Главная » Мануалы

1 ... 9 10 11 12 13 14

и осуществляется теплоснабжение систем отопления, вентиляци и горячего водоснабжения.

Производительность по теплоте пиковых газовых котлов и охла ждающей способности пиковых воздухоохладителей газогенерато-ров выбирается по конкретным условиям их применения. Объе1 баков аккумуляторов для резервного накопления охлажденной воды для пиковых нагрузок СКВ выбираются по конкретным условиям одновременной работы газогенераторных установок и абсорбционных холодильных мащин.

Для рассматриваемого варианта здания торгового центра Три кита использован наиболее энергетически и экономически целесообразный вариант применения абсорбционных мащин, работающих на сбросном тепле. При использовании сбросного тепла энергетический показатель выработки холода в абсорбционных холодильных мащинах в четыре раза превосходит традиционные решения использования парокомпрессионных холодильных машин для аппаратов СКВ.

Необходимо привлечение высококвалифицированной монтажной организации для установки абсорбционных холодильных машин, что производится с выполнением ряда специфических требований, обеспечивающих надежность работы элементов этой машины. Такой опыт имеется у отечественной фирмы Вента *), смонтировавшей и наладившей работу абсорбционных холодильных машин и оборудование СКВ в торговом комплексе Три кита .

Благодаря относительно низкой стоимости газового топлива по сравнению со стоимостью тепла и электроэнергии, получаемой предприятиями от централизованных сетей, создание ТЭС быстро окупается. Применение абсорбционных холодильных машин, работающих на сбросном тепле от ТЭС, позволяет получить энергетический показатель выработки холода порядка 7,6 кВт ч холода/кВт-ч электроэнергии. Для парокомпрессионных холодильных машин энергетический показатель выработки холода на центральных холодильных станциях составляет только 2,4 кВт-ч холода/кВт-ч электроэнергии. Сравнение величии энергетической эффективности показьтает, что применение абсорбционных холодильных машин, где используется сбросное тепло, позволяет в 7,6/2,4 = 3,2 раза снизить расходы электроэнергии на выработку холода.

) АО Вента , Москва, тел./факс (095) 209-10-40.

5.3. Энергосберегающее холодоснабжение СКВ в зданиях с периметральной и внутренними зонами с наличием тепловыделяющего оборудования

Во многих современных административно-общественных зданиях применяется большое число служебного оборудования, потребляющего э.дектроэнергию, переходящую в тепло. По планировке здания выделяются периметральные и внутренние зоны. Для помещений периметральной зоны СКВ проектируются для круглогодового приготовления приточного воздуха, обеспечивающего поддержание требуемых внутренних параметров воздуха независимо от интенсивности воздействия внешних (температура наружного воздуха, интенсивность солнечной радиации на ограждающие конструкции здания) и внутренних (число работающих людей и служебного оборудования) условий.

В помещениях внутренней зоны нет влияния внешних условий, так как отсутствуют наружные ограждающие конструкции. Обычно во внутренних помещениях располагают служебное оборудование, потребляющее значительные мощности электроэнергии круглосуточно. Такими помещениями являются узлы автоматической связи, компьютерные центры круглосуточного приема информации и др. СКВ для внутренних помещений должны круглый год отводить теплоизбытки, обусловлехшые выделением тепла от потребляемой служебным оборудованием электроэнергии и отсутствием трансмиссионных теплопотерь через наружные ограждения. Во внутренних помещениях, как правило, обслулшва-ющий персонал находится кратковременно и подача приточного наружного воздуха определяется только задачами удаления запахов и газовых выделений от работающего служебного оборудования. Расходы приточного наружного воздуха значительно меньше расходов для периметра,льных помещений, где персонал работает постоянно и имеет место большое число посетителей (например, служебные помещения банка).

Условия круглогодового формирования теплового ре?кима в периметральных и внутренних помещениях определяют режимы работы СКВ. Для обеих зон энергетически рационально применение местно-центральных СКВ. Центральнью кондиционеры и вытяжные агрегаты целесообразно ограничить по производительности по воздуху условиями подачи санитарных норм приточного воздуха и удалением вытяжными установками расчетных влаго- и газовых выделений.

Местные агрегаты в периметральной зоне здания летом полняют задачи отведения тепловыделений, а зимой - компенсацию теплопотерь через наружные ограждения. Во внутренней зоне местные агрегаты круглый год обеспечивают отведение теплоизбытков, что требует круглогодично подачр! к ним источника холода.

