Диссертация (1141539), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Каждая холодильная машина с конденсатором жидкостногоохлаждения имеет по два винтовых компрессора. Регулирование холодопроизводительности холодильных машин происходит от 25% с шагом регулирования12,5%. На рисунке 5.1 условно показана одна холодильная машина.Основной причиной подбора двух холодильных машин и охладителей является удобство ремонта оборудования, поскольку подбор по одному агрегату может привести к полному отключению всей системы при аварии, а так же, стоимость и габариты оборудования установки существенно возрастают. Таким образом в здание подается 50% необходимой нагрузки от каждой холодильной машины.
И так же в зависимости от необходимой холодильной нагрузки в режиме какмашинного, так и свободного охлаждения может работать как один так и два сухих охладителя одновременно.Работают сухие охладители в двух режимах: во-первых, при достаточнонизкой температуре наружного воздуха они играют роль свободных охладителейи, во-вторых, для охлаждения незамерзающей жидкости для конденсаторов холодильных машин как сухие градирни.
Поверхность сухих охладителей подобрана вдвух вариантах: а) для обеспечения охлаждения конденсаторов при 100%-ной хо-90лодильной нагрузке на холодильные машины, и б) для обеспечения перехода насвободное охлаждение при температуре наружного воздуха +9 оС. Причем, рассматривалось три варианта максимальной расчетной температуры наружного воздуха: 1) 26 оС, 2)28 оС, 3)32 оС.Из промежуточного теплообменника выходят два контура системы. Первыйконтур заполнен водой – приняты значения температуры воды +12 оС – +17 оС дляболее позднего перехода на машинное охлаждение.
Обычно для систем кондиционирования воздуха принимается температура охлажденной воды +7 оС и отепленной воды +12 оС. Но при данном диапазоне температур машинное охлаждениеможет осуществляться вплоть до температуры наружного воздуха равной 0 оС.Причем важно, что принятая температура воды не пересушивает воздух в помещениях, то есть не увеличивает холодильную нагрузку на фэнкойл, хоть и требуется применение немного большего размера данного вентиляторного конвектора.Максимальную холодопроизводительность в режиме свободного охлажденияопределяет рабочая поверхность промежуточного теплообменника.Второй контур относится к конденсатору и к системе свободного охлаждения.
Этот контур заполнен 40%-ным этиленгликолем, который при разной температуре наружного воздуха имеет разную температуру. При заявленном диапазонетемпературы воды в контуре между теплообменником и сухой градирней системасвободного охлаждения должна охлаждать незамерзающую жидкость до температуры 10 оС и нагреваться в промежуточном теплообменнике до 15 оС. Благодаряпроцентному содержанию этиленгликоля работа системы в холодное время годавозможна вплоть до температуры наружного воздуха -28 оС. При температурахнаружного воздуха ниже -28 оС работа системы невозможна, так как этиленгликолевый раствор становится более густым и насос не сможет его прокачать.Все насосы этиленгликолевого контура оснащены частотными преобразователями, которые ограничены минимальным расходом, устанавливаемым программой подбора для каждого насоса.
Частотные преобразователи на вентиляторах сухих градирен регулируются до скорости вращения 30% от номинальной.91Рисунок 5.1 – Схема системы холодоснабжения для кондиционирования воздуха92Возможно несколько подходов к регулированию расхода на испарителе (вконтуре потребителя):1. Расход в фэнкойлах регулируется с помощью трехходового клапана, насос без частотного регулирования.2. Установка трехходового регулирующего клапана и насос с частотным преобразованием.3. Двухходовой клапан и насос с частотным преобразователем.По опыту эксплуатации и наладки данного оборудования в работе былопринято решение использовать трехходовой клапан и насосов без частотного регулирования в контуре потребителя.
