Зміст

• Вступ
• 1. Мета і задачі дослідження, заплановані результати
• 2. Описання технологічного обладнання системи кондиціювання повітря
• 3. Застосування холодильних машин для установок кондиціонування повітря
• 3.1 Компресійні холодильні машини
• 3.2 Ежекторні холодильні машини
• 3.3 Абсорбційні холодильні машини
• 4. Техніко-економічний аналіз застосування холодильних машин
• Висновки
• Перелік посилань

Вступ

Основним завданням енергетики є створення необхідного рівня енергозабезпечення, який досягається не тільки валовою кількістю виробництва енергії, а й шляхом енергоресурсозбереження. Останнім часом популярною стала тема альтернативної енергетики на фоні безперервного подорожчання органічного палива через його вичерпність, а також прискореного зростання темпів споживання енергії.

Основними джерелами альтернативної енергії є:

• енергія малих річок;
• енергія припливів і відливів;
• енергія Сонця;
• енергія вітру;
• геотермальна енергія;
• енергія горючих відходів та викидів;
• енергія вторинних або скидних джерел.

Значна увага почала приділятися збільшенню енергетичної ефективності на підприємствах за допомогою вторинних енергоресурсів (ВЕР).

У промисловості споживається близько 55% усієї продукованої теплоенергії. При цьому ККД цієї теплоенергії на підприємствах ледве сягає 35%. Велика частина енергії просто безповоротно втрачається, а саме: несеться в атмосферу з димовими газами, що викидаються, охолоджуючої водою або нагрітої продукцією.

Вторинні енергоресурси - це весь енергопотенціал виробленої продукції, побічні і проміжні явища цих продуктів, нормовані і зайві відходи, які з'являються в процесі виробництва в технологічних установках і не можуть використовуватися в самій установці, але можуть стати джерелом постачання для інших енергоспоживачів. ВЕР поділяються на такі види:

• теплові;
• горючі;
• ВЕР надлишкового напору;

Теплові ВЕР - це тепло відхідних газів при спалюванні палива, тепло води або повітря, використаних для охолодження технологічних агрегатів і установок, водяної пари і конденсату, а також інших теплоотходов виробництва, наприклад, гарячих металургійних шлаків.

Використання теплових ВЕР є одним з найбільш перспективних напрямків розвитку альтернативної енергетики, тому що має суттєвий вплив на зниження енергоспоживання підприємства за мінімальних капітальних і експлуатаційних витратах.

1. Мета і задачі дослідження, заплановані результати

Об'єктом дослідження є системи вентиляції та охолодження повітря в електроприміщеннях (ТП, РП), а також у приміщеннях адміністративного і побутового призначення промислового підприємства.

Мета роботи - розробка технологічних і технічних рішень, розрахунки та вибір технологічного обладнання для підтримки в приміщеннях необхідних параметрів повітря для надійної і стабільної роботи розміщеного в приміщеннях електричного обладнання при високих температурах зовнішнього повітря, а також забезпечення оптимального теплового і вологісного комфорту в приміщеннях громадських будівель.

У рамках магістерської роботи планується визначити теплові та вологісні навантаження, матеріальні та теплові баланси по кожному приміщенню,   холодопродуктивність охолодження повітря в цілому і окремих її елементів, а також обгрунтувати вибір технології кондиціонування повітря.

2. Описання технологічного обладнання системи кондиціювання повітря

Як джерело холоду, необхідного для процесів охолодження і осушення повітря в установках кондиціонування, зазвичай застосовують різні типи холодильних машин. Можна виділити дві схеми використання холодильних машин для цілей кондиціонування повітря:

1. з проміжним холодоносієм, в якості якого поширена охолоджена до температури 5-7 ° С вода; вода за допомогою насосів подається до апаратів тепло-і масопереносу в установках системи кондиціонування повітря і, після сприйняття тепла від повітря, повертається на повторне охолодження в теплообмінниках холодильних установок;
2. з безпосереднім кипінням холодоагенту в теплообмінниках, вбудованих в конструкцію центральних кондиціонерів, або в канальних повітроохолоджувачах.

Перша схема найбільш поширена в системах холодопостачання, від яких здійснюється одночасне постачання холодною водою  декількох об'єктів кондиціонування повітря. Така схема отримала назву чиллер-фанкойл.

Чиллером називають холодильну машину, призначену для охолодження рідкого теплоносія (вода, антифриз). Охолоджена рідина по трубопроводах за допомогою насосної станції подається в конвекторні теплообмінники, розташовані в охолоджуваних приміщеннях. Такі теплообмінники називають фанкойлами .

Фанкойли можна розглядати як довідні кондиціонери, які можуть автоматично включатися і вимикатися і змінювати свою холодопродуктивність.  Теплообмінник - з алюмінієвими ребрами, прикріпленими до змеевикам з мідних трубок, по яких подається холодна вода.

