Центральные кондиционеры WESPER теперь в России
В Санкт-Петербурге организовано производство двух серий центральных кондиционеров
WESPER (Франция). Данная продукция в нашей стране уже хорошо известна — она
поставляется на российский рынок, начиная с 1998 года под торговыми марками
McQuay и Wesper.
Центральные кондиционеры серии CDC выпускаются 15 типоразмеров с производительностью
по воздуху до 110 000 м3/час. Корпус кондиционера отличается высокой
прочностью, выдерживая давление до 1000 Па без остаточной деформации. Каркас
собран из алюминиевых формованных профилей, закрепленных в пластиковых угловых
элементах. Панели выполнены из двух металлических листов, между которыми проложены
маты из стекловолокна толщиной 25 или 50 мм. Наружная поверхность панелей стандартно
покрывается слоем эпоксидной грунтовки, а затем полиэфирной краской, что гарантирует
высокую коррозионную стойкость кондиционера даже в условиях морского климата.
Центральные кондиционеры серии HORIZON поставляются 19 типоразмеров с производительностью
по воздуху до 150 000 м3/час. Основное отличие этой серии заключается
в конструкции каркаса и панелей корпуса. Каркас изготовлен из композиционного
материала — по прочности он обеспечивает характеристики аналогичные стальному
каркасу, однако он намного легче, не подвержен коррозии и практически не проводит
тепло. В панелях толщиной 50 мм используется пенополиуретан, имеющий в два
раза большую эффективность по сравнению с минеральной ватой или стекловолокном.
Корпус кондиционера HORIZON соответствует самым жестким стандартам — он выдерживает
давление более 2000 Па и при этом прогиб панели составляет менее 4 мм/м.
По составу секций и внутренних элементов кондиционеры CDC и HORIZON не содержат
принципиальных отличий. Они включают внутренние и наружные воздушные клапаны,
двух – и трехходовые смешивающие секции, секции фильтров (предварительной очистки,
средней и высокой эффективности, абсолютные), секции теплообменников (на горячей
воде, паре, охлажденной воде, фреоне, электрокалориферы), системы рекуперации
теплоты (с промежуточным теплоносителем, пластинчатый теплообменник, ротационный
теплообменник, тепловые трубы), секции увлажнителя (ячейковый, распылительный,
паровой), вентиляторные секции с центробежными вентиляторами с загнутыми вперед
или назад лопатками, секции шумоглушения, пустые секции. Каждая секция, а также
весь кондиционер в целом может комплектоваться широким спектром различных опций
и аксессуаров.
Центральные кондиционеры Wesper
4-62 кВт 
9-68 кВт 
500-9000 м 3 /ч
- 3 типоразмера с прямым приводом вентилятора
- Номинальная производительность по воздуху от 500 до 4 400 м3/ч
- Внешнее статическое давление до 250 Па
- 3 типоразмера с ременным приводом вентилятора
- Номинальная производительность по воздуху от 4 000 до 9 000 м3/ч
- Внешнее статическое давление до 400 Па
- Одно– или двухслойные панели корпуса
- Возможность вертикальной или горизонтальной установки
- Опции и аксессуары
- Программа подбора WinPak
Центральные кондиционеры Premi@ir PR 20 – 360
- 10 типоразмеров
- Номинальная производительность по воздуху от 1500 до 30000 м3/ч
- Специальное «гигиеническое» исполнение
- Самонесущий корпус: воздушный канал гладкий по всей длине (включая места соединения модулей), что позволяет избежать скопления пыли и размножения микробов на стенках кондиционера
- Панели с двойными стенками толщиной 50 мм, стандартно с белым эмалевым покрытием наружной поверхности и оцинкованной внутренней поверхностью
- Варианты исполнения поверхностей: нержавеющая сталь или алюминий
- Варианты теплоизоляции панели: стекловолокно, минеральная вата или вспененный полиуретан
- Большое количество различных секций обработки воздуха и рекуперации теплоты
- Опции и аксессуары
- Сертификат EUROVENT
- Программа подбора WinClim II, сертифицированная EUROVENT
Центральные кондиционеры @irTwin TR 20 – 1000
Особенности
- Номинальная производительность по воздуху от 1500 до 110000 м 3 /ч