В теплый период года выработка холода аппаратов местно-центральной СЕВ осуществляется от работы холодильных машин, в испарителе которых циркулирующая от работы насосов вода охлалчдается до температуры fx = 8°С. В расчетном режиме потре-блехнш СКВ холода отепленная вода с температурой 12 °С возвращается на охла?кдение в испарителях холодильных машин. Поглопдение влаговыде.пепий возлагается на осушенный и охла-лядсБный приточный паруукный воздух, а в воздухоохладителях местных агрегатов осуществляется охлалчдение внутреннего воздуха при постоянном в.лагосодержагош.

На рис. 5.7 представлена принципрхальная схема воздухоохлаж-дения местно-центральной СКВ помещений здания банка. Проект СКВ разработан под руководством И. Н. Смирновой ТПО Резерв , Москва, тел. (095) 209-76-58.

Для охлаждеьгая воды использована холодильная машина типа EUWL 200 КХ производства фирмы Дайкин , которую в России представляет Даичи (Москва, (095) 73-73-732). Холодршьпая машина EUWL 200 КХ имеет расчетную холодопроизводитсльность 514 кВт ч, состоит из двух винтовых компрессоров 1 и потребляет 163,3 кВт-ч электроэнергии. Экологически безопасный хладоп R134A конденсируется в трубах воздушного конденсатора 2, установленного на крыше. Для обеспечения конденсации холодильного агрегата через оребрение трубок конденсатора 2 от работы десяти осевых вентиляторов, потребляющих А^вп.коп = 9,4 кВт-ч э.г1ек-троэнергии, подается наружный во.здух Ь^. Жидкий холодильный агент через терморсгулирующий вентиль (ТРВ) 4 н виде паролчрш-К0СТ1ЮЙ смеси поступает в трубки испарителей 3. По контролю температуры охлалчденной воды ix = 8°С автоматически изменяется холодопроизводитсльность холодильной машины от 100 дю 20%.

Охлаждение в испарителях 3 происходит от работы насосов группы Hi, состоящей из трех насосов типа LP100-125/121 фирмы

Грундфос , производительностью по воде 55 м^/ч, напоре 14,5 м, установочной мощности приводного электродвигателя А^нас! = 4кВт-ч. В расчетном режиме работают два насоса, а один -

резервный. Подача охлалчденной воды от испарителей 3 осущест-рлястся от работы насосов группы U2. состоящей из двух насосов

1 ис. 5.7. Принципиальная схема холодоснабжения местно-центральной СКВ в

здании банка: -контур цирку.дяции холодной воды 8°С/12°С; контур

циркуляции хладона R 134 А; -Л - контур циркуляции антифриза. 1 - компрессор; 2 - конденсатор в потоке ршружного воздуха L ; 3 - испаритель; 4 ~- ТРВ; 5 - сборный бак охлажденной воды = 8°С; 6 - подающий и обратный трубопроводы для снабжения центральных кондиционеров периметральной зоны; 7- подающий и обратный трубопроводы для во.здухоохладителей местных вентиляторных агрегатов в периметральной зоне; S ~ подающий и обратный трубопроводы для воздухоохладителей центральных кондиционеров и местных вентиляторных агрегатов внутренней зоны; 9 - сборный бак отепленной воды iwoc = 12°С; 10- пластинчатый теп.тообменник вода-антифриз;

- трехходовой автоматический клапан; 12 - охладитель антифриза в потоке наружного воздуха L x; 13 - р.гшой запорный клапан; I4 - запорный лапан с электроприводом; 15 датчик контроля температуры охлажденной оды^.. ZH 8°С; IQ - датчик контроля температуры охлажденного антифриза аф1 5 С; Hi, Н2, Из - три группы насосов; Эь Э2, Эз, Э4 - запорные клапаны с электрическим приводом

фирмы Грундфос производительностью 110м^/ч, напоре 17jj установочной мощности приводного электродвигателя N = 7,5 кВт ч. Один насос рабочий, а второй - запасной. Рабочий насос имеет электронное управление частотой вращения по контролю постоянного давления в трубопроводах.

Для предохранения от гидравлических ударов и обеспеченна устойчивой циркуляции воды служат баки 5 и 9 емкостью 1,5 каждый. Снабжение холодной водой аппаратов СКВ осуществляется по трем контурам циркуляции: подающий и обратный тру. бопроводы 6 для снабжения воздухоохладителей периметральной зоны здания; подающий и обратный трубопроводы 7 для снабжения воздухоохладителей местных агрегатов периметральной зоны; подающей и обратной трубопроводы 8 для обслуживания воздухоохладителей центральных и местных агрегатов внутренней зоны.

В расчетных условиях теплого периода года энергетический показатель выработки холода для СКВ составит:

хскв -

Qx.y

Nou + iVeeH.koh + А^нас.2 + N,

нас.1 2

163,3 + 9,4 + 4,02 188,2

= 2,73 кВт холода/кВт электроэнергии.

