постоянные параметры теплоносителя необходи- допускается присоединять ОВУ к тепловой сети по за-
мы потому, что тепловая нагрузка на воздухонагрева- висимой схеме без изменения температуры теплоно-
тели 2-го подогрева не зависит от текущих наружных сителя (вплоть до 150 °С) между узлом учета и другими
климатических условий. Переменная температура те- системами теплопотребления. <<<
плоносителя будет вынуждать срабатывать автомати-
ку регулирования даже при неизменной нагрузке.
Пониженная температура теплоносителя требуется
по ряду следующих причин.
1. Для обеспечения выбора воздухонагревателя без
излишних запасов, так как на практике наименьшие из
имеющегося номенклатурного ряда воздухонагрева-
тели при высоких параметрах теплоносителя оказыва-
ются слишком велики.
2. В теплообменниках 2-го подогрева осуществля-
ется незначительный нагрев воздуха (на 2—5 °С), для
Тепло- и холодоснабжение отопительно-вентиляционных установок. Пособие. 7
>>> 4. иСточник холодоСнабжения для Вентиляционных уСтаноВок и кондиционероВ
4.1. Общие положения
Для обеспечения в теплый период года в помещени- ка холода чаще всего используются парокомпресси-
ях зданий комфортных условий предусматриваются онные холодильные установки (машины).
различные системы кондиционирования воздуха
(СКВ), в которых в качестве искусственного источни-
4.2. Устройство и принцип действия холодильной машины
В общем виде парокомпрессионная холодильная ма- Режим ее работы определяется температурами:
шина (ХМ), схема которой приведена на рис. 4, состо- >> кипения (испарения) холодильного агента t°, кото-
ит из следующих основных устройств: компрессора 1, рая задается на 1—2 °С ниже температуры охлажден-
конденсатора 2, терморегулирующего вентиля (ТРВ) 3 ной среды на выходе из испарителя (для условий рабо-
и испарителя 4. ты СКВ стандартная t = 5 °С);
о
В ХМ перемещается рабочее вещество, называе- >> конденсации t , принимаемая на 3—4 °С выше тем-
к
мое холодильным агентом, которое в процессе ра- пературы воды, выходящей из конденсатора (стан-
боты машины меняет свое агрегатное состояние. дартная — 35 °С);
В качестве холодильного агента используются не- >> переохлаждения агента t принимается на 1—2 °С
п
разрушающие озоновый слой земной атмосферы ве- выше начальной температуры воды, подаваемой
щества (производные углеводородов) с низкой тем- в конденсатор (стандартная — 30 °С).
пературой кипения (ниже 0 °С) при давлении в 1 бар. Компрессор 1 засасывает пары хладагента из ис-
К ним относятся хладагенты R134, К407, К410 и др. парителя при давлении Р (точка 1), которое со-
о
Процесс работы ХМ отображается на i-lgP–диаграм- ответствует заданной температуре кипения t , и
о
ме для выбранного типа холодильного агента (рис. 5). сжимает их до давления конденсации Р (точка 2).
к
Рис. 4. Устройство парокомпрессионной холодильной машины.
8
Рис. 5. Цикл парокомпрессионной холодильной машины в i-lgP-диаграмме. >> работа, затрагиваемая в компрессоре:
L= (i – i ) кДж/кг, (5)
2 1
>> количество тепла, отведенное в конденсаторе:
q = (i – i ) кДж/кг, (6)
к 2 3
>> количество тепла, отведенное в переохладителе:
q = (i – i ) кДж/кг, (7)
пох 3 3'
Тепловой баланс холодильной машины равен:
q + q = q + q + L. (8)
к пох o пгр
При этом затрачивается определенная работа. Дав-
ление и температура паров хладагента резко возрас- Эффективность работы ХМ определяется холодильным
тают. коэффициентом (коэффициентом преобразования):
Сжатые пары поступают в конденсатор 2, который
охлаждается жидкостью (водой, водогликолиевой сме- (9)
сью и др.) или воздухом при температуре более низкой,
чем температура паров сжатого хладагента. Вследствие Расчетный холодильный коэффициент обычно лежит
теплообмена между охлаждающей средой и парами в пределах от 2 до 5. Это означает, что для получения
хладагента последние сначала охлаждаются (точка 2'), 1 кВт холода требуется затратить, соответственно, всего
а затем конденсируются за счет отнятия скрытой тепло- 0,5—0,25 кВт внешней энергии.
ты парообразования при практически неизменном дав- Холодопроизводительность и эффективность
лении Р и превращаются в жидкость (точка 3). Далее работы ХМ непостоянны. Они зависят от темпе-
к
конденсат несколько переохлаждается (точка 3') либо ратур конденсации и кипения и могут меняться
в самом конденсаторе, либо в располагаемым за ним в процессе работы машины в широких пределах.
дополнительном охладителе. На рис. 6 показан пример зависимости холодопроизво-
После выхода из конденсатора жидкий хладагент дительности ХМ и потребляемой компрессором мощ-
проходит через ТРВ 3, где давление его падает до Р и ности от температурных параметров.
о
хладагент закипает.
