3.2. Парокомпрессионные тну в системах вентиляции и кондиционирования воздуха.
Для промышленных и сельскохозяйственных зданий (цехов) различного назначения, содержащих производственное теплотехнологическое оборудование, животных, обслуживающий персонал и прочее, большое значение имеет поддержание параметров воздуха, комфортных для людей или животных. Для этой цели используются системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. При этом для большинства промышленных помещений кратность вентиляции должна составлять не менее трёхкратного объема помещения в час.
Для подогрева такого расхода воздуха в зимний период затрачивается большое количество теплоты, стоимость которой достаточно высока. При этом большая часть затраченной теплоты выбрасывается в атмосферу с вытяжным воздухом даже при наличии рекуперативных или регенеративных систем утилизации теплоты. Нагрев свежего наружного воздуха, подаваемого в систему вентиляции, до необходимой приточной температуры производится в калориферных установках, обогреваемых горячей водой или паром.
В летний период для обеспечения комфортных условий микроклимата приточный воздух необходимо охлаждать, на что в холодильных установках кондиционеров затрачивается большое количество электроэнергии.
Применение ТНУ, работающей круглый год (в качестве теплогенерирующей установки зимой и холодильной летом), позволит получать значительную экономию теплоты в отопительный период, сократить капитальные затраты на установку кондиционеров и уменьшить срок окупаемости системы микроклимата.
В качестве примера рассмотрим ТНУ в системе вентиляции и кондиционирования производственного цеха завода.
Цех представляет собой промышленное здание общей площадью F = 400м2 и высотой H = 6м, имеющее общие теплопотери зимой Qпот = 230кВт, теплопритоки летом Qтпр = 60кВт, тепловую мощность отопления Qот = 140кВт, В цехе установлено технологическое оборудование с общим тепловыделением Qоб = 130кВт и влаговыделением W = 80кг/ч. Объёмный расход приточного воздуха должен обеспечивать удаление влаговыделений (зимой и летом) и избыточной теплоты (летом), но не менее трёхкратного объёма помещения в час.
В системе вентиляции и кондиционирования воздуха (рис.32) установлен тепловой насос (ТН), утилизирующий теплоту вытяжного воздуха помещения для нагрева приточного зимой, а летом для кондиционирования помещения цеха. Испаритель ТН используется в качестве воздухоохладителя, конденсатор ТН служит воздухонагревателем.
Рис. 32. Схема вентиляции и кондиционирования воздуха с ТНУ:
ВытШ, ПрШ вытяжная и приточная шахты; ПрВз, ВытВз приточные (1 и 2) и вытяжные (1 и 2) воздуховоды; ПрВ, ВытВ приточный и вытяжной вентиляторы; К-ВН конденсатор ТНУ – воздухонагреватель; И-ВО испаритель ТНУ – воздухоохладитель; Км компрессор ТНУ; РТО регенеративный теплообменник ТНУ; Др дроссельный (регулирующий) клапан
Работа схемы в зимний период.
Вытяжной воздух по вертикальным воздуховодам собирается в два параллельных горизонтальных вытяжных воздуховода ВытВз , объединяющихся в общий, и через воздухоохладитель И-ВО удаляется центробежным вытяжным вентилятором ВытВ в вытяжную шахту ВытШ. Приточный воздух зимой подаётся в цех центробежным вентилятором ПрВ через воздухонагреватель К-ВН и приточный воздуховод, который в помещении разделяется на два горизонтальных воздуховода ПрВз, расположенных по стенам вдоль всего цеха. Нагрев приточного воздуха осуществляется за счёт теплоты охлаждения вытяжного воздуха и работы ТНУ.
Работа схемы в летний период.
Летом воздух, охлаждённый в воздухоохладителе И-ВО направляется обратно в цех по рециркуляционной линии. Часть свежего приточного воздуха, минимально необходимая для вентиляции летом и равная трехкратному объёму помещения в час, подсасывается вытяжным вентилятором из приточной шахты, охлаждается и направляется с рециркулирующим воздухом в цех. А часть вытяжного воздуха, равная тому же объёму свежего, подсасывается приточным вентилятором ПрВ из вытяжного воздуховода, смешивается с наружным воздухом, поступающим из приточной шахты, и подаётся на охлаждение конденсатора К-ВН после чего выбрасывается в атмосферу через вторую вытяжную шахту.
Вентиляторы и тепловой насос расположены на закрытой вентиляционной площадке в цехе.
Температура наружного воздуха: зимой tн = -25°С, а летом tн = +30 °С. Относительная влажность наружного воздуха: зимой 90%; летом 50%. Рабочее тело ТНУ - фреон R-22. Относительная влажность воздуха в помещении φ = 70% температура tв = +20°С (зимой и летом). Конденсатор и испаритель ТН ребристотрубчатые (фреон внутри труб).