При понижении температуры наружного воздуха снижается потребность СКВ в холоде, что обеспечивается автоматическим регулированием холодопроизводительности от 100 до 20%, регулированием производительности насосов группы Hj и Н2. Расчетная потребность в холоде СКВ внутренней зоны составляет Qx.bh. = = 280 кВт. При низких температурах наружного воздуха получение хо.лода для СКВ внутренней зоны обеспечиваются в режиме свободного охлаждения - использованием холода наружного воздуха Lhx- Длн реализации режима свободного охлаждения служит

вентиляторный охладитель 18, смонтированный на крыще здания. В проекте СКВ банка применен охладитель типа SHLN 536 Е с наличием восьми осевых вентиляторов для продува через орсб-ренную поверхность трубок холодного наруншого воздуха Lhx- Осевые вентиляторы потребляют А^вен.ох = 14,6 кВт ч электроэнергии.

В качестве охлаждающей среды между охладителем 18 и пластинчатым теплообменником 10 от работы насоса группы Нз типа

LP 100-125/137 с установочной мощностью приводного электродвигателя А^нас = 7,5 кВт циркулирует антифриз. Один насос группы Нз рабочий, второй - резервный.

Теплотехническая эффективность охладителя 18 по охлаждению антифриза в трубках наружным воздухом оценивается показателем

аф2 ~ i

(5.1)

Н

В проекте СКВ банка принята температура отепленного в пластинчатом теплообменнике 10 антифриза аф2 = 10 °С, а температура охлажденного в охладителе 18 наружным воздухом с температурой tnx антифриза аф1 = 5°С. Показатель теплотехнической эффективности в расчетном релшме производительности восьми осевых вентиляторов для охладителя SHLN по расчетам по программе фирмы Даичи составляет Ot =0,45. Из преобразованного выражения (5.1) можем определить температуру наружного воздуха, при которой достигается залолченный в проекте режим охлаждения антифриза:

- аф2

афг ~ аф1

10 - 0,45

-1,1 °С

.3 системе автоматизации работы СКВ имеется датчик контроля температуры наружного воздуха н- При достижении < -1Д °С датчик через микропроцессорный регулятор подает команду на изменения режимов холодоснабжения СКВ. Охлаждение воды в холодильных машинах прекращается, что достигается остановкой электродвигателей компрессоров 1 и осевых вентиляторов конденсатора 8. Изменения контуров циркуляции воды достигается автоматическим закрытием клапанов 9i и Э4, а клапан Э2 открывается. Насос группы Н2 имеет автоматическое регулирование частоты вращения приводного электродвигателя рабочего колеса и в режиме свободного* холодоснабжения его производительность по воде равна

Qw.bh -

Qx.bh X 3600

280 X 3600

mo{t

WCTp

-wx) X Cw 1000(12 - 8) X 4,2

60 м^/ч.

По ката,логу фирмы Грудфос при снижении производительности насоса LP100-121/137 до 60м^/ч при постоянном напоре 17м

потребление электроэнергии приводным двигателем автоматически cihihtaetca до 5 кВт ч. Циркуляция антифриза обеспечивается от работы насоса группы Н3. При снижении температуры нд, ружного воздуха ниже - 1,1°С энергетически целесообразно снижать теплотехническую эффективность охладительного теплообменника 12. Для этой цели на выходящем из теплообменника 12 трубопроводе установлен датчик 16 контроля температуры охлажденного антифриза аф1 = 5 ± 1 °С. Датчик 16 связан с магнитными пускателями МП электродвигателей восьми осевых вентиляторов. При сни?кении при постоянной теплотехнической эффективности ф будет сни?каться температура охлажденного антифриза аф1 < 5°С. Датчик 16 воспринимает это снижение и подаст команду на последовательную остановку по два вентилятора у охладителя 12. Снилчение расхода холодного нарулшого воздуха Lhx через охладитель 12 вызовет снижение его теплотехнической эффективности, т.е. уменьшение величины показателя вгф. Так например, расчетная температура нарулшого воздуха в холодный период года по параметрам Б для климата Москвы iux = -26°С. Для получения температуры охлажденного антифриза аф1 = о°С теплотехническая эффективность охладителя 12 по формуле (5.1) должны быть

требуемая текущая низкая теплотехническая эффективность охпа-дитсльного теплообменника 12 может быть обеспечена при работе меньшего числа осевых вентиляторов. На привод одного осевого вентилятора у охладителя 12 затрачивается электроэнергия: 14.6/8 = 1,825 кВт-ч. При работе охладительного теплообменника 12 при i x = -26°С потребление электроэнергии двумя осевыми вентиляторами снижается в

14.6

Это показывает, что с похшжением температуры нарулшого воздуха возрастает энергическая эффективность режимов свободного охла/кдения.