- Каркас из алюминиевых профилей и прочных уголковых элементов из поликарбоната, армированного стекловолокном
- Панели с двойными стенками толщиной 25 мм (TR 20 — 360) или 50 мм (TR 400- 1000) стандартно с белым эмалевым покрытием наружной поверхности и оцинкованной внутренней поверхностью
- Варианты исполнения поверхностей: нержавеющая сталь или алюминий
- Варианты теплоизоляции панелей: стекловолокно, минеральная вата или вспененный полиуретан
- Модификация для вертикального монтажа кондиционера
- Большое количество различных секций обработки воздуха и рекуперации теплоты
- Опции и аксессуары
- Программа подбора WinClim II, сертифицированная EUROVENT
- Сертификат EUROVENT
Заявленные технические характеристики гарантированно соответствуют реальным условиям эксплуатации
Достоверность заявленных технических характеристик центральных кондиционеров @irTwin гарантирована сертификатом EUROVENT, классифицирующим установки параметрами D1/L2/F9/T4/TB3
Программа сертификации EUROVENT, разработанная для центральных кондиционеров, предусматривает проверку и оценку установок по следующим критериям:
Механическая прочность корпуса
Утечки на фильтре
КРИТЕРИИ EUROVENT
М еханическая прочность корпуса
Макс. относительный прогиб,
Устойчивость к максимальному давлению, создаваемому вентилятором
Требования не предъявляются
Т еплоизоляция корпуса
Термическое сопротивление U, Вт/м 2 К
Требования не предъявляются
Т епловые мостики
Требования не предъявляются
В оздухонепроницаемость корпуса
Утечки через неплотности при -400 Па, л/(см 2 )
Утечки через неплотности при +700 Па, л/(см 2 )
Класс фильтра
Ш умопоглощение панелей корпуса
Диапазоны частот, Гц
Ослабление уровня шума,
Подбор модели @irTwin с помощью программного обеспечения WinCim II, совместимого с AutoCAD
Для подбора центральных кондиционеров ©irTwin разработана новая версия программного обеспечения WinClim II, сертифицированного EUROVENT.
Программа подбора имеет дружественный графический интерфейс и может работать под различными версиями операционной системы Windows (98 SE, XP, NT, 2000). Интерфейс является многоязычным и отображается в том числе и на русском языке.
Программа WinClim II позволяет подобрать и моделировать все возможные конфигурации и исполнения установок с выдачей технических и ценовых параметров каждой секции и всего агрегата в целом.
Результаты подбора представляются документом, экспортируемым в Word, при этом чертеж установки генерируется программой в формат DXF, совместимый с AutoCAD.
Программа WinClim II дает возможность сохранять выполненные подборки и модифицировать их в дальнейшем.
Конструктивно фильтры состоят из ячеек с фильтрующими элементами, установленных на направляющих в монтажной раме. Для обеспечения герметичности соединения ячеек между ними прокладывается уплотнитель из вспененного эластомера. Неплотности между монтажной рамой и корпусом кондиционера заполняются высококачественным герметиком.
Уменьшение утечек на фильтре достигается также за счет использования фиксаторов ячеек зажимного типа, устанавливаемых на направляющих монтажной рамы фильтра.
Суммарные утечки на фильтре, характеризующие герметичность крепления рамы и фильтрующих элементов, не превышают 0,5%, что соответствует классу F9.
Установки @irTwin комплектуются панельными, карманными, комбинированными и абсолютными фильтрами различной эффективности (до класса H13 включительно).
ТЕПЛООБМЕННИКИ
Все теплообменники, используемые в центральных кондиционерах @irTwin, изготавливаются непосредственно на заводе компании, что позволяет учесть все специфические особенности агрегатов и предоставить полный модельный ряд для подбора наиболее подходящего варианта. Предлагается широкий выбор теплообменников, различающихся областью применения, производительностью, типом энергоносителя (горячая или перегретая вода, пар, холодная вода, фреон), геометрией, толщиной и материалом стенок трубок, шагом между ребрами и т.д. Стандартные теплообменники выполнены из медных трубок, механически развальцованных в алюминиевых ребрах.
