Link Building
Школа автоматчиков » Blog Archive » УРОК №18. Автоматизация вентиляционных систем. Часть 7.

УРОК №18. Автоматизация вентиляционных систем. Часть 7.

Автоматизация установок с рекуператорами.

Здравствуйте, уважаемые коллеги!

Очень давно не встречались. Извините. Продолжим.

Позади у нас уже шесть уроков по автоматизации вентиляционных установок, но все еще есть о чем рассказать. Давайте рассмотрим вентиляционные установки, работающие с рекуперацией.
Прежде всего, надо определится, что такое «рекуперация».
Рекупера́ция (от лат. recuperatio — «обратное получение») — возвращение части материалов или энергии для повторного использования в том же технологическом процессе.
Повторное использование материалов или энергии применяется, как Вы сами понимаете, там, где организовать экономию необходимо и возможно. Ну, необходимость в экономии в современных условиях есть всегда, а вот наличие такой возможности в системах вентиляции необходимо рассмотреть.
В случае применения процесса рекуперации в вентиляционных установках, экономия материала, а именно воздуха, как такового, не имеет смысла. А вот экономия энергии на нагрев или охлаждение этого воздуха может быть существенной. Может иметь место также процесс рекуперации влаги. Значит можно экономить и какой-то материал.
Процесс рекуперации энергии в вентиляционных установках может быть реализован несколькими способами. Способом рекуперации определяется конструкция секций вентиляционных установок и их название:
- пластинчатый рекуператор (перекрестно-точный теплообменник);
- роторный рекуператор;
- рекуператор с промежуточным теплоносителем;
- трубчатый рекуператор (рекуператор на тепловых трубах);
- камерный рекуператор (рекуператор с аккумулятором тепла).
В этот же перечень можно включить и секцию смешения с установленными в ней заслонками приточного, вытяжного и рециркуляционного воздуха.
Все вышеуказанные секции рекуперации позволяют экономить энергию на нагрев воздуха в зимний и переходные периоды года, а также, кроме трубчатого рекуператора, экономить энергию на охлаждение воздуха в летний период. Правда, использование рекуперации при охлаждении воздуха менее эффективно, чем при нагреве, вследствие гораздо меньшего перепада температур между вытяжным (охлажденным) и приточным (нагретым) воздухом. Поэтому в вентиляционных установках с рекуператорами рекуперация в летнее время используется далеко не всегда. Особенно в тех конструкциях рекуператоров, где требуется дополнительная энергия для работы секции (питание двигателей).

Ι. Пластинчатый рекуператор.
Рекуператор представляет собой пластинчатый теплообменник. Конструктивно он может быть изготовлен как перекрестно-точный (рис.1) или как противоточный (рис.2). Удаляемый (вытяжной) и приточный потоки воздуха проходят с разных сторон большого количества теплопроводящих платин не перемешиваясь. Пластины могут быть изготовлены из алюминия или пластика.

12.png
Рис.1. Перекрестно-точный пластинчатый рекуператор.

22.png
Рис.2. Противоточный пластинчатый рекуператор.

Принцип действия основан на процессе теплообмена между наружным и удаляемым воздухом через стенку пластины. Эффективность рекуперации зависит от размера теплообменника и температуры потоков, но варьируется между 50-75%.
К достоинствам этого рекуператора можно отнести:
- относительно высокую эффективность;
- отсутствие движущихся частей, что исключает потребление энергии в процессе его работы;
- отсутствие какого-либо смешивания вытяжного и приточного воздуха.
Последнее особенно важно, если в вытяжном воздухе присутствует пыль или какие-либо вредные примеси.
Недостатками являются:
- громоздкость, вследствие чего применение его во многих случаях становится невозможным;
- выпадение конденсата на теплообменной пластине со стороны вытяжного воздуха при низких температурах приточного воздуха, что может привести к обледенению рекуператора и частично воздуховода.
В последнее время у ряда производителей появились установки, где один большой рекуператор разбивается на два (рис.3), а то и на большее количество рекуператоров, меньшего размера. Компонуя различными способами места установки небольших по размеру рекуператоров в габарите вентиляционной установки, можно варьировать габаритные размеры самой установки. Например, уменьшить ее высоту за счет увеличения длины и т.д. Это позволяет производителям вентиляционных установок шире использовать пластинчатые рекуператоры. Использование нескольких рекуператоров вместо одного также увеличивает их эффективность (можно достичь более 90%) и, за счет усреднения температур воздушных потоков в конструктивных тоннелях между рекуператорами, понизить уставки температур, при которых возникает угроза обмерзания.