Для обеспечения постоянства температуры ох.лажденной до температуры = 8°С в теплообменнике 10 циркуляционной воды служит датчрпч 15, имеющий импульсивную связь с электрическим приводом трсхходого клапана 11. При снижении х < 8°С

часть охлажденного антифриза с температурой аф1 = 5°С будет проходить по перемычке в трехходовой клапан 11 минуя теплообменник 10. Это обеспечивает количественное регулирование теплотехнической эффективности теплообменника 10 для по,лучения постоянства температуры ох.лажденной воды ix = 8°С.

В расчетных условиях использования наружного воздуха Lx при - - 1,1°С получение холода в релчиме свободного охлалчде-

ния обеспечивается при энергетическом показателе

7?х.нх

Qx.Bii.

-вн.вх + пас.З + +

14,6 + 7,5 + 4 4-5 31,1

280 кВт хол

По сравнению с релшмом холодоснаблчения СКВ от работы холодильной машины энергетический показатель выработки холода при свободном охлалчдении возрастает в

fix.

м

2,73

3,3 раза.

В климате Москвы стояние температур наружного воздуха от - 1,1° С и ниже продолжается 3033 ч/год [8]. Помещения внутренней зоны ну?кдаются в холоде круглый год, что составляет время работы СКВ 8760 ч/год. Следовательно, применехше режима свободного охлаждения позволяет 35% времени года обеспечить работу СКВ внутренних помещений банка с расходом электроэнергии на выработку холода в три и более раза меньше по сравнению с режимами работы холодильных машин. Принципиалыю возмолшо путем выбора охладителя 12 и пластинчатого теплообменника с бо.льшой теплотехнической эффективностью увеличить время в году применения режима свободного охлаждения вместо работы холодильных машин.

Теплоту помещений внутренней зоны здания энергетически рационально использовать для нагрева приточного наружного воздуха в центральных кондиционерах местно-центральной СКВ. Такое энергетически эффективное решение применил Я. Г. Кронфельд в проектах гостиниц высшего класса, сооруженных в Москве в 90-х годах. Опыт эксплуатации таких СКВ в климате России показал их значительные энергетические преимущества.

Глава 6

ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ НАСОСОВ В СИСТЕМАХ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ

В СКВ насосы являются ответственным элементом систем тепло- и холодоснабжения аппаратов для изменения параметров воздуха. От надежной работы насосов зависит стабильная и надежная работа СКВ. В России и других странах мира широкое применение получи.пи насосы фирмы Грундфос данные о конструкциях которых и особенностях их применения излагается ни?кс.

6.1. Снижение расхода электроэнергии при применении насосов с регулированием частоты вращения ротора электродвигателя

Для работы насосов в составе СКВ и систем тепло- и холодоснабжения характерны два основных релшма: при постоянном расходе жидкости; при переменном расходе жидкости.

При постоянном расходе жидкости рекомендуется применение насосов с постоянной частотой вращения ротора приводного электродвигателя рабочего колеса насосов. На графике рис. 6.1 кривая 1 отвечает рабочей характеристике определенного конструктивного исполнения насоса и отражает зависимость производительности насоса по перекачиваемой жидкости (Э,м^/ч и создаваемом напоре iJ, мвод.ст. Рабочая характеристика 1 отвечает релшму работы насоса при постоянной частоте вращения рабочего колеса п = const. Кривая линия S отвечает гидравлической характеристике сети при максимальном КПД насоса тунас = max.

По результатам расчета гидравлического сопротивления сети Jw при перемещении по ней расчетного расхода воды Qw находят рабочую точку 3 в месте пересечения прямых и с кривой 1 рабочей характеристики насоса. Точка 3 находится в месте пересечения рабочих характеристик насоса (кривая 1) и расчетной рабочей характеристики гидравлической сети (кривая S). По за-

и„ = const

cw а.2 v. а.

q, м7ч

Рис. 6.1. Рабочая характеристика насоса (кривая 1) и рабочая характеристика

сети (кривая 2) для расчетного рекима перекачивания расхода воды qw и потери давления в сети hw при максимальном КПД насоса и постоянной частоте вращения ротора электродвигателя насоса. Штриховыми линиями пока,заны условия изменения характеристик насоса при ручном переключении на снижение частоты вращения ротора электродвигателя привода рабочего колеса насоса

кривой максимального КПД насоса. Как известно, потребление электроэнергии при работе насоса вычисляется по формуле

А^нас =

ЗбОО/упас/Уэл.дв

, кВт ч.

(6.1)

Здесь Q

- расход воды в гидравлической сети, м^/ч; Ну - потери давления в гидрав.пической сети, кПа; ?7пас - КПД насоса; эл.дв - КПД электродвигателя.