Теплообменники монтируются на направляющих, что значительно упрощает их техническое обслуживание и ремонт.
Водяные теплообменники оборудованы стальными коллекторами с соединительными патрубками, которые при диаметре меньшем или равном 50/60 мм имеют наружную резьбу, а при больших диаметрах выполнены гладкими. В верхней части коллектора находится воздуховыпускное, а в нижней — сливное отверстие.
Воздухоохладители комплектуются съемным поддоном для сбора конденсата, установленным с наклоном, обеспечивающим его полный слив.
При скорости воздуха во фронтальном сечении свыше 2,7 м/с на воздухоохладитель обязательно устанавливается каплеуловитель.
ВОЗДУШНЫЕ КЛАПАНЫ
Кондиционеры могут комплектоваться воздушными клапанами 2-х типов:
Стандартными: лопатки из оцинкованной стали с полиамидными втулками вала, привод от полиамидных шестерен или рычажного механизма (при длине лопаток более 1500 мм),
Герметичными (соответствуют классу 3): лопатки из оцинкованной стали с резиновыми уплотнителями и нейлоновыми втулками вала, привод от рычажного механизма.
ПАНЕЛИ И СЕРВИСНЫЕ ДВЕРЦЫ
Панели крепятся к раме с помощью винтов с потайной головкой (для TR 20-360) или винтов с шестигранной головкой, утапливаемых в панели и не образующих тепловых мостиков (для TR 400-1000). Головки винтов закрываются декоративными пластиковыми колпачками под цвет панели.
Теплоизоляция занимает весь внутренний объем панелей (изолируя все 6 поверхностей), что обеспечивает защиту от проникновения влаги и позволяет сохранить эффективность изоляции.
Конструкция сервисных дверок аналогична конструкции панелей корпуса.
Сервисные дверцы комплектуются наружными петлями с полиамидным антикоррозионным покрытием и замками с поворотными механизмами, обеспечивающими надежное уплотнение, эффективную теплоизоляцию и отсутствие перекосов сервисных дверей (для TR 400 — 10000) или замками, закрывающимися поворотом на четверть оборота (для TR 20 — 360) . Все замки запираются треугольным ключом.
ВЕНТИЛЯТОРЫ
В стандартном исполнении секции комплектуются центробежными вентиляторами двустороннего всасывания со статически и динамически сбалансированными рабочими колесами с загнутыми вперед или назад лопатками. Привод вентилятора осуществляется клиноременной передачей. Электродвигатели оснащены встроенной тепловой защитой от перегрева. Минимальная степень защиты электродвигателей от воздействия пыли и влаги — IP55, от воздействия ударных нагрузок — IK08. Минимальный класс эффективности при номинальной мощности — EFF2.
Параметры электропитания двигателей: 230/400 В — 3 ф — 50 Гц или 400 В — 3 ф — 50 Гц (подключение «треугольником») для двигателей мощностью выше 5,5 кВт.
Регулирование натяжения ремня привода вентилятора осуществляется с помощью одного винта, расположенного на подвижной платформе электродвигателя, установленной на гладких или зубчатых (для электродвигателей мощностью свыше 22 кВт) направляющих рельсах. При выполнении регулировки не требуется ослаблять винты крепления электродвигателя к платформе, благодаря чему центровка шкивов не нарушается.
Вентиляторно-моторная группа оснащается резиновыми виброизолирующими опорами (опционально пружинными) и устанавливается внутри секции не на напольной панели, а на промежуточной раме-основании.
Опционально секции могут комплектоваться безулиточными вентиляторами со свободно расположенным рабочим колесом и непосредственным приводом от электродвигателя. Скоростью вращения вентилятора можно управлять с помощью поставляемого опционально частотного инвертора. Для обеспечения герметичности между панелью на стороне всасывания и входным соплом рабочего колеса используется вспененный уплотнитель.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАЛОРИФЕРЫ
Конструктивно электрокалориферы состоят из набора нагревательных элементов в виде трубок из нержавеющей стали, закрепленных в каркасе из оцинкованной стали. Электрокалориферы поставляются с выполненной на заводе внутренней электропроводкой, подключенной к клеммным колодкам, расположенным за инспекционной панелью. Для обеспечения безопасной работы электрокалориферы комплектуются термостатами защиты от перегрева с ручным и автоматическим возвратом в рабочее состояние. Питание на электрокалорифер подается только при работающем вентиляторе.
