Промыщленные и бытовые скв (543401), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Последний тнп управления характерен для мультизональных сплит-систем. Бытовые коцдиционеры воздуха промышленно изготавливаются и применяются с конца 50-х годов. Первые кондиционеры представляли собой моноблочные оконные агрегаты, работаклпие только в режиме охлаждения воздуха в помещеннн. Первые кондиционеры с раздельными блоками — внутренним, устанавливаемым в помещении, и внешним снаружи, позволяющие совмесппь в одной системе функции охлаждения и нагрева, освоены в начале 60-х годов. В них помимо рабочего цикла холодильной машины используется и цикл теплового насоса.
В б0-е годы промышленностью стали выпускаться кондиционеры, допускающие использование большого количества внутренних блоков — сплит- системы. Одновременно расширяется н набор сервисных функций (например, режимы осушки, размораживания), предназначенных для обеспечения более комфортных условий, и расширения допустимого диапазона рабочей темпе- ратуры наружного воздуха. В начале 80-х годов начинают разрабатывазъся и применяться качест- венно новые принципы управления производительностью системы и регулирования параметров воздуха в помещении, Потребнтелго предлагаются инверторные системы конднционирования воздуха.
Одновременно внедрается сетевое управление системой. Наряду с техническим совершенствованием систем улучпшется и их дизайн — блоки становпся более компакшыми н легкими. Это стало возможным ввиду комплектации их более компактными, эффективными и надежными компрессорами и вентшопорами, а также теплообменииками, Особое внимание разработчиками систем кондиционирования уделяется экологической безопасности. Применяемые в настожпее время хладагенты— фреоны — непосредсшенно не представляют опасности для жизни человека, Необходимо лншь предусмотреть меры, предотвршпаюшие вытеснение воздуха из помещения в случае утечки хладагеита.
С другой стороны, следует имен, ввиду неблагопрюпное воздействие хлорсодержапипг веществ, а таковыми являются большннспю прнменаемых фреонов, на окружающую среду, а именно на озоновый слой Земли. Поэтому одно из направлений совершенствования кондиционеров напрямую связано с применением рабочих тел, которые являются экологически безопасными. В частности, осущесшляется переход на алътернкгивные фреону К22 (СНРзС!) хладагенты К407с, К134а и К410А, предсгавллюпще собой смеси фреонов К32 (СНзрз), К125 н К134, нмеюших нулевой озоноразрушающнй потенцнал.
Температура нормального кипения этих смесей близка к температуре кипения широко применяемого в настоящее время фреона К22. Например, температура нормального кипения К407с составляет минус 43,7 'С, а К22 — мннус 40,8 'С. В этой связи эксплуатюцюнные характеристики систем, работающих на альтернативных рабочих телах существенно не отличаются от характеристик систем, работаощих на хлорсодержащих соединениях.
В рассматриваемых системах кондиционнрования воздуха используется рабочие циклы холодильной машины и теплового насоса, 3.2. Рабочей цикл холодищ ной машины и теплового насоса На рис. 33 представлены схема холодильной машины и реальный цикл в Т-Б-диаграмме. Сухой насыщенный пар хладагента сжимается в компрессоре, Процесс сжатия соответствует линии 1-2 на диаграмме.
В силу необратимых потерь, процесс отличается от идеального процесса, показанного штриховой линией и сопровождается ростом энтропии. В конце процесса сжатия получается перегретый пар (точка 2 в 7'-Я-диаграмме). Перегретый пар поступает в конденсатор 11, в котором охлаждается до температуры насыщения, соответствующей давлению р, (точка 2' в Т-б-диаграмме), и конденсируется Процесс конденсации показан линией 2'-3.
Процесс конденсации происходит при Т„несколько превышающей температуру окружающей среды Т на величину дТ Количество теплоты, отводимой в конденсаторе от хлалагевта, равно Д,. Т А. со Т„ Т 0в Я а б Рис.3.1. Принципиальная схема холодильной машины (а) и идеальный и реальный процессы в Т-о-диаграмме (б) 1 — компрессор, П вЂ” конденсатор, П— 11 — дроссельный вентиль, 1У вЂ” сепаратор, У вЂ” испаритель. а.б-с-д — рабочий цикл идеальной холодильной машины, 1-2-3-4-1 реальный цикл Процесс дросселнроваиня юображен в Т-Я-диаграмме линией 3-4.
В результате после дроссельного вентиля П1 имеется влажный пар с параметрами Т, и ро (точ ка 4 в Т Бднжрамме). Далее поток хладагента раэдваиваегся. Отделяемая в сепараторе жидкость поступает на вход испарителя г, а пар хладагента — на входкомпрессора В испарителе хладагент испаряясь отнимает количество теплоты До от потребителя холода, а парообраэпый хладагент поступает на вход компрессора.
Процесс испарения происходит, как и процесс конденсации, прн конечном значении разности температур ггТ„испарителя (Т„) и хладагента (То). Парокомпрессиониый цикл может быть применен и дая целей нагрева выдула в помещении. Для этого может быть использована теплота окр- ота окружающей среды (теплота наружного воздуха, теплота воды в естественных водоемах нли теплота воды ю артезианских скважин и т.д.). Температура рас- -35- урсов мщкет быль низкой и поэтому недостаточной для полезного использования в целях отопления, Температурный уровень можно искусственно повысить, применив термстрапсформатор — тепловой насос, зкгратнв при этом какую-либо энсрппо, например электрическую нлн механическую.
