Автоматизация систем кондиционирования воздуха и вентиляции

Раздел: Кондиционирование

В процессе автоматизации систем часто требуется управлять таким аэродинамическим параметром вентилятора и насоса, как производительность. Это управляющее воздействие в контуре стабилизации одного из параметров состояния (температуры, влажности) или параметра газового состава (концентрация вредного вещества) в однозональных системах. В многозональных системах производительность вентилятора является управляющим воздействием в контуре стабилизации давления в воздуховоде. Производительность насоса оросительной камеры может использоваться как корректирующее воздействие для обеспечения постоянного коэффициента орошения при переменной производительности вентилятора. Помимо технического назначения управление производительностью насоса обычно приводит к снижению расхода электроэнергии.

Существуют разные методы, обеспечивающие управление производительностью нагнетателя, и устройства, реализующие такое

управление. Все методы управления можно разделить на три группы по степени влияния на сеть или нагнетатель.

 Первую группу образуют устройства, дросселирующие аэродинамическую (или гидравлическую) сеть, т. е. изменяющие характеристику сети и не изменяющие характеристику нагнетателя. К таким устройствам относятся клапаны, шиберы, диафрагмы в аэродинамической сети, причем обычно только клапан удается сочленить с исполнительным механизмом ( 5.5, а) и поэтому использовать для автоматического управления. В водяной сети дросселирование производят клапанами и задвижками. При управлении дросселированием параметры рабочей точки, характеризующие производительность, давление и КПД нагнетателя, определяют на характеристике последнего при известной частоте вращения колеса.

Рассмотрим индивидуальную характеристику вентилятора ( 5.6), т. е. зависимость полного давления р от производительности L при известной частоте вращения колеса як1 и полностью открытом направляющем аппарате (или без него). Пусть при начальном положении дроссельного клапана расход Ьъ давление рх, характеристика сети Si = pi/Lf. Этот режим соответствует рабочей точке 1 на пересечении характеристики вентилятора р — / (L, пк, ана) с характеристикой сети — квадратичной параболой р = SjZA Пусть дроссельный клапан примет другое положение (прикроется), поэтому коэффициент сопротивления клапана возрастет (на AQ, тогда характеристика сети возрастет на AS = рв a£/(2F2) и будет равна S2- Рабочая точка переместится по характеристике

вентилятора при новой характеристике сети S2 (точка 2). В результате производительность вентилятора уменьшится до L2, давление возрастет до р2 в той или иной мере в зависимости от крутизны характеристики вентилятора, изменится КПД вентилятора. Потребляемая мощность (pL/r\H) может уменьшаться или возрастать, что зависит от характеристики вентилятора, поэтому управление дросселированием не всегда приводит к сокращению потребляемой мощности.

Третью группу образуют устройства, одновременно изменяющие как характеристику нагнетателя, так и аэродинамической сети. Таким устройством является входной направляющий аппарат, входящий в состав вентиляционного агрегата центральных кондиционеров КТЦ. Внешний вид направляющего аппарата показан на  5.5, в. Конструкция состоит из ряда секторов, синхронно поворачивающихся на раме относительно своих осей автоматически или вручную. В соответствии с формулой Н. Е. Жуковского, теоретическое давление, развиваемое вентилятором, зависит от многих

параметров, в том числе угла входа воздуха на лопатки рабочего колеса, поэтому при повороте лопаток на разные углы характеристика вентилятора изменяется, как это показано на безразмерной характеристике вентиляторов Ц4-76 ( 5.7). По мере закрытия лопаток характеристика вентилятора становится все более падающей. Собственное сопротивление направляющего аппарата учитывается при снятии характеристик вентиляторного агрегата, если замер давления производят до направляющего аппарата и после вентилятора. При такой методике испытания рабочая точка находится на характеристике сети — квадратичной параболе р — SL%. При управлении вентилятором с помощью направляющего аппарата мощность при снижении производительности снижается, но не пропорционально кубу снижения производительности L. Это объясняется существенным снижением КПД вентилятора, а также КПД электродвигателя.

Выбор того или иного способа управления вентилятора и насоса зависит от ряда факторов: номенклатуры выпускаемого оборудования, стоимости регулирующего органа, потребляемой мощности и диапазона изменения производительности, продолжительности работы, стоимости 1 кВт-ч электроэнергии. Если учитывать, что разные устройства управления при одинаковом изменении расхода требуют разных расходов электроэнергии и связаны с оптимизацией сетей воздуховодов, узел «сеть + управляемый вентиляторный агрегат» должны рассматриваться совместно [32].