ШУМОГЛУШИТЕЛИ
В секциях шумоглушения, которые конструктивно аналогичны другим секциям центрального кондиционера, используются поглощающие элементы пластинчатого типа. Каркас пластин сделан из оцинкованной стали и заполнен звукопоглощающим материалом толщиной 200 мм. Поверхность пластин покрыта стекловолоконной сеткой, обработанной при высокой температуре, препятствующей уносу частиц звукопоглощающего материала при скоростях воздуха до 15 м/с.
УВЛАЖНИТЕЛИ
В установках @irTwin могут устанавливаться увлажнители следующих 3-х типов:
Сотовый увлажнитель
Основой сотового увлажнителя является стекловолоконная кассета из материала Glasdek толщиной 100 мм при эффективности увлажнения 60 % и 200 мм при эффективности увлажнения 85 %. Кассета увлажняется водой, подающейся циркуляционным насосом, установленном в резервуаре, расположенном в нижней части секции. Резервуар комплектуется входным патрубком питательной воды, поплавковым клапаном, переливным и дренажным патрубками.
Оросительная камера
В оросительной камере на вертикальных распределительных стойках установлены форсунки, через которые вода разбрызгивается в воздушный поток во встречном направлении. Вода к форсункам подается циркуляционным насосом, установленным снаружи секции. Резервуар с водой, расположенный в нижней части секции, оснащен входным патрубком питательной воды, поплавковым клапаном, переливным и дренажным патрубками.
Паровой увлажнитель
Секция парового увлажнителя имеет конструкцию, аналогичную конструкции других секций кондиционера. Но, в отличие от предыдущих, она может комплектоваться только поддоном из оцинкованной или нержавеющей стали и предполагает использование парогенератора и парораспределителя, поставляемых другим производителем, например, Vapac (Великобритания).
СЕКЦИЯ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ
Для утилизации теплоты в центральных кондиционерах @irTwin используются теплообменники с промежуточным теплоносителем, пластинчатые теплообменники, роторные регенераторы и тепловые трубы
Теплоутилизатор с промежуточным теплоносителем
Состоит из двух водовоздушных теплообменников, выполненных из медных трубок с алюминиевым оребрением, соединенных между собой замкнутым контуром, по которому циркулирует водный раствор гликоля. Теплообменник приточного воздуха представляет собой водяной воздухонагреватель, а теплообменник вытяжного воздуха — водяной воздухоохладитель.
Пластинчатый теплообменник (только для tr 20 — 360)
Изготовлен из набора алюминиевых пластин, помещенных в корпус из оцинкованной стали. Теплообменник рассчитан на перепад давления до 1000 Па, при котором утечки между двумя потоками не превышают 1%. На стороне вытяжного воздуха стандартно устанавливается поддон для сбора конденсата, оснащенный дренажным патрубком (на стороне приточного воздуха — опционально). Пластинчатый теплообменник может комплектоваться байпасным клапаном, служащим как для его оттаивания, так и для уменьшения загрязнения теплообменника в период, когда рекуперация теплоты не требуется.
Роторный регенератор (только для tr 20 — 360)
Представляет собой гигроскопичный алюминиевый ротор, вращающийся с постоянной скоростью с помощью ременного привода от электродвигателя (опционально поставляется регулятор скорости вращения). Ротор монтируется на раме из оцинкованной стали, установленной на направляющих рельсах.
Высокоэффективное уплотнение обеспечивает герметичность как по периметру ротора, так и между потоками приточного и вытяжного воздуха. В конструкции ротора предусмотрен продувочный сектор, через который осуществляется его постоянная очистка.
Теплоутилизатор на тепловых трубах
Состоит из набора герметично закрытых медных трубок с переносящей теплоту жидкостью, паровая и жидкостная фазы которой находятся в равновесии. Для повышения эффективности теплопередачи медные трубки имеют алюминиевое оребрение.
Теплоутилизатор устанавливается в центральных кондиционерах ярусной компоновки, при этом потоки приточного и вытяжного воздуха разделяются центральной горизонтальной перегородкой, на которой опционально может быть установлен байпасный клапан.
