§ 12.2. Автоматизация приточных камер

При регулировании теплопроизводительности приточных камер наиболее распространенным является способ изменения расхода теплоносителя Применяется также способ автоматического регулирования температуры воздуха на выходе из приточной камеры путем изменения расхода воздуха. Однако при раздельном применении этих способов не обеспечивается максимально допустимое использование энергии теплоносителя.

С целью повышения экономичности и быстродействия процесса регулирования можно применить совокупный способ изменения теплопроизводительности воздухоподогревателей установки. В этом случае система автоматического управления приточной камерой предусматривает выбор способа управления приточной камерой (местное, кнопками по месту, автоматическое со шита автоматизации), а также зимнего и летнего режимов работы; регулирование температуры приточного воздуха путем воздействия на исполнительный механизм клапана на теплоносителе; автоматическое изменение соотношения расходов воздуха через воздухоподогреватели и обводной канал; защиту воздухоподогревателей от замерзания в режиме работы приточной камеры и в режиме резервной стоянки; автоматическое отключение вентиляторов при срабатывании защиты от замерзания в режиме работы; автоматическое подключение контура регулирования и открытие приемного клапана наружного воздуха при включении вентилятора; сигнализацию опасности замерзания воздухоподогревателя; сигнализацию нормальной работы приточной камеры в автоматическом режиме и подготовки к пуску.

Система автоматического управления приточной камерон (рис. 12.1) работает следующим образом. Выбор способа управления производная поворотом переключателя SAI в положение «ручное» или «автоматическое», а выбор режима работы ‒ переключателем S/12 поворотом его в положение «зима» или «лето».

Рис. 12.1. Функциональная схема управления приточной камерой

Ручное местное управление электродвигателем приточного вентилятора Ml производится кнопками SB1 «Стоп» и SB2 «Пуск» через магнитный пускатель КМ; исполнительным механизмом М2 приемного клапана наружного воздуха кнопками SB5 «Открытие» и SB6 «Закрытие» через промежуточные реле и собственные конечные выключатели; исполнительным механизмом М3 клапана на теплоносителе кнопками SB7 «Открытие» и SB8 «Закрытие» через промежуточное реле К5 и собственные конечные выключатели и исполнительным механизмом М4 фронтально-обводного клапана кнопками SB9, SB10.

Включение ‒ выключение электродвигателя Ml вентилятора сигнализируется лампой HL1 «Вентилятор включен», установленной на щите автоматизации.

Включение и выключение приточной камеры в автоматическом режиме работы производится кнопками SB3 «Стоп» и SB4 «Пуск», расположенными на щите автоматизации, через промежуточные реле К1 и К2. При этом перед включением вентилятора промежуточные реле KL КЗ и Кб обеспечивают принудительное открытие клапана на теплоносителе, а после включения вентилятора промежуточное реле К2 подключает контур регулирования температуры приточного воздуха и защиту от замерзания, а также открывает приемный клапан наружного воздуха.

Поддержание температуры приточного воздуха осуществляется регулятором температуры Р2 с термисторным датчиком ВКК установленным в приточном воздуховоде; управляющий сигнал через релейно-импульсный прерыватель Р1 подается на исполнительный механизм М3 клапана на теплоносителе.

Изменение соотношений расходов воздуха через калориферы и обводной канал производится по сигналам регулятора температуры Р4 с датчиком ВК2, установленным в трубопроводе теплоносителя. Управляющие сигналы через релейно-импульсный прерыватель РЗ подаются на исполнительный механизм М4 фронтальнообводного клапана.

Защита воздухоподогревательной установки от замерзания обеспечивается датчиком ‒ реле температуры теплоносителя Р5, чувствительный элемент которого установлен в трубопроводе теплоносителя сразу за первой по ходу воздуха секцией подогрева, и датчиком-реле температуры воздуха Р6_У чувствительный элемент которого установлен в воздуховоде между приемным клапаном наружного воздуха и воздухоподогревательной установкой. В случае опасности замерзания через промежуточное реле Кб производятся отключение электродвигателя Ml приточного вентилятора, открытие клапана на теплоносителе и включение сигнализации, а также закрытие приемного клапана наружного воздуха. Возникновение опасности замерзания сигнализируется лампой HL3 «Опасность замерзания» и звуковым сигналом ЯЛ.

В системах промышленной вентиляции широко распространено использование группы приточных камер (ПК), работающих в режиме поддержания одинаковой температуры приточного воздуха. Известны два способа’ регулирования теплопроизводительности группы приточных камер; изменением расхода теплоносителя и изменением температуры теплоносителя при неизменных расходах теплообменивающихся сред.

Первый способ регулирования позволяет простыми средствами поддерживать заданную теплопроизводительность ПК минимальным количеством теплоносителя, обеспечивать гидродинамическую стабилизацию системы. Однако при его использовании необходимо принимать особые меры по защите теплообменников от замерзания, что особенно важно при наличии определенного запаса по площади поверхности нагрева.