Циркуляція рідини від чиллера до споживача холодної води забезпечується насосною станцією, що представляє собою закінчений агрегат, що включає циркуляційні насоси,  розширювальний бак, запірну арматуру і необхідну систему КВП і автоматики. Насосна станція може працювати самостійно або керуватися чиллером. Зазвичай насосна станція працює в комплекті з чиллером та містить необхідні елементи для стикування з чиллером та електричні елементи для управління.

3. Застосування холодильних машин для установок кондиціонування повітря

Вибір типу холодильної машини для системи холодопостачання визначається техніко-економічним порівнянням декількох варіантів з урахуванням конкретних умов застосування: наявності ВЕР, вартості електроенергії, охолоджуючої води, тривалості експлуатації установок кондиціонування повітря, вартості обладнання та холодоагенту та інших умов.

3.1 Компресійні холодильні машини

Чиллери на основі парокомпрессионних холодильних машин отримали велике поширення в установках кондиціонування для обробки їх повітряного потоку. Повітря охолоджується в спеціальних теплообмінниках-випарниках, де киплячий в трубках холодоагент активно поглинає тепло від повітряного потоку, що омиває зовнішнє ребра поверхню трубок. Безперервна циркуляція холодоагенту в холодильному циклі забезпечується компресором, який всмоктує пароподібний холодоагент, надходить з випарника, стискає його і при високому тиску направляє в конденсатор для скраплення.

Для холодильних установок дуже великих продуктивностей застосовують відцентрові (турбокомпресорні) холодильні машини. Як приклад можна навести машини типу 10ТХМВ-2000-2 (10ТХМВ-2000-2Т). Машини призначені для охолодження води і рідких хладоносителем на великих установках промислового і комфортного кондиціонування повітря.

3.2 Ежекторні холодильні машини

Пароежекторние водяні холодильні машини (ПЕХМ) відносяться до основних типів холодильних тепловикористовуючих машин. Ежекторні машини знайшли широке застосування в енергетиці (ТЕЦ, ГРЕС, АЕС), забезпечуючи охолодженою водою системи кондиціювання повітря приміщень блочних щитів управління станцій, а також для технологічних потреб. Для роботи ПЕХМ потрібно водяна пара з більш високим надлишковим тиском 0,7-0,8 МПа і температурою близько 250 °С. Функцію компресора (відсмоктування парів холодоагенту з випарника і підвищення їх тиску до тиску в конденсаторі) здійснюють ежектори.

У порівнянні з абсорбційними бромістолітіевимі машинами ПЕХМ характеризується нижчим тепловим коефіцієнтом f = (0,25-0,30 проти 0,67-0,7), витрата охолоджуючої води вище, ніж у абсорбційних в 3-3,5 рази.

Незважаючи на меншу металоємність ПЕХМ, вартість вироблення холоду у них вище, ніж у АБХМ, в 3 рази і більше. У зв'язку з вищевикладеним ПЕХМ виключені з подальшого розгляду.

3.3 Абсорбційні холодильні машини

На відміну від компресійних холодильних машин в АХМ кругової процес здійснюється робочою сумішшю речовин, складається найчастіше з двох компонентів. Ці речовини мають істотно різні температури кипіння при одному і тому ж тиску. Один компонент є холодоагентом, інший виконує функції абсорбенту. Стиснення пари холодоагенту від тиску всмоктування до високого тиску конденсації виконує термохімічний компресор, який представляє комплекс апаратів, в яких здійснюється тепломасообмін.

Розрізняють АХМ періодичної і безперервної дії. У промисловості отримали застосування тільки АХМ безперервної дії, і надалі буде розглядатися тільки цей тип холодильних машин. В якості абсорбентів використовують тверді і рідкі речовини.

За типом холодоагенту застосовувані в АХМ розчини можна розділити на такі групи: водні, аміачні, спиртові, фреонові, вуглеводневі. До групи розчинів, в яких як холодильного агента використовується вода, відносяться:  H₂О-LiBr, H₂О-LiCl, H₂О-LiJ, H₂О-Na0H, Н₂О-СаС1₂,  H₂О-LiCl-LiBr. Їх усіх перерахованих розчинів найбільшого поширення набула робоча суміш H₂0-LiBr, а для отримання холодної води в системах кондиціонування повітря в промислових масштабах переважно застосовують бромістолітіевие холодильні машини, дозволяють використовувати або утилізувати тепло низького температурного потенціалу.

Схема абсорбційної бромістолітіевой холодильної машини з одноступінчастої регенерацією розчину і з паровим обігрівом, наведена на малюнку 1.

Принцип дії машин заснований на здатності розчину бромистого літію поглинати (абсорбувати) більш холодні водяні пари. Охолоджувана вода надходить в трубний простір випарника 1, де охолоджується до необхідної температури за рахунок випаровування в вакуумі холодоагенту - води, що стікає у вигляді плівки в міжтрубному просторі випарника. Водяні пари з випарника надходять у межтрубний простір абсорбера 2, де абсорбуються водним розчином бромистого літію, що стікає у вигляді плівки. Теплота, що виділяється при абсорбції, відводиться охолоджуючої водою, що циркулює в трубках абсорбера. Розведений (слабкий) розчин з абсорбера через теплообмінник 5 насосом 11 подається в межтрубний простір генератора 3, де випарюється за рахунок зовнішнього джерела теплоти пари, що гріє, що надходить в трубний простір генератора.  Міцний розчин через теплообмінник і ежектор розчинний 6 повертається в абсорбер. Утворена в генераторі пара надходить в конденсатор 4, де конденсується, а конденсат стікає у випарник.