2.3 Технические характеристики центрального кондиционера
В настоящем проекте рассматривается центральный кондиционер CDC318 производства фирмы «Wesper». В его состав входит (рис.1.1):
1 – заслонка вытяжного воздуха;
2 – переточная заслонка;
3 – заслонка приточного воздуха;
4 – секция вытяжного вентилятора;
5 – секция воздухонагревателя первого подогрева;
6 – секция увлажнителя;
7 – секция воздухоохладителя;
8 – секция воздухонагревателя второго подогрева;
9 – секция приточного вентилятора.
Рис.1.1 Центральный кондиционер CDC318
Секция вытяжного вентилятора
расход вытяжного воздуха, м3/ч____________________________25000;
развиваемое давление, Па_________________________________544;
мощность электродвигателя, кВт___________________________7,5;
частота вращения, об/мин_________________________________1455.
Теплообменник первого подогрева
В секции первого подогрева используется водяной нагреватель.
Конструктивно воздухонагреватель первого подогрева, как и воздухоохладитель, из медных трубок с алюминиевым оребрением.
Стандартно коллекторы оснащаются дополнительными патрубками с резьбой, предназначенными для спуска воды и отвода воздуха.
Патрубки коллекторов выведены наружу. Концы патрубков подающего и обратного коллектора также имеют резьбу.
Кожух теплообменников имеет специальные транспортные держатели, облегчающие демонтаж и транспортировку.
Оребрение трубок воздухонагревателя произведено пластинчатыми ребрами с шагом 1,6 мм
температура воздуха на входе, °С___________________________-18;
температура воздуха на выходе, °С__________________________+31,1;
температура воды на входе, °С______________________________+80;
температура воды на выходе, °С_____________________________+60;
расход теплоносителя, л/ч______________________________20468.
относительная влажность воздуха на входе, %___________________90;
относительная влажность воздуха на выходе, %___________________2;
тепловая мощность, кВт____________________________________476.
Увлажнение воздуха в центральном кондиционере осуществляется в секции оросительного увлажнения водой (форсуночной камере) или секции парового увлажнения.
Камера орошения состоит из корпуса, в который установлены трубные гребенки, поддон и насос.
В форсуночной камере происходит адиабатическое увлажнение воздуха циркуляционной водой, которая поступает из поддона. Воздух вступает в непосредственный контакт с поверхностью капель воды, распыляемой с помощью форсунок. Распыляясь, вода превращается в густой туман мелких капель, сквозь который движется воздух, поглощая водяные пары.
Производительность форсунок зависит от диаметра выходного отверстия, давления и температуры воды перед форсункой. Установка форсунок в поперечном сечении форсуночной камеры выполняется на трубных гребенках, к которым циркуляционным насосом подается вода из поддона. Распыливающие форсунки выполнены так, чтобы снизить загрязнение отложениями.
Поддон выполняет функции резервуара запасной емкости воды, обеспечивающего плавную работу насоса. Поддон оснащен водосливом с поплавковым клапаном для спуска оборотной воды, а также водяным вводом для пополнения выпаренной воды.
Циркуляционный насос размещен возле поддона на кронштейне. На всасывающем патрубке насоса расположен сетчатый фильтр.
Конструкцию форсуночной камеры дополняют два сепаратора-каплеуловителя, предотвращающие унос капель воды к последующим секциям центрального кондиционера.
Один работает на выходе из секции как сепаратор, другой является направляющим для выравнивания потока воздуха на входе. Эти сепараторы являются высокоэффективными элементами оборудования. Сепараторы изготовлены из пластмассовых профилей и имеют несущую конструкцию из нержавеющей стали.
Вследствие уноса воды с воздухом в процессе увлажнения, необходимо восполнять потери воды.
Подпитка водой регулируется с помощью поплавка, который помещен на питательном патрубке, а циркуляционная выпускается ручным шаровым клапаном, размещенным на нагревательной стороне насоса.
Кожух секции увлажнения изготавливается из нержавеющего листа, что полностью исключает коррозию, имеет окно для контроля и освещения внутреннего объема.
Эффективность увлажнения в секции такого типа составляет около 90%.