Из формулы (6.1) следует, что чем выше КПД насоса и электродвигателя, тем меньше затрачивается электроэнергии на перекачку расхода воды Qw при потере в сети Ну .

Фирма Грундфос для постоянных расходов воды Qw в системах отопления, вентиляции и СКВ создала и производит миллионы штук в год насосов типа UPS, которые монтируются на трубопроводах без фундаментов. Для ручного регулирования производительности систем по жидкости конструкция насосов UPS

данным значениям Qw и Ну выбирает такую конструкцию насоса, 1хри которой рабочая характеристика сети (кривая 2) совпадает с

н, м вол. ст.

и = var

Q, м^/ч

Рис. 6.2. Рабочие характеристики насоса при регулируемой автоматически частоте вращения п = var и автоматическом поддержании постоянного напора (линии 4) или пропорциональном измерении напора (линии 5) в гидравлической сети системы

ской сети СКВ (линия 4) или пропорциональном изменении (линии 5) напора в зависимости от изменения контролируемого параметра, например температуры наружного воздуха.

Из графика на рис. 6.2 видно, что при автоматическом регулировании развиваемого насосом напора отсутствует потеря энер-

имеет ручное переключснрю на три частоты вращения. На рис. 6 1 характерр1стики насоса при двух сниженных частотах вращения ротора электродвР1гателя показаны штриховымр! .линиями. В по-квартирных системах отопления и ипдршидуальных домах хозяева при умеренных низких температурах наружного воздуха весной и осенью могут для экспюмии электроэнергии снижать производительность Qwi и напор ifi насоса путем переключения ручки на клеммпой коробке, имеющей три пололчения: цифра 1 отвечает наименьшей частоте вращения; цифра 2 средней величине; цифра 3 наибольшей расчетной частоте вращенрш.

По требованиям СНиП [18] двухтрубные системы отопления имеют у нагревательных приборов терморегуляторы, снижающие расход горячей воды при повышении температуры воздуха в помещении. Сокращение расхода горячей воды через нагревательный прибор достигается автоматическим дросселированием проходного сечения клапана терморегулятора [8]. Это приводит к сокращению расхода горячей воды в системе отопления и росту давления в сети трубопроводов. На рис. 6.1 релшм дроссе.лиро-вания и изменения характеристики гидравлической сети трубопроводов показан штрихпунктирными линиями. При измененной характеристике сети снижается КПД насоса и, несмотря на снилчение расхода горячей воды в отопительной системе, пе происходит снилчение потребляемой насосом электроэнергии. Вторым недостатком применения в системах отопления насосов с постоянной частотой вращения ротора является нарушение гидравлического режима функционирования отопительных приборов в тех помещениях, где нет тепловыделений и не требуется регулирования те-п,лоотдачи отопите.лы1ых приборов. Нарушение гидравлического релчима происходит из-за роста давления в сети с до i. (см.

рис. 6.1) при сокращении расхода воды Q[. в сети из-за срабатывания терморегуляторов в помещениях квартиры, где имеют место возрастания тсплопритоков (например, появление солнечной

радиации на окна). Для сохранения постоянства давленрш воды перед отопительными приборами традиционно применяют на стояках регуляторы постоянства давления. Это удоролчает систему отоп.ления и не приводит к снилчению расхода электроэнергии насосом при сокращении расхода воды в сети.

Для обеспечения сокращения расхода электроэнергии и под-дерлчапия постоянства давления в сети фирмой Грундфос разработаны и массово производятся насосы типа UPE с электронным регулированием частоты вращения ротора электродвигателя

но контролю перепада давлений в нагнетательном и всасывающем патрубках насосов. Датчики измерения перепада давлений и электронные регуляторы встроены в конструкцию насосов UPE. Внешний вид этого типа насосов имеет увеличенные размеры клеммной коробки для присоединения электропитания. Увеличение клеммной коробки объясняется встроенным в нее микропроцессором регу.лятора частоты вращения ротора электродвигателя. Настройка насосов UPE на требуемое постоянное давление Hf или пропорциональные изменения давления в сети производится вручную с помощью клавиш, распололченных на клеммной коробке. Для дистанционной настройки и контроля режимов работы насосов UPE фирмой Грундфос выпускается переносной прибор R100.

На рис. 6.2 показаны рабочие характеристики насоса UPE при автоматическом поддержании постоянства напора в гидравличе-

И, м вод. ст.

к статье

6.2. Экономия энергии, повьппение надежности работы и эффективности регулирования воздухо-нагревателей

В СПиП [18] на с. 17-18 в п. 4.73 записано: Для защиты от замерзания воды в трубках воздухонагревателей следует:

а) скорость движения воды в трубках обосновывать расчетом

или принимать не менее 0,12 м/с при расчетной температуре наружного воздуха по параметрам Б и при 0°С;

б) установку смесительных насосов у воздухонагревателей предусматривать при техническом обосновании .