На рис.3.2 а приведена принципиальная схема теплового насоса, а на рис.3.2 б — схема идеального (1-2-3-4) и реального циклов в Т-Б-двжугамме. В идеальном цикле пары теплоносителя с параметрами в точке 1 поступают в компрессор 1, где сжнмаются до давления р, и нагреваются до соответствующей ему температуры насыщенна Т,. С этими параметрами пары теплоносителя поступают в конденсатор П, в котором конденсируктся, передавая теплоту потребителю (в системах коцяициоиирования — воздуху в помещении). После конденсатора теплоноситель поступает в детандер, в котором давление и температура снижаются до ро и Т,.
В испарнтеле (процесс 4-1 в ТЯ-диаграмме) к теплоносптелю подводится теплота от источника низкого потенциала, в качестве которого используется тегшота наружного воздуха. Теплоноснтель испаряется при температуре Т и цикл замыкается. Количество теплоты, подводимое в цикле к единице массы теплоносителя в испарнтеле равно Т Дз. Количество теплоты, отводимое в конденсаторе от теплоносителя к воздуху в помещении, равно ТоГэз. Удельнаа работа теплоносителя в ндеальном цикле парокомпрессионного теплового пасоса равна (Т;Т )ьз.
Коэффициент трансформации определяется, как отношение полезного количества теплоты, подводимого к воздуху, к затраченной в шпсле работе. Для идеального цикла коэффициент трансформации равен р„= То6э1(Т;Т )Юг=ТАТ;Т ), Оппвштельными особенностями идеального цикла от реального являются: отсутствие необркгимых энергетических потерь в теплообменном оборудовании (бесконечно малая разность температур между охлажлаемой н нагреваемой средой) и потерь, связанных с трением; равенство подводимой работы в юмпрессоре н отводимой в расширительном устройстве или дстаидере (А„ А,), при этом для процессов сжатия и расширения ~В=О. Идеальный цикл осуществляется в области влажного пара -Зб- -37- Т„ т.
т Т„ 0б а Рис.3.2. Принципиальная н циклы в Т У-диаграмме (б) 1 — компрессор, П вЂ” конденсатор, П1 — детандер, 1У вЂ” нспаритель. а-б-с-д-а— цикл реааьного парокомпрессионного теплового насоса Коэффициент трансформации теплоты для реального цикла теплового насоса будет меньше, чем р, н рассчитывается, как р =р,п, где П вЂ” коэффициент полезного действия теплового насоса. Этот коэффициент учитывает необратимость процессов в нагнетательном н расширительном устройстве, а также в теплообменниках.
В отличие от идеального в цикле реального теплового насоса применяется сжатие насыщенного пара теплоносителя (лниия а-б на рнс. 3.2), а детандер заменяется дроссельным вентилем. Процессы политропного сжатия в компрессоре и изоэнтальпийного расширения в дроссельном вентиле происходят с ростом энтропии, а теплообмен в исцарителе и конденсаторе при конечных разностях температур между теплоносителем и воздухом внутри помещения н снаружи.
Как видно из рассмотрения принципиальных схем холодильного цикла н цикла теплового насоса, онн отличаются только тем, что в холодильном цикле источник теплоты низкого потенциала (окружающая среда) используется для отвода теплоты хладагента из конденсатора, а в тепловом нь осе служит в качестве среды, от которой отбирается теплота в испарителе, В холодиль- ле, который расположен в кондиционнруемом помещении. В результате воздух охлаждается. Пары хладагента конденсируются в теплообменннке, который расположен снаружи при температуре наружного воздуха (Т ). Если кондиционер работает в режиме теплового насоса, то теплота отбирается от окружающей среды (наружного воздуха) и подводится к жидкому теплоноснтелю в испарителе, расположенном снаружи конднционируемого помещения, а передастся к воздуху внутри помещения от конденсирующихся паров теплоносителя. В холодильном цикле наоборот: охлаждаегся воздух внугри помещения н нагревается наружный воздух, охлвкдающий конденсатор.
Функции холодильной машины н теплового насоса могут обеспечиваться одним устройством, если предусмотреть даа раздельных теплообменннка, расположенных внутри и снаружи, и дополивтельнмй элемент, который позволит при изменении режима работы кондиционера (нагрев нли охлаждения) менять направление потоков газообразного хладагента, направлял в одном случае поток хладагента к внутреннему теплообменннку (процесс охлаждения), в другом — к наружному (процесс на рева). Применение чепярехходоаого клапана позволяет осуществлать реверс потока хладагеита и тем самым измеюпь режим работы кондиционера с охлаждения на нагрев, н наоборот, Это наглядно иллюсгрируется на рнс.З.З.
Схематично представлена работа сллнт-системы кондиционирования воздуха, включающей в себя два отдельных блажь одни нз которых расположен снаружи (внешний блок 2), а другой внутри (внутренний блок 1) кондиционируемого помещения. Каждый из блоков состоит из теплообменника, вентилятора и регулирующих устройств. Вентнлягор внутреннего блока осуществляет обдув теплообменника и рециркуляцию воздуха в кондиционируемом помещении, вентилятор внешнего блока — обдув теплообменника наружным воздухом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