тип увлажнения _________________________________форсунки;
температура воздуха на входе, °С___________________________+31,1;
температура воздуха на выходе, °С__________________________+15;
относительная влажность воздуха на входе, %______________2;
относительная влажность воздуха на выходе, %__________________66;
расход воды, л/ч__________________________________________12821;
температура воды, °С _____________________________________+15;
расход конденсата, л/ч_____________________________________195,1.
Секция охлаждения представляет собой водяной теплообменник — воздухоохладитель, изготовленный из медных трубок (4 ряда) с алюминиевыми ребрами. В качестве хладагента (рабочей среды) используется вода, поступающая от чиллера (холодильной машины). Коллекторы выполнены из стальной оцинкованной трубы. Входные и выходные патрубки коллектора имеют наружную резьбу. Стандартно коллекторы оснащаются дополнительными патрубками для спуска хладагента и отвода воздуха.
Патрубки коллекторов выведены наружу секции. Воздухоохладитель имеет кожух из оцинкованной стали. Кожух оборудован специальными транспортными держателями, облегчающими демонтаж и транспортировку.
Ореберение трубок воздухоохладителя производится пластинчатыми ребрами, что обеспечивает высокую теплоотдачу при низком аэродинамическом сопротивлении теплообменника.
Стандартно в секцию охлаждения устанавливается поддон для конденсатной воды, сделанный из нержавеющей листовой стали и оснащенный выведенным наружу сливным патрубком, к которому присоединяется переливной сифон, т.н. водяной затвор.
Водяные воздухоохладители оснащаются противозамораживающими термостатами.
За секцией охлаждения в центральном кондиционере устанавливаются эффективные сепараторы (каплеуловители).
тип охлаждения _________________водяной;
температура воздуха на входе, °С___________________________+35;
температура воздуха на выходе, °С__________________________+17,1;
температура воды на входе, °С______________________________+6;
температура воды на выходе, °С_____________________________+12;
расход хладоносителя, л/ч_____________________________36459;
относительная влажность воздуха на входе, %___________________50;
относительная влажность воздуха на выходе, %__________________99;
холодильная мощность, кВт_______________________254,4.
Теплообменник второго подогрева
В секции второго подогрева используется электрический нагреватель.
Электрический нагреватель выполнен в форме прямоугольного параллелепипеда с укрепленными в корпусе греющими элементами в виде оребренных ТЭНов. Электрический нагреватель подключается к электросети 3/380 В/50 Гц. Такая конструкция позволяет легко демонтировать нагреватель из секции для осмотра и ремонта (предварительно нужно снять панель). Элементы нагревателя укреплены вертикально, а контакты выведены к клеммной панели на боковой стенке корпуса нагревателя. Каждый элемент отдельно к клеммной панели, однако для ступенчатого регулирования их соединяют блоками по три штуки. Нагреватель имеет термостат безопасности, ограничивающий чрезмерный рост температуры внутри системы, а также отключение нагревателей в случае прекращения подачи воздуха.
тип нагрева______________________ электрический;
температура воздуха на входе, °С___________________________+15;
температура воздуха на выходе, °С__________________________+20;
относительная влажность воздуха на входе, %_________66;
относительная влажность воздуха на выходе, %________________48;
тепловая мощность, кВт____________________________________36.
Секция вытяжного вентилятора
расход приточного воздуха, м3/ч___________________________25000;
развиваемое давление, Па_________________________________877;
мощность электродвигателя, кВт___________________________11;
частота вращения, об/мин_________________________________1460.
Расчет характеристик центрального кондиционера произведен в программе WinClim.
3. Математическая модель технологического процесса
Существует два метода теоретического исследования теплообменных аппаратов, применяемых в установках кондиционирования воздуха: как объектов с распределенными параметрами и как объектов с сосредоточенными параметрами.
Калориферы подогрева воздуха и поверхностные воздухоохладители являются объектами регулирования с распределенными параметрами, и динамика их описывается дифференциальными уравнениями в частных производных. Только этот метод математического исследования позволяет аналитически получить величину запаздывания этих объектов регулирования и может считаться точным.