Важно отметить, что во втором подходетрехходовой клапан и частотный преобразователь пытаются друг друга подавить,что является большим недостатком. В третьем же случае процесс регулированияявляется более сложным, чем в первом.Рассматривается несколько типоразмеров установки холодоснабжения,обеспечивающих покрытие холодильной нагрузки при разной расчетной температуре наружного воздуха tнР, и осуществляющих переход на свободное охлаждениепри различной текущей температуре наружного воздуха tн:– вариант 1а) tнР=26 оС, tн=+5 оС;– вариант 1б) tнР =26 оС, tн=+9 оС;– вариант 2а) tнР =28 оС, tн=+5 оС;– вариант 2б) tнР =28 оС, tн=+9 оС;– вариант 3а) tнР =32 оС, tн=+5 оС;– вариант 3б) tнР =32 оС, tн=+9 оС.Так как максимальные расходы воды близки по значению для вариантов 1)и 2), то холодильные машины, насосные группы водяного и этиленгликолиевогоконтуров тоже одинаковые для этих вариантов.С помощью сравнения энергозатрат на свободное охлаждение за время работы системы кондиционирования воздуха при разных размерах сухого охладителя и при различной температуре наружного воздуха решался вопрос об энергети-93ческой целесообразности перехода от свободного охлаждения на машинное.
Результаты упомянутых расчетов приведены в таблицах 5.3 – 5.5.Расход электроэнергии за год, показанный в таблице 5.6, рассчитан с учетом продолжительности наблюдения различных интервалов температуры наружного воздуха tн. В период от минимальных температур до tн=+9 оС в вариантах а)до tн=+5 оС работает режим свободного охлаждения, а затем машинного; в вариантах б) только свободное охлаждение. Затраты электроэнергии на охлаждениезданий Qэ,охл представлены дробью в числителе – кВт.ч, в знаменателе – кВт.ч на1м2 офисной площади рассматриваемого здания, в этот период для вариантов: 1а)Qэ,охл=196511/79,5;1б)Qэ,охл=193187/78,1;2a)Qэ,охл=175674/71,07;2б)Qэ,охл=169268/68,5; 3а) Qэ,охл=183589/74,3; 3б) Qэ,охл=163432/66,1.Некоторые результаты расчетов представлены в таблице 5.6.
От куда видно, что энергетически выгодно применять переход на свободное охлаждение при9 оС при всех вариантах компоновки системы охлаждения. Вполне закономерно,что так как в режиме сухого охлаждения установка работает больше по времени,то в вариантах а) на свободное охлаждение тратится меньше электроэнергии, чемв вариантах б). Но при этом уменьшение потребления электроэнергии в режимемашинного охлаждения в вариантах б) значительно превосходит увеличениеэнергозатрат на свободное охлаждение. Годовая суммарная потребляемая электроэнергия, кВт.ч, в вариантах а) больше, чем в вариантах б). При этом средние загод коэффициенты преобразования (COP) тоже при переходе на свободное охлаждение при +9 оС выше.Данное исследование описано в статьях автора [62, 65, 66].Таблица 5.3 – Энергетические показатели системы холодоснабжения с холодильной машиной, подобраннойна расчетную температуру +26 оС (Вариант 1)Температура наружного воздуха, оСЧисло часов (в рабочее время) вгод стояния температуры наружного воздуха, ч-2812-2522-2066-15125-10221-53700507522271549330155262025526842827Холодильная нагрузка, кВт423,4Выработка холода, кВт∙ч423,4Режим охлажденияЭлектрическаяКомпрессоров116,0мощность, кВтВентиляторов39,3Насосов28,78Суммарная электрическая184,1мощность, кВтПотребляемая электрическая энер- 200 374,4 1157 2279 4279 7915 12947 8018 10813 26700 