31.png
Рис.3. Рекуператор с двумя пластинчатыми теплообменниками.

Также можно отметить, что у ряда производителей появились рекуператоры пластинчатого типа, в которых пластины выполнены из влагопроницаемого материала (влагопроницаемая целлюлоза с бактерицидной пропиткой). Рекуператоры передают не только явную, но и скрытую теплоту. Утилизируют не только тепло, но и влагу, удаляемую из помещения вместе с вытяжным воздухом. При этом на пластинах не выпадает конденсат и значительно уменьшается угроза их обмерзания. Такие рекуператоры еще мало распространены. Могут применяться там, где требуется увлажнение воздуха. К недостаткам можно отнести перенос из вытяжного воздуха в приточный не только влаги, но вместе с ней пыли, вредных веществ, запахов и т.д.
У ряда производителей имеются установки с двумя пластинчатыми рекуператорами, где первый по ходу приточного воздуха – с алюминиевыми пластинами, а второй – с целлюлозными.

Исходя из выше описанной конструкции, системе автоматики не на что воздействовать. Можно подумать, что это и не нужно. Отбирай энергию по максимуму и максимально экономь. Но не все так просто.
Во-первых, при переходах от зимы к лету и от лета к зиме возможны такие периоды, когда максимальное количество энергии, снимаемое с рекуператора, может быть избыточным.
Во-вторых, при работе рекуператора в зимний период возможен процесс его обмерзания.
Системы автоматизации установок с пластинчатыми рекуператорами и призваны решать эти две задачи:
- автоматически поддерживать температуру воздуха на заданном уровне воздействием на производительность рекуператора;
- защищать рекуператор от обмерзания.
В системах автоматизации установок с рекуператорами выстраивается единый алгоритм поддержания температуры приточного воздуха на выходе установки или, каскадно, температуры в помещении путем использования мощности всех секций вентиляционной установки, причастных к нагреву зимой, и причастных к охлаждению летом.
При необходимости нагрева (охлаждения) контур регулирования температуры приточного воздуха в контроллере вначале должен включить в работу рекуператор и поддерживать температуру воздействием на его производительность. При выходе рекуператора на максимальную мощность и недостаточном нагреве (охлаждении) воздуха контроллер подключает в работу другие секции нагрева (охлаждения). При снижении потребности в нагреве (охлаждении) система автоматики выводит на минимум, а затем отключает секции нагрева (охлаждения) и подключает к контуру регулирования рекуператор.

Как было указано выше, в зимнем режиме работы система автоматики выполняет еще и функцию защиты от обмерзания.
Прежде всего, давайте разберемся, почему рекуператор обмерзает.
При передаче тепла от вытяжного воздуха к приточному происходит охлаждение вытяжного воздуха. Это изотермический процесс, с которым мы уже разбирались в уроке по осушению воздуха в системах вентиляции. Охлаждая теплый вытяжной воздух, мы повышаем его влажность и, в конце концов, при определенных параметрах приточного и вытяжного воздуха, достигаем температуры «точки росы», при которой из вытяжного воздуха начинает выпадать влага. Эта влага конденсируется на пластинах теплообменника и стекает в конденсатный поддон. При минусовых температурах сконденсированная влага, задержавшаяся на пластинах теплообменника, может замерзнуть и перекрыть ток воздуха. В первую очередь это касается рекуператоров с влагонепроницаемыми алюминиевыми или пластиковыми пластинами. По мнению многих производителей, рекуператоры с целлюлозными пластинами не подвержены такой участи. Но при определенных условиях могут замерзнуть и они.
Для создания возможности бесперебойной работы рекуператора в зимний период он защищается от замерзания системой автоматики. Т.е. вышеописанный алгоритм поддержания температуры воздуха несколько усложняется. Рекуператор отключается от контура регулирования температуры не только при выходе на максимальную мощность нагрева, но и при угрозе обмерзания не зависимо от мощности. При этом система автоматики включает алгоритм защиты. Это дополнительный контур регулирования, которым поддерживается температура вытяжного воздуха на выходе рекуператора.