Второй метод математического исследования – аппроксимация этих технологических аппаратов моделями с сосредоточенными параметрами – является приближенным, однако во многих случаях достаточным для предварительных инженерных расчетов.
Теплообменные аппараты, применяемые в установках кондиционирования воздуха, делятся на две группы:
с непосредственным контактом воздуха и тепло- или хладоносителя (камеры орошения, паровые увлажнители и аппараты местного доувлажнения);
с передачей тепла через стенку, отделяющую воздух от тепло- или хладоносителя (аппараты сухого или поверхностного типа, трубчатые и ребристые воздухоохладители и воздухоподогреватели).
Установка кондиционирования воздуха представляет собой комбинацию теплообменных аппаратов различного назначения.
При составлении уравнения теплового баланса кондиционируемого помещения как объекта автоматического управления можно условно принять, что в действии находится только регулятор влажности и влагосодержание воздуха в рассматриваемый момент времени постоянно (d=const). При составлении материального баланса, наоборот, необходимо считать, что в действии находится только регулятор температуры и в данный момент постоянна температура t=const.
Тепло-влажностные балансы помещений при расчетных параметрах наружного воздуха следует составлять для зимнего и летнего периодов.
При составлении уравнения теплового баланса считают, что по всему объему происходит хорошее перемешивание воздуха и в уравнение подставляют средние значения входящих величин. Поэтому передаточные функции могут быть получены в предложении, что технологические аппараты установок кондиционирования воздуха являются объектами регулирования с сосредоточенными параметрами.
В системах кондиционирования воздуха отклонения температуры воздуха от заданных значений, возникающие вследствие тех или иных возмущений, должны устраняться за сравнительно небольшое время. При медленных изменениях тепловых нагрузок (при изменениях температуры наружного воздуха, солнечного нагрева строительных ограждений и т. п.) системы регулирования, как правило, успевают реагировать на отклонения параметров воздуха от заданных значений, поэтому анализ вопросов регулирования систем кондиционирования при медленных изменениях тепловых нагрузок не имеет по существу практического значения.
Наиболее сложным с точки зрения динамики объектом регулирования в установке кондиционирования воздуха является камера орошения. В процессе регулирования температура точки росы после камеры орошения может изменяться с изменением следующих регулирующих воздействий:
энтальпии воды, разбрызгиваемой через форсунки;
соотношения объёмов свежего и рециркуляционного воздуха (изменением энтальпии воздушно-паровой смеси);
тепловой мощности калорифера первого подогрева. При единичных возмущениях по этим каналам кривые разгона будут различными и, следовательно, будут различаться параметры камеры орошения как объекта автоматического регулирования.
Таким образом, динамика камеры орошения не может описываться одним дифференциальным уравнением, и при определении настроечных параметров регулятора необходимо учитывать особенности камеры орошения как объекта с изменяющейся структурой. В первом приближении следует усреднять параметры объекта по всем каналам регулирующих воздействий. Система регулирования температуры точки росы после камеры орошения приведена на рис.
Переходные функции камеры орошения достаточно хорошо аппроксимируются дифференциальными уравнениями второго порядка
Передаточная функция камеры орошения, полученная путем составления тепло-влажностных балансов в установившемся и переходном режимах,
Эта передаточная функция позволяет представить камеру орошения как интегрально-дифференцирующее звено.
Решение дифференциального уравнения, соответствующего передаточной функции, имеет вид
Теоретически кривая разгона 1, построенная по этому уравнению, показана на рис., а кривая 2 соответствует апериодическому звену с передаточной функцией
Как видно из полученных кривых, наличие производной в числителе передаточной функции сказывается в скачкообразном изменении параметра в момент времени , затем обе кривые практически не различаются.
Камеры орошения кондиционеров большой тепловой мощности могут с достаточной для практических расчетов точностью аппроксимироваться апериодическим звеном и звеном запаздывания с передаточной функцией
Рассмотрим передаточные функции камеры орошения при различных режимах работы.