В зарубежной практике широко применяется второй способ регулирования теплопроизводительности, который в отечественной практике не нашел достаточного распространения по ряду причин. Тем не менее этот способ завоевывает все большую популярность, так как позволяет минимальными средствами автоматически решать проблему защиты от замерзания. Кроме того, при его использовании исключаются перерасходы теплоты на воздушное отопление и вентиляцию помещений, т. е. уменьшаются суммарные за отопительный период расходы поступающего от ТЭЦ теплоносителя.

Системой автоматического управления группой приточных камер предусматривается регулирование теплопроизводительности воздухоподогревательных установок изменением температуры подаваемого теплоносителя при постоянном расходе воздуха и теплоносителя через них путем подмешивания части теплоносителя из обратной линии в подающую.

Рис. 12.2. Функциональная схема управления группой приточных камер

ми с узлом подготовки теплоносителя, состоящим из насосов Н1 и Н2 (один резервный), обратного клапана К1_У регулирующего клапана К2 и регулятора давления РД. На обратном трубопроводе перед* узлом подготовки установлено реле протока теплоносителя РПТ.

Исполнительный механизм клапана К2 электрически связан с регулятором РТ1, на входы которого подсоединены датчики ДТ температуры теплоносителя в подающей линии на выходе из узла подготовки и датчик Д_н.в температуры наружного воздуха. На схеме представлены также элементы сигнальной аппаратуры: •сигнализатор температуры приточного воздуха РТ2 с датчиками Д1‒Д_п и реле протока воздуха РПВ, установленные в каждой приточной камере. Сигнализатор РТ2 конструктивно выполнен в виде регулирующего многоточечного моста КСМ, выходные контакты которого, так же как и контакты РПВ_У замыкают цепи световой и звуковой сигнализации.

Разработанная система обеспечивает управление группой приточных камер в ручном и автоматическом режимах.

является способ точки росы, при котором относительная влажность воздуха в процессе обработки в оросительной камере приближается к ᴪ—100% (реально 90—95 % ).

Относительное постоянство ϕ в помещении обеспечивается путем стабилизации температуры почки росы т приторного воздуха. Этот косвенный способ обеспечивая ϕ =const дает удовлетворительные результаты при незначительных колебаниях влговыделений в помещениях, а при значительных колебаниях для стабилизации точки ᴪ необходимо изменить влагосодержание приточного воздуха.

Регулирование г_ш осуществляется, как правило, изменением производительности воздухоподогревателя второй ступени подогрева.

В течение года параметры наружного воздуха изменяются в широких пределах. На l—d-диаграмме область этих изменений оконтурена пунктиром и линией ϕ = 100%. C изменением параметров наружного воздуха будет измениться производительность теплообменных и смесительных аппаратов установки кондиционирования.

Анализ работы указанных аппаратов в течение года удобно выполнить с применением I—d-диаграммы (рис, 12.3,6). По мере увеличения энтальпии наружного воздуха от I.» к I1: теплопроизводительность воздухоподогревателя первой ступени подогрева необходимо уменьшать, так как в противном случае произойдет увеличение температуры точки росы, приточного воздуха.

При —I1 воздухоподогреватель первой ступени подогрева должен быть выключен. При I1 <In«<I2 заданное значение t_т._р может быть достигнуто путем увеличения соотношения объемов наружного и рециркуляционного воздуха. При In-I2 через оросительную камеру должен проходить только наружный воздух, т.k. установка будет работать как прямоточная. В области I₂<I„<Iз оросительная камера работает в адиабатическом режиме, охлаждая и увлажняя только наружный воздух.

Вследствие увеличения влагосодeржания приточного воздуха относительная влажность ϕ в помещении будет увеличиваться и может выйти за пределы допустимых значений. Наиболее просто значение можно уменьшить некоторым повышением температуры приточного воздуха и тем самым увеличением температуры t в помещении. При Iв=I₃ значение t в помещении должно соответствовать летнему режиму.

При Iз<Iв<I₄ в помещение подается только наружный воздух, который (для сохранения относительного постоянства ϕ) необходимо охлаждать с понижением энтальпии, для чего в оросительную камеру подастся холодная вода от источника холодоснабжения. При I4<Iв<I₃ для экономии холода используется рециркуляционный воздух; обработка воздуха осуществляется по схеме, рассмотренной для расчетною летнего периода.

Выполненный анализ позволяет построить графики регулирования работы теплообменных и смесительных аппаратов в кондиционере при годовых изменениях энтальпии наружного воздуха (рис. 12.3,о). Графики наглядно показывают изменение теплопроизводительности воздухоподогревателей первой Q1 и второй Q2 ступеней подогрева, холодопроизводительности Qo (с минусом), количества приточного (постоянно), наружного С_н и рециркуляционного воздуха, принятую последовательность работы аппаратов и характерные точки смены режимов. Кроме того, они дают представление об энергетической эффективности принятой схемы тепловлажностной обработки воздуха.

Как видно из рис. 12.3,в. при 1з<1п<1и.я режим работы системы кондиционирования воздуха энергетически не оправдан, так как одновременно потребляются теплота и холод. Фактически необходимые затраты холода при 1з<1п<1и.я. Обозначены на рисунке крестообразной штриховкой.