Прочитав этот текст, задаем вопросы.
Как определяется, что рекуператору угрожает обмерзание?
Воздействовать не на что, а мы как-то регулируем температуру рекуператором?

Давайте сначала об определении угрозы. Существует два способа.
1-й – измерение температуры в вытяжном воздуховоде на выходе рекуператора. Вспомним, что при температуре близкой к 0°С вода начинает замерзать. А в движущемся потоке воздуха, т.е. при наличии давления, эта температура составляет (2…3)°С.
2-й – измерение перепада давления в вытяжном тракте между точками входа и выхода воздуха в рекуператор. При образовании льда проход для воздуха между пластинами сужается и перепад давления увеличивается.
Какой способ лучше? Какие устанавливаются датчики?
Ответ на эти вопросы зависит от того, как мы хотим реализовать алгоритм защиты.
Прежде всего, температура или давление. Однозначно – температура. При применении температурного датчика его уставку срабатывания можно настроить так, чтобы не доводить дело до обмерзания. Датчик давления срабатывает только тогда, когда обмерзание уже начало происходить. И большинство производителей вентиляционных установок в своих комплектах автоматики предусматривают защиту по датчикам температуры. Уставка срабатывания, как правило, составляет (5-6) °С.
Теперь о том, какой должен быть датчик – аналоговый или дискретный. Давайте рассуждать. Если датчик с дискретным выходом, то по его сигналу можно только отключить рекуператор. А вот по аналоговому датчику можно выстроить алгоритм защиты без его отключения. Для того, чтобы его описать, давайте поговорим на что мы будем воздействовать.

Предлагается достаточно много способов защиты. Это:
- установка дополнительного оборудования;
- организация работы приточного и вытяжного вентилятора;
- организация байпасного канала для прохождения воздуха мимо рекуператора.

Все эти способы защищают рекуператор, но только последний из них может обеспечить описанный выше алгоритм регулирования температуры воздуха воздействием на его производительность. Давайте их рассмотрим.

1. Установка дополнительного оборудования.
В приточном тракте перед рекуператором можно установить электрический нагреватель или камеру смешения. При понижении температуры наружного воздуха до заданной уставки в работу включается электрический нагреватель или начинается частичная рециркуляция вытяжного воздуха в камере смешения. Таким образом, в рекуператор всегда попадает воздух с температурой, которая не вызывает его обмерзания.
Этот способ гарантирует стабильную работу рекуператора, но требует дополнительных затрат, как при покупке установки, так и при ее эксплуатации.
Эти затраты сводят на нет целесообразность использования рекуператора для экономии энергии.

2. Организация работы приточного и вытяжного вентиляторов.
Если приточный и вытяжной вентиляторы работают в режиме включен/выключен, то по угрозе обмерзания рекуператора, на определенное время можно выключить приточный вентилятор и оставить работающим вытяжной. Теплый вытяжной воздух осуществит оттаивание рекуператора.
Способ не требует дополнительных затрат, но если система вентиляции должна работать, а она отключается ради защиты себя любимой, то такую систему вентиляции наверное не надо предусматривать.