Эта запись в нормативном документе носит двойственный характер и поэтому рассмотрим ее положения подробно.

На рис. 6.3 представлена расчетная зависимость коэффициента теплопередачи К в воздухонагревателе при изменении скорости горячей воды со средней температурой 70 °С в трубках [7]. Скорость воздуха со стороны оребренной поверхности воздухонагре-

к, Вт/(м^- град)

а„ = 30Вг/(м^- град)

И

Ламинарный 1

Переходный -J I

г, =70°С

0,06 0,08 0,1

Турбулентный

---w, м/с

0,15 0,2

Рис. 6.3. Характер завргсимости коэффициента теплопередачи в воздухонагревателях от скорости горячей воды в трубках

отчетливо видно, что наиболее высокие коэффициенты теплопередачи К достигаются при режимах турбулентного течения воды в трубках воздухонагревателя. Граница начала турбулент1Юго течения отвечает скорости горячей воды в трубках порядка 0,13 м/с, что практически совпадает с рекомендациями СНиП [18], приведенными выше. В релчиме переходного течения воды в трубках в диапазоне изменения ее скоростей от 0,13 м/с до 0.075 м/с имеет место резкое снижение величин коэффищюнта теплопередачи К в два раза. В релчИме ламинарного течения воды в трубках при ее скоростях от 0,075 м/с и ниже отмечаются наиболее низкие величины коэффициентов теплопередачи. Поэтому для обеспеченрш высокой теплотехнической эффективности необходимо получение высоких коэффициентов теплопередачи, что достигается в режимах турбулентного течения воды в трубках.

Для сокращения гидравлического сопротивления проходу воды рационально ограничить расчетную скорость воды грангнюй начала турбулентного ее течения в трубках, что в релчимах нагрева воздуха отвечает значениям скорости 0,12-0,13 м/с. Регулирование температуры воздуха tn = const при переменных температурах наруж1юго воздуха tn принципиально может осуществляться методом количественного и качественного изменения режимов нагрева воздуха. В режимах количественного регулирования, при

ватсля не изменяется, что характеризуется постоянством коэффициента наружной теплоотдачи а = 30Вт/(м^ град). Из графика

ГИИ на дросселирование давления в сети, как это имеет место в режиме работы насоса по графикам на рис. 6.1. По данным специалистов фирмы Грундфос применение насосов UPE в гидравлических сетях с переменным расходом воды позволяет сократить до 60% затраты электроэнергии на их круглогодовую работу по сравнению с режимами работы насосов при постоянной частоте вращения. Эти данные подтверждены длительными натурными наблюдениями, проведенными в Германии в различных гидравлических системах. Весьма характерно, что в Германии в 1995 г. вышло законодательное предписание об обязательном применении насосов с электронным регулированием в сетях с переменным расходом воды.

Фирма Грундфос продолукает работы по создахшю новых конструкций насосов, в которых достигается сниукение потребляемой Электр о энергии благо даря снижению гидравлических потерь в конструкции насоса и повышении КПД электродвигателей. Одной из последних разрабогок фирмы Грундфос является выпуск па рынок насосов типа MAGNA и ALPHA UPE и UPED серии 2000. Отличительной способностью этих насосов является установка па корпусе электродвигателя магнитного сектора, что снилшет энергетические потери при вращении ротора. Эти насосы обеспечивают

напор до 12 м и производительность по жидкости до 90м^/ч. Внешний вид этих насосов приведен в рек.ламном прилол?ении

Wr cw(wrl ~tNГ1) (6.2)

При количественном регулировании тепловой производительности воздухонагревателя через него изменяется расход горячей воды

Gwr- Этот метод регулирования наше.л наибольшее применение в традиционных СКВ и приводит к энергетическим потерям. Выбор расчетного режима нагрева воздуха при параметрах Б в холодный период года осуществляется при скорости воды в трубках 0,12 м/с, как это правильно оговорено в п. 4.73 [18]. Ко.личеетвенное регулирование тепловой производительности путем сокращения расхода воды Gwr при росте приводит к резкому сокращению коэффициента теплопередачи К в зоне переходного режима течения (см. график на рис. 6.3).

Уравнение тепловой производительности воздухонагревателя поверхностью нагрева F имеет вид

i/- riCwrl ) (wr2 н) К x г--;-, IJT.

2,3 X Ig

(6.3)

Резкое снилчение коэффициента теплопередачи К приведет к резкому снижению теплотехнической эффективности воздухонагревателя и, соответственно, увеличению времени регулирования, что обусловит перерасход тепла.