59954 36104 20617 4970 184гия, кВт∙чКоэффициент преобразования (СОР) 6,4 6,7 6,8 7,07,17,37,36,53,83,73,33,22,92,7 2,3б) переход на свободное охлаждение при наружной температуре =+9 0СХолодильная нагрузка, кВт107,13 114,0 120,0 127,0 137,9 156,0 185,9 234,3 268,0 301,7 372,6 450,0 537,0 522,8 448,1Выработка холода, кВт∙ч1285,6 2508 7920 15875 30476 57720 94251 52015 41272 99561 195988 11470 45108 14116 448,1Режим охлажденияСвободное охлаждениеМашинное охлаждениеЭлектрическаяКомпрессоров64,081,9 116,0 116,0 116,0мощность, кВтВентиляторов1,63 1,87 2,28 2,85 3,78 5,50 9,17 19,3 30,0 53,1 29,09 35,13 41,92 41,92 41,92Насосов15,1 15,26 15,4 15,56 15,82 16,24 16,94 18,06 18,8 19,63 22,71 26,75 28,78 28,78 28,78Суммарная электрическая16,73 17,1 17,7 18,4 19,6 21,7 26,1 37,3 48,8 72,8 115,8 143,8 186,7 186,7 186,7мощность, кВтПотребляемая электрическая энер- 201 377 1167 2301 4331 8042 13237 8285 7521 24014 60910 36663 20910 5041 187гия, кВт∙чКоэффициент преобразования (СОР) 6,4 6,7 6,8 6,97,07,27,16,35,54,13,23,12,92,8 2,4Годовоепотребление,кВт∙ч66929594а) переход на свободное охлаждение при наружной температуре =+5 0С107,13 114,0 120,0 127,0 137,9 156,0 185,9 234,3 268,0 301,7 372,6 450,0 537,0 497,11285,6 2508 7920 15875 30476 57720 94251 52015 41272 99561 195988 11470 45108 13422Свободное охлаждениеМашинное охлаждение31,4 39,264,081,9 116,0 116,01,53 1,76 2,13 2,67 3,54 5,15 8,6 18,06 19,61 22,08 27,27 32,93 39,3 39,315,1 15,26 15,4 15,56 15,82 16,24 16,94 18,06 19,2 19,63 22,71 26,75 28,78 28,7816,6 17,02 17,53 18,23 19,36 21,39 25,54 36,12 70,21 80,91 114,0 141,6 184,1 184,1321196511670014193187Таблица 5.4 – Энергетические показатели системы холодоснабжения с холодильной машиной, подобраннойна расчетную температуру +28 оС (Вариант 2)Температура наружного воздуха, оСЧисло часов (в рабочее время) вгод стояния температуры наружного воздуха, ч-2812-2522-2066-15125-10221-5370050752227154933015526202552684282732 Годовое1 потребление,кВт∙чХолодильная нагрузка, кВтВыработка холода, кВт∙чРежим охлажденияЭлектрическаяКомпрессоровмощность, кВтВентиляторовНасосовСуммарная электрическаямощность, кВтПотребляемая электрическая энер- 196,2 367,3 1132 2218 4136 7568 12152 7287 9155 23519 55117 33317 14431 4898 181 175674гия, кВт∙чКоэффициент преобразования (СОР) 6,6 6,8 7,0 7,27,47,67,87,14,54,23,63,43,13,1 2,70б) переход на свободное охлаждение при наружной температуре =+9 СХолодильная нагрузка, кВт107,13114,0 120,0 127,0 137,9 156,0 185,9 234,3 268,0 301,7 372,6 450,0 537,0 569,0 520,8Выработка холода, кВт∙ч1285,6 2508 7920 15875 30476 57720 94251 52015 41272 99561 195988 11470 45108 15363 521 671334Режим охлажденияСвободное охлаждениеМашинное охлаждениеЭлектрическаяКомпрессоров64,0 81,9 116,0 122,0 122,0мощность, кВтВентиляторов1,14 1,31 1,59 1,99 2,65 3,85 6,42 13,5 21,0 37,220,6 25,7 26,8 26,8 26,8Насосов15,1 15,3 15,4 15,56 15,82 16,24 16,94 18,06 18,8 19,63 22,7 26,75 28,8 30,8 30,8Суммарная электрическая16,24 16,6 17,0 17,6 18,5 20,1 23,4 31,5 39,8 56,8 107,3 134,4 171,6 179,6 179,6мощность, кВтПотребляемая электрическая энер- 195 365 1122 2194 4081 7432 11843 7002 6134 18754 56445 34259 14413 4849 180 169268гия, кВт∙чКоэффициент преобразования (СОР) 6,6 6,9 7,1 7,27,57,88,07,46,75,33,63,53,13,2 2,995а) переход на свободное охлаждение при наружной температуре =+5 