Если приточный и вытяжной вентиляторы оборудованы ЕС-двигателями или устройствами, позволяющими ступенчато или плавно регулировать их скорость в автоматическом режиме, то реагировать на угрозу замораживания можно уменьшением производительности установки по приточному воздуху на время, достаточное для оттаивания рекуператора.
Этот способ позволяет продолжить работу системы вентиляции, правда со снижением производительности, но не позволяет управлять самим рекуператором.

3. Наличие байпасного (обводного) канала приточного воздуха в самом рекуператоре.
Если холодный приточный воздух частично или полностью не будет проходить через теплообменник, то вытяжной воздух будет охлаждаться не так интенсивно или не будет охлаждаться вовсе. Для этого пластинчатые рекуператоры в ряде установок малой производительности, и почти во всех установках средней и большой производительности оборудованы байпасным каналом для прохождения приточного воздуха.
Рекуператоры с байпасным каналом оборудованы двумя заслонками, перекрывающими поток приточного воздуха через рекуператор и через байпас. Эти две заслонки работают в противофазе и управляются одним или двумя приводами. Привод может дискретными командами управлять заслонками в режиме «одна открыта» - «одна закрыта» или осуществлять аналоговое управление, регулируя соотношение количеств воздуха, пропускаемого через рекуператор и мимо него.

Защита рекуператоров с байпасами может быть организована в нескольких вариантах.

1-й способ - закрытие заслонки рекуператора и открытие заслонки на байпасе по сигналу об угрозе обмерзания.
2-й – периодическое закрытие заслонки рекуператора и открытие заслонки на байпасе по временной программе при понижении температуры наружного до определенного значения. Например. При температурах наружного воздуха ниже минус 10°С байпас открыт 5 минут, закрыт 25 минут.
3-й – поддержание на заданном уровне температуры вытяжного воздуха на выходе рекуператора воздействием на степень открытия/закрытия заслонок на байпасе и рекуператоре.

Применение 1-го и 2-го варианта возможны,но не эффективны, т.к. опять же не позволяют осуществлять регулирование мощности рекуператора. Только при применении 3-го варианта можно выстроить тот самый единый алгоритм поддержания температуры приточного воздуха на выходе установки или, каскадно, температуры в помещении путем оптимального использования мощности всех секций вентиляционной установки, причастных к нагреву, который был описан выше.
Повторим его.
При необходимости нагрева (охлаждения) контур регулирования температуры приточного воздуха в контроллере вначале должен включить в работу рекуператор и поддерживать температуру воздействием на его производительность. При выходе рекуператора на максимальную мощность и недостаточном нагреве (охлаждении) воздуха контроллер подключает в работу другие секции нагрева (охлаждения). При снижении потребности в нагреве (охлаждении) система автоматики выводит на минимум, а затем отключает секции нагрева (охлаждения) и подключает к контуру регулирования рекуператор.
При применении этого алгоритма защита рекуператора защита организуется так.
При получении сигнала о понижении температуры вытяжного воздуха на выходе рекуператора до температуры близкой к уставке «угроза обмерзания», этот контур регулирования отключается от рекуператора и начинает регулировать температуру воздействием на секцию нагрева. Но рекуператор при этом не остается без управления системой автоматики. В работу включается еще один контур регулирования, который берет на себя управление приводом заслонок рекуператора, поддерживая на заданном уровне температуру вытяжного воздуха на выходе рекуператора, что не дает ему обмерзнуть.
Кроме того, в установках, где присутствуют рекуператоры с байпасным каналом, должен быть предусмотрен режим «работа без рекуператора». В этом режиме работы заслонка на рекуператоре закрыта, а байпасная заслонка открыта. Переход в этот режим может осуществляться автоматически, например, при переводе установки в режим работы «лето», либо эксплуатационным персоналом, либо по каким-то другим условиям.

Необходимо обратить внимание, что при таком способе защиты также возникают дополнительные затраты:
- мощность установленного после рекуператора воздухонагревателя должна быть рассчитана на нагрев воздуха с уличной температурой;
- габаритные размеры установки увеличиваются за счет организации байпасного канала;
- рекуператор дополнительно оборудуется двумя заслонками с приводом.