Вторым недостатком метода количественного регулирования является опасность снилчения температуры воды до 0°С в некоторых трубках воздухонагревателя, где из-за малого расхода горячей воды нет ее циркуляции. Снижение температуры воды даже в одной трубке до 0°С при проходе через воздухонагреватель нарулчного воздуха с отрицательной температурой приведет к замерзанию воды в этой трубке и ее разрыву. Традиционные методы предохранения от замерзания воды в трубах, как показывает опыт эксплуатации систем, не обеспечивают надежтюй и безопасной работы воздухонагревателей в СКВ.

Наиболее наделчным и энергетически эффективным является метод качественного регулирования с помощью смесительного насоса, как это показано на рис. 6.4. В воздухонагревателе 1 нагревается приточный воздух Ln, температура нагрева которого tn

/ = const

g r * consl

IlacocUPS

g;, = var

Hacoc UPE

Рис. 6.4. Принципиальная схема качественного регулирования воздухонагревателя с применением смесительного циркуляционного насоса UPS

водам циркулирует переменный расход горячей воды Gri с температурой -vvri от центрального источника теплоснабжения. Для циркуляции переменного расхода горячей воды Gwri от центрального источника энергетически целесообразно применять насос с электронным регулированием, например, типа UPE.

Качественное регулирование тепловой производительно ctpi воздухонагревателя 1 достигается благодаря наличию перемычки 5 и

постоянно контролируется датчиком 2, имеющим импу.льсивную связь с автоматическим клапахюм 3, обычно смонтированным на обратном трубопроводе. По обратным 4 и подающим 6 трубопро-

необходимости снижения тепловой производительноctpi воздухе-нагревателя при росте температуры наружного воздуха t. уравнение теп.лого баланса имеет вид

работе смесительного насоса 7 типа UPS при постоянном расходе горячей воды Gwrj проходящей по трубкам возд}хонагревателя 1, Для недопущения прохода горячей воды Gwri от источника горячего водоснаб?кения по перемычке 5 в обратный трубопровод служит обратный клапан 8. Для выравнивания гидравлического сопротивления перемычки 5 при проведении наладочных работ испо.?1ьзуется ручной вентиль Р.

При повышении температуры наружного воздуха для сохранения постоянной температуры притока датчик 2 через импульсивную связь подает команду на автоматический клапан 3 для сокращения расхода горячей воды Gri от центрального источника. К всасывающей стороне смесительного насоса 7 через перемычку 5 будет поступать больше воды с низкой температурой tv2 из обратного трубопровода 4- Это обусловит снижение температуры горячей воды iwri, подаваемой насосом 7 в трубки возд}хонагревателе 1. Из уравнения (6.3) следует, что сохранение высокого расчетного значения коэффициента теплопередачи К обеспечит быстрое изменение тепловой производительности воздухонагревателя 1 при снижении температуры горячей воды fri-Это не приведет к перерасходу тепла в режиме регулирования по сравнению с традрщионным методом количественного регулирования.

Благодаря сохранению постоянного рас^сода горячей воды Gr и расчетной скорости турбулентного режима течения воды в трубках воздухонагревателя 1 не могут создаваться условия прекращения циркуляции воды через отдельные трубки. Это принципиально отличает метод качественного регулирования от широко применяемых методов количественного регулирования воздухонагревателей.

Показанхпле выше энергетические и эксплуатационные преимущества метода качественного регулирования воздухонагревателей позволяют сделать вывод о целесообразности применения смесительных насосов в СКВ. Считаем целесообразным изменить запись в СНиП в п. 4.736. на с. 18 [18] и рекомендовать этот метод регулирования к широкому применению в воздухонагревателях.

На объектах с повышенными требованиями к надежности работы СКВ в качестве смесительных насосов применяются сдвоенные насосы, например типа UPSD [11]. На рис. 6.5 показана фотография конструкции одинарных UPS и сдвоенных насосов типа UPSD серии 200. Корпус 1 из серого чугуна GG 20 или бронзы, имеет нагнетательный 2 и всасывающий 3 патрубки. На фото

на рис. 6.5 показано фланцевое присоединение патрубков 2 и 3 к фла1шам соответственно нагнетательного и всасывающего трубопроводов. На насосах малой производительности с диаметром патрубков 2 л 3 в 2Ь и 32 мм присоединение к нагнетательному

а

Рис.. 6.5. Фотографии конструкции одинарных UPS серии 200 а) конструкция

одинарного насоса UPS; б) конструкция сдвоенного насоса UPSD. 1 - корпус из серого чугуна GG20 и бронзы; 2- нагнетателыгый патрубок; 3- всасывающий патрубок; 4 - электродвигатель; 5 - фланец электродвигателя; 6 - к.тсмная коробка; 7- ручка изменения частоты вращения в трех возможных положениях