При понижении энтальпии воздуха
— расход обрабатываемого воздуха, кг/с;
— расход разбрызгиваемой воды, кг/с;
— удельная теплоемкость воды, Дж/(кг*К);
, — начальная и конечная температура воды, ;
— масса воды в поддоне камеры, кг;
— температура воздуха по сухому термометру после камеры, ;
— безразмерный коэффициент, учитывающий начальные параметры воздуха и воды. ; (3.10)
— температурный критерий. ; (3.11)
— температура точки росы, ;
— отношение масс или объемов рециркуляционной и разбрызгиваемой воды;
— температура поступающей холодной воды, ;
; — температура воздуха по сухому термометру до камеры орошения, .
Характерной особенностью постоянной времени и коэффициента усиления является их зависимость от соотношения масс или объемов холодной и рециркуляционной воды и начальных параметров воздуха и воды. При величина и в этом решении камера орошения может рассматриваться как усилительное звено. При увеличивается, и переходный процесс приближается к апериодическому.
При изменении расхода воздуха (количественное регулирование)
однако значения постоянных времени в этом случае другие.
При адиабатических процессах
Когда возмущающим воздействием является изменение влагосодержания воздуха до камеры, а выходной параметр – изменение температуры воздуха после камеры орошения,
Исследования динамических свойств измерительных преобразователей температуры при их работе в воздушных потоках различной скорости показали, что они могут описываться передаточной функцией апериодического звена,
Постоянная времени является функцией скорости воздушного потока , омывающего преобразователь, и в общем случае определяется из выражения
где — постоянная времени при ;
, -постоянные величины, зависящие от конструкции и теплофизических свойств измерительного преобразователя.
Динамика электрических измерительных преобразователей влажности описывается передаточной функцией вида
где — начальное сопротивление измерительного преобразователя при
заданной влажности воздуха;
— начальная влажность воздуха;
— постоянная времени измерительного преобразователя.
Передаточная функция объектов регулирования секций подогрева в каждой точке диапазона регулирования может быть приведена к виду
где — коэффициент усиления регулирующего органа (регулирующий орган является безынерционным звеном);
— коэффициент усиления секции камеры подогрева;
— запаздывание (секции подогрева совместно с измерительным
— постоянная времени (секции подогрева совместно с измерительным
Температуру приточного воздуха можно регулировать путем изменения расхода горячей воды, проходящей через калорифер; расхода воздуха через калорифер со сдвоенным воздушным клапаном; температуры воды (добавлением к горячей воде холодной из постороннего источника).
Секция подогрева может описываться передаточной функцией вида
Сдвоенный воздушный и регулирующий клапаны на линии теплоносителя приближенно можно считать безынерционными элементами системы регулирования
Коэффициенты усиления клапанов рассчитываются по их рабочим расходным характеристикам с учетом переменных давлений на клапанах и характеристик сочленений.
Таким образом, передаточная функция объекта регулирования
В общем случае коэффициент усиления , время запаздывания , постоянная времени являются величинами, изменяющимися внутри диапазона регулирования, и, следовательно, получить одинаковое качество регулирования во всем диапазоне регулирования без принятия специальных мер невозможно.
Если величины и в заданном диапазоне регулирования изменяются незначительно, то можно линеаризовать статическую характеристику за счет, например, специально подобранного сочленения исполнительного механизма с регулирующим органом и получить практически одинаковое качество регулирования во всем диапазоне регулирования. Если величины и изменяются значительно, то речь может идти об обеспечении качества «не хуже» заданного в диапазоне регулирования.
С учетом вышесказанного передаточные функции по основным каналам регулирования имеют вид:
«влажность наружного воздуха – влажность воздуха на выходе из установки кондиционирования»
«влажность наружного воздуха – влажность воздуха в помещении»
«температура наружного воздуха – температура на выходе из установки кондиционирования»
«температура наружного воздуха – температура воздуха в помещении»
«соотношение холодной и рециркуляционной воды – температура воды»
Рис. 3.2 – Кривая разгона малоинерционного объекта (температура воздуха на выходе из установки кондиционирования)
Рис. 3.3 — Кривая разгона инерционного объекта (температура воздуха в помещении)
Рис 3.4. — Кривая разгона малоинерционного объекта (влажность воздуха на выходе из установки кондиционирования)
Рис. 3.5 — Кривая разгона инерционного объекта (влажность в помещении)
Рис. 3.6 — Кривая разгона инерционного объекта (изменение соотношения «холодная-рециркуляционная вода).