ΙΙ. Роторный рекуператор.

Рекуператор этого типа состоит из вращающегося колеса, изготовленного из волнистого листового алюминия, вставленного в раму из оцинкованной стали (рис.4). Колесо приводится в действие двигателем с постоянным либо регулируемым числом оборотов. Двигатель соединен с колесом при помощи приводного ремня. Эффективность рекуперации варьируется от 60-80% при минимальном падении давления.

41.png
Рис. 4. Роторный рекуператор.

Принцип действия основан на процессе теплообмена между наружным и удаляемым воздухом через волнистую, и, как следствие, очень большую, поверхность рекуператора. Поверхность половины колеса рекуператора, находящаяся в потоке вытяжного воздуха, нагревается. При вращении колеса нагретая поверхность постепенно попадает в поток приточного воздуха и отдает ему свое тепло. Скорость движения колеса очень незначительна (не более 10 оборотов в минуту), что дает возможность осуществить теплообмен. При переходе колеса из одного потока в другой осуществляется перенос незначительного количества воздуха, а с ним и какого-то количества влаги, пыли и т.д.
К достоинствам этого рекуператора можно отнести:
- относительно высокую эффективность;
- компактность по сравнению с пластинчатыми рекуператорами.
Недостатками являются:
- частичное (~ 3… 5 %) подмешивание вытяжного воздуха к приточному, что в ряде случаев недопустимо вследствие наличия вредных веществ или запахов;
- более сложную по сравнению с пластинчатыми рекуператорами конструкцию с наличием движущихся частей и привода;
- потребление в процессе работы электроэнергии (правда, незначительное);
- выпадение конденсата на поверхности рекуператора при низких температурах приточного воздуха, что может привести к обледенению рекуператора.

Итак, из вышеприведенного текста понятно, что система автоматического управления роторным рекуператором очевидно похожа на пластинчатый, тем, что имеет привод, которым можно регулировать производительность рекуператора, управляя двигателем посредством частотного преобразователя, и имеет все ту же проблему угрозы обледенения.
Т.е., имея такой рекуператор в составе вентиляционной установки, в системе ее автоматического управления можно выстроить все тот же, описанный выше, алгоритм поддержания температуры приточного воздуха на выходе установки или, каскадно, температуры в помещении путем оптимального использования мощности всех секций вентиляционной установки, причастных к нагреву. Только вместо регулирования температуры производительностью рекуператора путем изменения положения заслонок, можно изменять скорость вращения барабана. Чем медленнее вращается барабан, тем меньше теплосъем.
Итак.
При необходимости нагрева (охлаждения) контур регулирования температуры приточного воздуха в контроллере вначале должен включить в работу рекуператор и поддерживать температуру воздействием на его производительность. При выходе рекуператора на максимальную мощность и недостаточном нагреве (охлаждении) воздуха контроллер подключает в работу другие секции нагрева (охлаждения). При снижении потребности в нагреве (охлаждении) система автоматики выводит на минимум, а затем отключает секции нагрева (охлаждения) и подключает к контуру регулирования рекуператор.
При получении сигнала о понижении температуры вытяжного воздуха на выходе рекуператора до температуры близкой к уставке «угроза обмерзания», этот контур регулирования отключается от рекуператора и начинает регулировать температуру воздействием на секцию нагрева. Но рекуператор при этом не остается без управления системой автоматики. В работу включается еще один контур регулирования, который берет на себя управление приводом рекуператора, поддерживая на заданном уровне температуру вытяжного воздуха на выходе рекуператора, что не дает ему обмерзнуть.
Еще раз обращаю внимание, что для реализации этих алгоритмов, двигатель рекуператора должен быть укомплектован частотным преобразователем. Многие производители в комплект поставки своих рекуператоров включают частотный преобразователь, если его нет, то он может быть приобретен отдельно.
Все алгоритмы, описанные выше, у пластинчатых и у роторных рекуператоров совпадают. Но есть и различия.
Прежде всего, работу двигателя рекуператора необходимо сблокировать с работой вентиляторов. Если не работает вентиляционная установка, то рекуператор не должен работать.
Кроме того, как и в пластинчатом рекуператоре, должна быть предусмотрена возможность работы установки в режиме «без рекуператора». Но, т.к. воздух всегда проходит через рекуператор, то переход в данный режим сопровождается разблокировкой работы рекуператора и вентиляторов, т.е. при включении вентиляторов рекуператор не включается. Переход в этот режим может осуществляться автоматически, например, при переводе установки в режим работы «лето», либо эксплуатационным персоналом, либо по каким-то другим условиям.
В системе автоматики можно предусмотреть еще одну функцию его защиты. При прохождении воздуха через стоящий рекуператор, на его волнистой поверхности может скапливаться пыль. Для предотвращения этого, некоторые производители в своих системах автоматики предусматривают функцию так называемой «продувки», т.е. периодического включения привода рекуператора на непродолжительное время по временному графику.