Жидкий хладагент с низкой температурой поступа- Рис. 6. Зависимость изменения холодопроизводи-
ет в испаритель 4 (точка 4). К испарителю подводится тельности холодильной машины от температурных
подогретый энергоноситель, возвращаемый от потре- параметров.
бителей холода, или непосредственно охлаждаемый
воздух. Испаряющийся хладагент интенсивно отбирает
тепло от энергоносителя или воздуха, понижая его тем-
пературу. При этом сам хладагент переходит из жидко-
го состояния в газообразное при постоянном давлении
(точка 1'). Далее он немного перегревается и вновь по-
ступает в компрессор (точка 1).
Количество тепла, передаваемое 1 кг хладагента
и отбираемое от него, а также затрачиваемая работа
в компрессоре на диаграмме выражаются как прямые и
определяются зависимостями:
>> холодопроизводительность :
q = (i – i ) кДж/кг, (3)
о 1' 4
>> количество тепла, подведенное в перегревателе:
q = (i – i ) кДж/кг, (4)
пгр 1 1'
>>>
Тепло- и холодоснабжение отопительно-вентиляционных установок. Пособие. 9
>>> 4. Источник холодоснабжения для вентиляционных установок и кондиционеров
В современных ХМ для систем холодоснабжения ОВУ холодильный агент, а между трубками — принудитель-
применяются винтовые, роторные и спиральные гер- ный поток воздуха.
метичные компрессоры. При реконструкции или для Для конденсаторов водяного охлаждения и испарите-
получения низкотемпературного холодоносителя ино- лей водяных систем холодоснабжения применяются обыч-
гда используются поршневые компрессоры. но кожухотрубные или пластинчатые теплообменники.
Воздухоохлаждаемые конденсаторы, а также испа- Терморегулирующий вентиль (ТРВ) — регулятор
рители, встраиваемые в кондиционеры, представляют температуры прямого действия, который в самом про-
собой трубчато-пластинчатый теплообменник спе- стом варианте состоит из термостатического элемента
циальной конструкции, где по трубкам циркулирует с датчиком температуры хладоагента на выходе из ис-
парителя и игольчатого дросселирующего клапана.
Рис. 7. Принципиальное устройство терморегулирующего Принципиальная схема простейшего ТРВ приведена
вентиля. на рис. 7. В маленьких ХМ (например, для местных ав-
тономных кондиционеров), иногда для дросселирова-
ния хладагента, вместо ТРВ используется капиллярная
трубка определенной длины.
В состав ХМ также входят различные вспомогатель-
ные устройства (переохладители и перегреватели хлад-
агента, фильтры, осушители, маслоотделители и др.), а
также средства автоматизации и защиты.
1 — корпус
2 и 3 — штуцеры для подвода и отвода хладагента
4 — мембрана
5 — толкатели
6 — седло
7 — регулирующая игла
8 — иглодержатель
9 — пружина иглы
10 — настроечная пружина
11 — винт настройки
12 — термобаллон
13 — капиллярная трубка
4.3. Водяное охлаждение конденсатора холодильной машины
Для охлаждения конденсатора ХМ применяется холод- меняться только в теплый период года в местностях
ная вода, которая может забираться из артезианской с жарким и сухим климатом. Ему также присущи значи-
скважины, реки, озера или моря. Однако использова- тельные потери воды, ее загрязнение и неблагоприят-
ние артезианской воды требует особого разрешения, ное воздействие на окружающую среду;
а естественные водоемы не всегда находятся рядом >> в закрытых сухих или орошаемых водоохладителях.
с объектом строительства. Поэтому наиболее распро- Это достаточно эффективные аппараты, через которые
страненным источником холодной воды для охлажде- вода циркулирует по замкнутому контуру без потерь.
ния конденсаторов являются системы оборотного во- В них вместо воды могут использоваться незамерзаю-
доснабжения. щие жидкости (например, водные растворы гликолей).
В них вода охлаждается в различных установках: В этом случае закрытые водоохладители без орошения
>> в открытых градирнях (безвентиляторых и вентиля- возможно применять круглогодично. Такой способ
торных), где вода разбрызгивается в потоке наружного охлаждения оборотной воды как наиболее универ-
воздуха и отдает свое тепло за счет частичного испа- сальный чаще всего используется в городских условиях
рения. Однако такой способ охлаждения может при- средней полосы России.
4.4. Способы охлаждения воздуха в системах кондиционирования
Охлаждение воздуха происходит в поверхностных Местные установки могут быть полностью автоном-
воздухоохладителях, находящихся в составе конди- ными (со встроенной в кондиционер ХМ).
ционеров. Кондиционеры могут быть центральными Для местных автономных кондиционеров и, реже,
или местными. для центральных используется хладагент холодиль-
Центральная установка обслуживает, как правило, ной машины. При этом испаритель ХМ играет непосред-
несколько помещений и располагается вдали от них, а ственно роль воздухоохладителя. Такие кондиционеры
местные размещаются внутри или рядом с помещения- называются установками с прямым испарительным
ми, для которых они предназначены. охлаждением воздуха.
10