и всасывающему трубопроводам осуществляется на резьбовом соединении. В монта/Еном положении патрубки 2 а 3 располагаются на трубопроводах вертикалыю, а приводной электродвигатель 4 должен быть строго горизонтальным. Электродвигатель 4 имеет вал, на котором крепится рабочее колесо насоса. С помощью фланцев 5 электродвигатель 4 вместе с рабочим колесом крепится к корпусу / насоса. В сдвоенной конструкции насоса типа UPSD (рис. 6.56) при неисправности одного из двух рабочих колес или э.лектродвигателсй 4 неисправный узел насоса путем освоборкде-ния фланцевого крепления 5 вынимается и на это место ставится заглушка. Выемка неисправного узла и установка заглушки не занимает более 20 мин. После этого запускается второй резервный из сдвоенных насосов, что обеспечивает высокую надежность работы воздухонагревателя в составе СКВ.

На рис. 6.5 хорошо видны клеммные коробки 6 для присоединения проводов электропитания насосов. У сдвоенного насоса осуществляется самостоятельная подводка электрических прово-

доб. что делает независимым включение их электродвигателей. Па клеммной коробке б располагается ручка 7 д.пя ручного изменения ре?кимов работы насоса при трех частотах вращения вала электродвигателя.

В случаях необходимости увеличения расхода горячей воды через воздухонагреватель оба электродвигате.пя 4 н сдвоенных насосах могут вк.лючаться для парал.чельной подачи воды в общий нагнетательный трубопровод.

Для насосов фирмы Грундфос характерна их работа с высоким КПД, что достигается высоким качеством изготовления корпуса и рабочего колеса. Это сокращает гидравлические потери в насосе и увеличивает его КПД.

6.3. Экономия энергии и повышение эффективности регулирования воздухоохладителей

На рис. 6.6 представлена расчетная зависимость [7] коэффициента теплопередачи К в ре?кимах охлаждения приточного на-

К, вт/(м' град) А

20 -

о

a = 30bi/(M - град)

ламинарный

переходный

турбулентный

w, м/с

Рис. 6.6. Расчетная зависимость коэффициента теплопередачи К в режимах охлаждения приточного воздуха при постоянном влагосодержании, при постоянной ско1)ОСти воздуха и изменяющихся скоростях воды в трубках воздухоохла-дргтеля

ружного воздуха Lnn при постоянном влагосодер?капии, в котором справедливо следующее уравнение теплового баланса:

пн x Рпн x срх (t - tox) = Gwl x cw(tw2 Kl)- (6-4)

При снижении температуры нарулчного воздуха от расчетного значения для поддердчания постоянства температуры охла?кден-ного воздуха tox необходимо либо сократить расход хо.лодной воды G\vi через воздухоохладитель, либо увеличить температуру холодной воды /,1, поступающей в трубки воздухоохладителя. Регулирование ох.падите.аьной способности воздухоохладителя qox путем изменения расхода холодной воды называют количественным регулированием. При этом методе регулирования изменяется скорость воды в трубках воздухоохладителя.

На графике рис. 6.6 хорошо видны три области изменения коэффициента теплопередачи К в зависимости от скорости воды в трубах при ее средней температуре 12 °С. При скоростях хо.аод-ной воды от 0,6 м/с и выше коэффициент теплопередачи достигает наиболее высоких величин. Эта область характеризуется ре?ки-мами развитого турбу.лентного течения холодной воды в трубках. Для сокращения гидравлических сопротивлений воздухоохпади-теля энергетически рационально расчетньш величины скоростей холодной воды принимать в пределах 0;6-0,8м/с.

При сокращении расчетного расхода холодной воды Gwi турбулентный ре?ким сменяется переходным режимом при скоростях хо.подной воды от 0,6 до 0,1м/с. В этой области изменения скоростей холодной воды отмечается резкое снижение коэффициента теплопередачи. Уравнение теплового баланса в воздухоохладителе дополним выражением

к x Fx

{Ui i\\x2) {tox wxl)

2,3 x Ig

(6.5)

Из выралчепия (6.5) следует, что при снижении в два раза коэффициента теплоперетачи К в переходном режиме течения холод-1ЮЙ воды по трубкам воздухеохпадите.пя резко понизится теплотехническая эффектив1юсть и, соответственно, удлиняется время сокраще1гая расхода хо.лода.

Принципиально другие возмолаюсти реализуются при применении метода качественного регулирования снижения расчетной холодопроизводите-льности путем изменения начальной температуры холодной воды twxb поступающей в трубки воздухоохладителя. На рис. 6.7 представлена принципиальная схема реализации метода качественного регулирования релшмов охлаждения минимального расхода приточного наружного воздуха Ьпн(мин)

1 ... 9 10 11 12 13 14