ΙΙΙ. Рекуператор с промежуточным теплоносителем.

В приточном и вытяжном тракте вентиляционной установке предусматриваются секции с водовоздушными теплообменниками (рис.5). Между этими, так называемыми «промежуточными», теплообменниками организуется контур циркуляции жидкостного теплоносителя (вода, раствор гликоля). Для этого дополнительно следует предусмотреть необходимые комплектующие (трубы, насос, расширительный бак, клапаны и т.д.). При работающем насосе, циркулирующий теплоноситель отбирает тепло у вытяжного воздуха и отдает его приточному. Средняя эффективность процесса рекуперации около 40%.

51.png
Рис. 5. Рекуператор с промежуточным теплоносителем
в составе приточно-вытяжной вентиляционной установки.

К достоинствам этого рекуператора можно отнести:
- компактность;
- возможность разнесения в пространстве приточной и вытяжной части вентиляционной установки, что иногда очень важно (например, при рекуперации тепла из воздуха, вытягиваемого из помещений, имеющих категорию пожаро- или взрывоопасных);
- отсутствие какого-либо смешивания вытяжного и приточного воздуха;
- благодаря заполнению циркуляционного контура антифризом, такому рекуператору не грозит замерзание.

Недостатками являются:
- низкая эффективность;
- покупка оборудования и организация дополнительного циркуляционного контура;
- затраты в процессе эксплуатации на электроснабжение насоса.
Некоторые производители предлагают такие секции для притока и вытяжки, где установлен не один теплообменник, а целый каскад последовательно подключенных регистров. Все они объединяются одним циркуляционным контуром. Исходя из рекламных текстов на различных сайтах, эффективность рекуперации в таких установках может достигать 90%.

Благодаря наличию в циркуляционном контуре регулирующего клапана, этот рекуператор также может изменять свою производительность. Т.е., имея такой тип рекуператора в составе вентиляционной установки, в системе ее автоматического управления можно выстроить все тот же, описанный выше, алгоритм поддержания температуры приточного воздуха на выходе установки или, каскадно, температуры в помещении путем оптимального использования мощности всех секций вентиляционной установки, причастных к нагреву.
Регулирование нагрева рекуператором выполняется воздействием на 3-х ходовой смесительный клапан, установленный в линии подачи теплоносителя из теплообменника на притоке в теплообменник на вытяжке (рис.5). Поскольку клапан 3-х ходовой, то путем аналогового управления его приводом можно осуществлять качественное регулирование температуры теплоносителя в циркуляционном контуре. Если клапан полностью открыт на проток теплоносителя по основному трубопроводу, а ход теплоносителя по подмешивающей перемычке закрыт, то весь теплоноситель, нагретый в вытяжном теплообменнике, проходит через приточный теплообменник и отдает приточному воздуху все тепло. Если же часть нагретого теплоносителя будет циркулировать по контуру «теплообменник в вытяжке – подмешивающая перемычка», то не все тепло будет отдано приточному воздуху. И чем больше будет открыт проход клапана на перемычке, тем меньше тепла получит приточный воздух, вплоть до полного перекрытия подачи тепла в приточный канал.
Не надо забывать, что циркуляция в контуре возможна только при работающем циркуляционном насосе. Т.е. при необходимости работы рекуператора пуск циркуляционного насоса должен быть сблокирован с включением вентиляторов.
Кроме того, как и в предыдущих двух типах рекуператоров, должна быть предусмотрена возможность работы установки в режиме «без рекуператора». Переход в данный режим сопровождается разблокировкой работы циркуляционного насоса и вентиляторов, т.е. при включении вентиляторов насос не включается. Переход в этот режим может осуществляться автоматически, например, при переводе установки в режим работы «лето», либо эксплуатационным персоналом, либо по каким-то другим условиям.