Регулирование по оптимальному режиму. В последнее время начинают применять мегод регулирования системы кондиционирования воздуха по оптимальному режиму (разработанный А. Я. Креслинем), позволяющий во многих случаях избежать повторного подогрева воздуха, охлажденного в оросительной камере, а также более рационально использовать теплоту рециркуляционного воздуха. В любой момент времени воздух в установке кондиционирования проходит теловлажностную обработку в такой последовательности, при которой расходы теплоты и холода оказываются наименьшими.

Теоретическими и экспериментальными исследованиями установлен ряд режимов, которые при определенных состояниях наружного и внутреннего воздуха, известном тепловлажностном балансе помещения и заданном относительном количестве подаваемого наружного воздуха могут быть названы оптимальными. Анализ производится графоаналитическим методом с применением I—d-диаграммы. Оптимальный режимобработки воздуха выбирается в зависимости от положения на I—d-диаграмме точки, характеризующей состояние наружного воздуха в данный момент.

Метод регулирования систем кондиционирования воздуха по оптимальному режиму энергетического более эффективен. Однако надо отметить, что реализация регулирования по методу оптимальных режимов требует более сложной автоматики, что сдерживает его практическое применение.

Метод количественного регулирования систем кондиционирования воздуха. Сущность метода заключается в регулировании тепло- и холодопроизводитсльности( установок кондиционирования воздуха путем изменения расхода обрабатываемого воздуха.

Регулирование расхода воздуха осуществляется изменением производительности вентилятора путем изменения частоты вращения ротора электродвигателя, применения регулируемых гидравлических или электронных муфт (соединяющих электродвигатель с вентилятором), использования направляющих аппаратов перед вентиляторами.

Следует иметь в виду, что количественное регулирование осуществляется лишь в определенных пределах изменения расхода воздуха. Значительное сокращение расхода воздуха в процессе регулирования может привести к нарушению воздушного режима помещении или к несоблюдению гигиенических или технологических норм подачи свежего воздуха. В таких случаях возможно применение схем количественно-качественного регулирования.

Регулирование систем кондиционирования воздуха (см. рис. 12.3) обеспечивается с помощью контуров регулирования. Установленный в рабочей зоне помещения или в вытяжном канале чувствительный элемент терморегулятора воспринимает отклонения температуры. Терморегулятор управляет воздухоподогревателем второй ступени подогрева ВП2 чаще всего путем регулирования подачи теплоносителя клапаном К\.

Постоянство влажности воздуха в помещении обеспечивается двумя терморегуляторами точки росы, чувствительные элементы которых воспринимают отклонения температуры воздуха после оросительной камеры

или волы в ее поддоне. Терморегулятор зимней точки росы управляет последовательно клапаном воздухоподогревателя первой ступени подогрева ВП, и воздушными клапанами (заслонками) К₃. К,. К₅. Терморегулятор летней точки росы управляет подачей холодной воды из холодильной установки в оросительную камеру с помощью клапана К₆.

Для более точного регулирования влажности воздуха применяют влагорегуляторы, чувствительные элементы которых устанавливают в помещении. Влагорегуляторы управляют клапанами К2-К6 той же последовательности. что и терморегуляторы точки росы.

В системах с применением первой рециркуляции воздуха терморегулятор летней точки росы работает совместно с терморегулятором реверса воздушных клапанов. Чувствительным элементом этого терморегулятора является мокрый термометр, установленный в потоке наружного воздуха и работающий по следующей программе: при In>I4 терморегулятор устанавливает клапаны K₃. К4, и К5 на режим минимальной подачи воздуха, при I2<I„<I4 клапаны K3, К4, и К5 переводятся на режим подачи только наружного воздуха (см. рис. 12.3,в). Открытие и закрытие клапанов Кз н К₅ дополнительно блокируется с пуском и остановкой приточного вентилятора.

Воздухоподогреватели первой ступени подогрева ВП1 работают в наиболее неблагоприятном режиме; для предупреждения опасности их замерзания предусматривается автоматика защиты, функционирующая как во время работы приточного вентилятора, так и после его остановки. Два терморегулятора автоматики защиты контролируют температуру воздуха перед воздухоподогревателем первой ступени подогрева и температуру теплоносителя после него.

При сочетаниях температур, создающих угрозу замерзания воздухоподогревателя, они выключают приточный вентилятор. При остановленном приточном вентиляторе необходима дополнительная защита воздухоподогревателя от замерзания. Наиболее надежна схема, автоматически обеспечивающая периодический прогрев воздухоподогревателя.

Если направление луча процесса в помещении в течение года меняется в широких пределах (от г, _а до ея.я), анализ режима круглогодичного регулирования установок полного кондиционирования необходимо проводить с учетом этого изменения.

Из изложенного видно, что результаты анализа процессов обработки воздуха в расчетных условиях и их возможных изменений в течение года являются исходными для выбора основных контуров регулирования систем кондиционирования воздуха