Рисунок 1 – Схема абсорбційної бромістолітіевой холодильної машини з одноступінчастою регенерацією розчину і з паровим обігрівом

На схемі прийняті наступні умовні позначення:

1. Випарник
2. Абсорбер
3. Генератор
4. Конденсатор
5. Теплообмінник
6. Ежектор розчинний
7. Газонакоплювач
8. Ежектор вакуумний
9. Вакуум-насос
10. Гідрозатвор переливний
11. Насос
12. Насос

Інертні гази, що не конденсуються (повітря) з машини періодично видаляються вакуумним насосом 9 через газовыдокремлювача, який складається з газонакоплювача 7 і ежектора вакуумного 8. Гідрозатвор переливний 10 передбачений для аварійного переливу розчину з генератора, при його переповненні, в абсорбер.

4. Техніко-економічний аналіз застосування холодильних машин

Був проведений техніко-економічний аналіз застосування холодильних машин типу ТХМВ, 4МКТ-350-2-1, АБХМ-3000 результати якого наведені в таблиці 1.

Висновки

Таким чином застосування АБХМ-3000 в порівнянні з компресійними машинами типу ТХМВ і 4МКТ-350-2-1 дозволяє знизити початкові капітальні витрати приблизно на 15%, а в процесі експлуатації витрачати в 2 .. 2,5 разів менше ресурсів за рахунок використання тепла ВЕР, що в кінцевому підсумку зумовлює на 20 ... 30% меншу собівартість вироблюваного АБХМ холоду, ніж при використанні компресійних машин.

Перелік посилань

1. Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха: Учебное пособие. Е.С. Бондарь, А.С. Гордиенко, В.А. Михайлов, Г.В. Нимич. Под общей ред. Е.С. Бондаря - К.: ТОВ "Видавничий будинок "Аванпост-Прим"2005.-560сю:ил.-Библиогр.:с.548-549.
2. Ананьев В.А. и др. «Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика».Учебное пособие. М.: «Евроклимат», изд?во «Арина», 2000, 416 с.
3. Аэродинамика воздушных потоков в помещении. Шепелев И.А.:М.,Стройиздат, 1978.144с.
4. Батурин В.В. Основы промышленной вентиляции. М., Профиздат, 1965.
5. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. М., Высшая школа, 1970.
6. Зельдович Я.Б. Предельные законы свободно-восходящих конвективных потоков. - "ЖЭТФ".
7. Каменев П.Н. Отопление и вентиляция. М., Стройиздат, 1996.
8. Нимич Г.В. «Современные системы вентиляции и кондиционирования воздуха:Учеб.пособие/ Г.В. Нимич, В.А. Михайлов, Е.С. Бондарь. К.: ТОВ «Видавничий будинок «Аванпост Прим» 2003.630с.: ил. Библиогр.: с. 625-627.
9. Еремкин А.И., Королева Т.И. Тепловой режим зданий: Учебное пособие. М.: Издательство АСВ, 2000.
10. Табунщиков Ю.А., Бродач М.М., Шилкин Н.В. Энергоэффективные здания. – М.: АВОК – ПРЕСС, 2003.
11. Нестеренко А.В. Основы термодинамических расчетов вентиляции и кондиционирования воздуха. – М.: Высшая школа, 1971
12. Баркалов Б.В., Карпис Е.Е. Кондиционирование воздуха в промышленных, общественных и жилых зданиях. – М.: Стройиздат, 1982.
13. Кузьмин М.С., Овчинников П.А. Вытяжные и воздухораспределительные устройства. - М.: Стройиздат, 1987.
14. Гримитлин М.И. Распределение воздуха в помещениях. - Санкт-Петербург, 1994.
15. Кокорин О.Я. Современные системы кондиционирования воздуха. – М.: Издательство физико-математической литературы. 2003.
16. Рымкевич А.А. Системный анализ оптимизации общеобменной вентиляции и кондициони- рования воздуха.-Санкт-Петербург, Издательство «АВОК СЕВЕРО-ЗАПАД», 2003.
17. Тертичник Е.И. Вентиляция. – М.: Издательство АСВ, 2004.
18. Справочник проектировщика. Вентиляция и кондиционирование воздуха/Под ред. И. Г. Староверова. М., Стройиздат, 1977.
19. Справочник по специальным работам. Наладка, регулировка и эксплуатация систем промышленной вентиляции. М., Стройиздат, 1962.
20. Попов В. П. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Л ВИКА им. А. Ф. Можайского, 1972.