ΙV. Камерный рекуператор (рекуператор с аккумулятором тепла) и трубчатый рекуператор (рекуператор на тепловых трубах).
Кроме описанных выше, существуют еще камерные и трубчатые рекуператоры.
Камерный рекуператор представляет собой секцию приточно-вытяжной установки, разделенную пополам вертикальной перегородкой. Благодаря циклическому переключению заслонок, отсекающих обе половины камеры от приточного и вытяжного трактов установки, каждая из камер периодически оказывается то в одном тракте, то в другом. При этом теплый вытяжной воздух нагреет стенки своей половины камеры, а холодный приточный отберет тепло у своей половины.
Трубчатый рекуператор состоит из системы закрытых трубок, заполненных фреоном. При соприкосновении теплого вытяжного воздуха с нижней частью трубок, в которых фреон находится в жидкой фазе, часть фреона испаряется и соответственно поднимается вверх. Приточный воздух, проходя вдоль верхней части трубок, охлаждает пары фреона, они конденсируются и вновь превращаются в жидкость, которая стекает вниз.
В обоих типах рекуператоров отсутствует какая-либо возможность регулировать их производительность. А поскольку наш урок посвящен системам автоматизации вентиляционных установок с рекуператорами, то данные виды рекуператоров подробно не рассматриваются.

V. Камера смешения.
Камеру смешения как-то не принято относить к рекуператорам. Возможно из-за того, что здесь, в отличие от рекуператоров, для экономии энергии обратно в процесс возвращается материал, т.е. воздух, который переносит тепловую энергию.
Для возвращения части или всего количества вытяжного воздуха в процесс необходимо иметь возможность регулировать потоки приточного и вытяжного воздуха и иметь между этими потоками перемычку, по которой вытяжной воздух будет попадать в приточный канал. Для этой цели в состав приточно-вытяжной установки вводятся три заслонки – на притоке, на вытяжке и рециркуляционная.
Конструктивно это организуется следующим образом. В приточном канале устанавливается секция с приточной заслонкой, в вытяжном – секция с вытяжной заслонкой. Рециркуляционная заслонка входит в состав или приточной или вытяжной секции (рис.6). Могут быть и другие варианты размещения заслонок в секциях и расположения секций относительно друг друга, но конструктивные особенности сути не меняют.

61.png
Рис. 6. Камера смешения в составе приточно-вытяжной вентиляционной установки.