0С107,13114,0 120,0 127,0 137,9 156,0 185,9 234,3 268,0 301,7 372,6 450,0 537,0 569,0 497,11285,6 2508 7920 15875 30476 57720 94251 52015 41272 99561 195988 11470 45108 15363 497,1 671310Свободное охлаждениеМашинное охлаждение31,4 39,264,081,9 116,0 122,0 122,01,25 1,44 1,74 2,18 2,90 4,21 7,03 14,76 8,85 12,44 18,072227,0 28,58 28,5815,1 15,26 15,40 15,56 15,82 16,24 16,94 18,06 19,2 19,63 22,71 26,75 28,78 30,8 30,816,35 16,70 17,14 17,74 18,72 20,45 23,97 32,82 59,45 71,27 104,8 130,7 171,8 181,4 181,4Таблица 5.5 – Энергетические показатели системы холодоснабжения с холодильной машиной, подобраннойна расчетную температуру +32 оС (Вариант 3)Температура наружного воздуха, оСЧисло часов (в рабочее время) вгод стояния температуры наружного воздуха, ч-2812-2522-2066-15125-10221-53700507522271549330155262025526842827Холодильная нагрузка, кВт630,0Выработка холода, кВт∙ч630 671443Режим охлажденияЭлектрическаяКомпрессоров167,2мощность, кВтВентиляторов43,12Насосов31,9Суммарная электрическая242,2мощность, кВтПотребляемая электрическая энер- 206 384 1186 2328 4364 8016 13039 7894 10933 25101 52284 37153 14989 5470 242 183589гия, кВт∙чКоэффициент преобразования (СОР) 6,2 6,5 6,76,87,07,27,26,63,84,03,73,13,02,82,60б) переход на свободное охлаждение при наружной температуре =+9 СХолодильная нагрузка, кВт107,1 114, 120,0 127,0 137,9 156,0 185,9 234,3 268,0 301,7 372,6 450,0 537,0 569,0 630,00Выработка холода, кВт∙ч1285,6 2508 7920 15875 30476 57720 94251 52015 41272 99561 195988 11470 45108 15363 630 671443Режим охлажденияСвободное охлаждениеМашинное охлаждениеЭлектрическаяКомпрессоров55,0 89,8 114,5 134,9 167,2мощность, кВтВентиляторов1,13 1,3 1,58 1,97 2,62 3,80 6,35 13,3 20,8 36,8 14,9 21,4 25,5 27,0 29,9Насосов15,7 15,8 15,9 16,1 16,4 16,8 17,6 18,8 18,8 19,86 22,8 26,7 28,7 29,6 31,9Суммарная электрическая16,83 17,1 17,5 18,1 19,0 20,6 23,9 32,1 39,6 56,6 92,8 137,9 168,7 191,5 229,0мощность, кВтПотребляемая электрическая энер- 202 376 1157 2259 4202 7623 12140 7133 6097 18691 48818 35161 14172 5172 229 163432гия, кВт∙чКоэффициент преобразования (СОР) 6,4 6,7 6,8 7,07,37,67,87,36,85,34,03,33,23,02,896а) переход на свободное охлаждение при наружной температуре =+5 0С107,1 114,0 120,0 127,0 137,9 156,0 185,9 234,3 268,0 301,7 372,6 450,0 537,0 569,01285,6 2508 7920 15875 30476 57720 94251 52015 41272 99561 195988 11470 45108 15363Свободное охлаждениеМашинное охлаждение39,9 39,955,089,8 114,5 134,91,44 1,66 2,0 2,52 3,35 4,87 8,12 16,8 11,9 16,3 21,56 29,2 35,2 38,115,7 15,8 15,9 16,1 16,40 16,8 17,6 18,8 19,2 19,86 22,84 26,7 28,7 29,617,14 17,5 17,9 18,6 19,8 21,7 25,7 35,6 71,0 76,06 99,4 145,7 178,4 202,632 Годовое1 потребление,кВт∙ч97Таблица 5.6 – Годовые потребление электроэнергии, кВт.ч, и выработка холода,кВт.чГодовоеСистемапотребление свободногоэлектроэнерги охлаждениямашинногоохлажденияИтого:выработкасвободногохолодаохлаждениямашинногоохлажденияИтого:1а37 1691б69 476Варианты2а2б35 05759 122159 342123 711140 618110 146146 172103 552196 511262 051193 187402 884175 675262 051169 268402 884183 589262 051163 432402 884407 244267 130409 259268 450409 392268 559669 295670 014671 310671 334671 443671 4433а37 4173б59 8805.2.3 Экономически целесообразная температура перехода от свободногоохлаждения на машинное.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