Существуют также установки, в которых камера смешения является дополнением к ранее описанным рекуператорам. В этом случае камера смешения, как правило, устанавливается за рекуператором по ходу приточного воздуха. Такая компоновка увеличивает эффективность рекуперации, но значительно увеличивает и габариты и стоимость установки.
К достоинствам камеры смешения можно отнести:
- относительно высокую эффективность при условии возможности организации достаточно большого процента рециркуляции.
Недостатками являются:
- громоздкость;
- подмешивание вытяжного воздуха к приточному, с сопутствующим этому переносом запахов или вредных веществ, а также переносом влаги;
- ограничение процента рециркуляции вследствие необходимости подачи в помещение свежего воздуха;
- наличие движущихся частей.
При оснащении заслонок приводом с аналоговым управлением возникает возможность выстроить в системе автоматизации единый алгоритм поддержания температуры приточного воздуха на выходе установки или, каскадно, температуры в помещении путем оптимального использования мощности всех секций вентиляционной установки, причастных к нагреву. То есть, при необходимости нагрева, контур регулирования температуры приточного воздуха в контроллере вначале включает в работу камеру смешения и ведет нагрев воздуха только за счет увеличения % подмешивания теплого вытяжного воздуха к приточному.
При этом, заслонки приточного и вытяжного воздуха имеют одинаковый процент открытия, а рециркуляционная заслонка занимает положение в противофазе. Например, заслонки на притоке и вытяжке открыты на 30%, тогда рециркуляционная заслонка должна быть открыта на 70%, что в сумме составляет 100% подачи в помещение воздуха для вентиляции. Для выполнения данного принципа управления заслонками, в контроллере предусматривается один выходной управляющий сигнал, который раздается на приводы заслонок. А совместная работа заслонок в фазе или противофазе отстраивается на приводах самих заслонок.
Конструктивно, две заслонки, установленные в одной секции могут управляться одним приводом.
При постепенном увеличении потребности в нагреве, количество рециркуляционного воздуха увеличивается, а наружного воздуха уменьшается, таким образом заслонка наружного воздуха может быть полностью закрыта. Но полное прекращение подачи наружного (свежего) воздуха в помещение возможно только при отсутствии в нем людей, так как только со свежим воздухом в помещение поступает кислород, необходимый для дыхания. Действующими нормативными документами определены количества свежего воздуха, которые должны непрерывно поступать в помещение в зависимости от количества находящихся в нем людей или в зависимости от объема помещения.
Следовательно, в системе автоматики должно быть установлено ограничение по минимальной степени закрытия заслонки наружного воздуха. При максимально закрытой заслонке наружного воздуха и невозможности поддержания температуры воздуха на заданном значении в работу включается секция нагрева.
Переход на полную рециркуляцию возможен только в тех помещениях, где есть периоды полного отсутствия людей. Таким образом, например, в офисных зданиях возможна работа систем вентиляции по временному графику. В рабочее время установка работает с подачей необходимого количества свежего воздуха, в нерабочее – со 100%-ой рециркуляцией. Тут же, у думающего читателя может возникнуть вопрос, а зачем работать системе вентиляции, если в помещении нет людей. Если рассматривать нагрев воздуха только камерой смешения, то незачем. А вот если в помещении организовано воздушное отопление и в состав вентиляционной установки входит еще и водяной или электрический нагреватель, то полное закрытие притока холодного наружного воздуха позволит поднять температуру на входе в нагреватель, и тем снизить расход энергоносителя.
Все сказанное выше относится к экономии энергии на нагрев воздуха, но камера смешения может экономить энергию и на охлаждение. Если вентиляционная установка оснащена секцией охлаждения и система автоматики при заданной уставке температуры в помещении начинает охлаждать приточный воздух, то выбрасываемый на улицу вытяжной воздух холоднее уличного. Для экономии энергии на охлаждение можно подключить в работу камеру смешения.
При переходе заслонок камеры смешения из режима «нагрев» в режим «охлаждение» и наоборот выполняется так называемый «реверс» заслонок, т.е. текущее положение заслонок меняется на противоположное.
Командой для выполнения реверса может послужить разница между температурами воздуха в помещении и уличного воздуха. Если температура воздуха в помещении ниже температуры воздуха на улице, то это «нагрев», если ниже – то «охлаждение». В точке перехода между нагревом и охлаждением – реверс при включении охладителя с учетом установленного гистерезиса.
Если к системе автоматики не подключены датчики температур воздуха в помещении и уличного воздуха, то команда на реверс подается при включении охладителя.

Задать вопрос
или оставить свой комментарий