Автоматизация систем кондиционирования воздуха и вентиляции

Раздел: Кондиционирование

Среди подсистем, входящих в систему автоматизации, ведущая роль принадлежит системам автоматического регулирования, поэтому данную главу книги можно считать важнейшей. Основная задача специалиста — научиться выбирать принципиальные решения системы регулирования, составлять функциональную схему. Это сложно потому, что исходные условия, лежащие в основе решений по регулированию и управлению, значительно различаются. В то же время система регулирования как никакая другая предопределяет выполнение функций поддержания параметров и все затраты на обработку воздуха.

7.1. Анализ применяемых типовых решений схем автоматического регулирования центральных систем кондиционирования и вентиляции

К проектированию, наладке и эксплуатации систем кондиционирования воздуха и вентиляции привлечено большое количество специалистов отраслевых организаций и предприятий. Для того чтобы упростить и ускорить работу по проектированию, сэкономить средства, разрабатывается и используется ряд вспомогательных мате налов, каталогов, альбомов, типовых чертежей, указаний по проектированию. Эту же цель преследует разработка типовых решений (альбомов) по автоматическому регулированию и управлению систем кондиционирования и вентиляции. Они предназначены для использования многими проектно-констр)кторскими организациями.

Польза от правильного и обоснованного применения типовых решений по автоматизации безусловно велика, ибо дает конкретную техническую информацию «на стыке» смежных отраслей науки и техники. Другие положительные качества типовых решений по автоматизации — сокращение времени проектирования, пригодность для большого числа случаев, обеспечение поддержания заданных параметров, использование серийно выпускаемых средств автоматизации. Если же конкретное решение системы управления применяется «не для тех» условий, то не следует ожидать эффекта в работе системы, а главное — экономного потребления теплоты и электроэнергии.

Рассмотрим, в какой мере общесоюзные типовые схемы автоматизации и некоторые отраслевые схемы позволяют применять их в разнообразных случаях проектирования. Для большей четкости в последующем изложении будут рассмотрены исходные данные, для которых предназначены схемы, способы поддержания параметров, управляющие воздействия, алгоритм управления системой.

Главный принцип, положенный в основу типовых схем, — обеспечение работоспособности, поддержание параметров. Однако с позиций современной экономической политики это только необходимое, но отнюдь не достаточное условие. Принимаемые технические решения влияют на показатели системы, на мгновенные и годовые расходы теплоты, холода, электроэнергии. В этом смысле типовые решения не гарантируют, будут ли годовые расходы при выбранных решениях приближаться к своим минимально-неизбежным величинам. В типовых решениях не рассматриваются ограничения по системе и ее элементам; отсюда может показаться, что рекомендуемые решения применимы во всех случаях.

Исходные данные приводятся в типовых схемах в ограниченном виде: указывается только, как заданы параметры состояния воздуха в помещении (точкой, линией, многоугольником), причем рассматривается в основном -наиболее простой случай, когда параметры заданы точкой. Что касается нагрузок, то сведения о них весьма ограничены. Из нагрузок разных видов (тепловой, влажностной, газовой) обычно рассматривается только тепловая. ГПИ Сантехпроект [1—4] рассматривает знакопеременную тепловую нагрузку, что является достаточно общим случаем. ЦНИИЭП инженерного оборудования [5] предполагает тепловую нагрузку постоянной. В то же время приводится схема автоматической стабилизации температуры в помещении. Рассмотренный случай является частным и в этих условиях не требует стабилизации параметра. Закономерность изменения влажностной нагрузки не рассматривается, без специальных оговорок эта нагрузка принимается постоянной, что тоже является частным случаем.

Характеристика процесса ассимиляции теплоты и влаги в помещении принята близкой к бесконечности, а направление процесса — к линии постоянного влагосодержания. Остается неясным, какие решения принимать при заметном наклоне процесса в I —^-диаграмме. Разработчики функциональных схем регулирования исходят в основном из особенностей технологических схем систем, в меньшей степени — из некоторых исходных данных. В некоторых технологических схемах оборудование дублируется: так, наряду с поверхностным воздухбохладителем установлен воздухонагреватель, хотя процессы можно было совместить в одном аппарате. В ряде систем с рециркуляцией воздухонагреватель первого подогрева установлен в наружном воздуховоде, хотя предпочтительнее во избежание замерзания теплоносителя — воды в трубках — его установка на смеси. Газовая нагрузка, определяющая минимальный расход наружного воздуха (GIiaT)mln), никак не оговаривается, остается предполагать, что рассматривается более частный случай: ^наршш = const. В то же время уместно заметить, что в производственных помещениях многих отраслей промышленности имеют место переменные газовыделения, что безусловно нужно учитывать при автоматизации систем вентиляции.

Таким образом, из трех видов нагрузок помещения, определяющих алгоритм управления, технологические и экономические показатели, оговаривается (в лучшем случае) изменение только тепловой. Естественно, решения АСУ принимаются без учета данных об изменении (или, наоборот, постоянстве) влажностной и газовой нагрузок помещения. Сведения о нагрузках и необходимости поддержания параметров в помещении в нерабочее время полностью отсутствуют. В то же время нужно помнить, что даже при двухсменной работе систем нерабочее время с учетом выходных дней и праздников составляет половину общего годового времени, поэтому решения АСУ в нерабочее время существенно влияют на экономические показатели систем.

Изменение состояния наружного воздуха учитывается лишь частично; построение процессов обработки воздуха приводится в / —d-диаграмме только для двух расчетных (в теплый и холодный период года) состояний наружного воздуха (см.  2.9). Между тем эти построения не характеризуют все возможные режимы работы системы, число которых может достигать в наиболее общем и сложном случае четырнадцати (!). Даже в более простых случаях число режимов составляет четыре-пять и, чтобы их приводить в нужной последовательности, требуется иметь определенный алгоритм, обеспечить нужные блокировки, переключения и т. п.

Из-за ограниченности и простоты задания ряда исходных данных остается неясным, как поступать в реальных, более сложных случаях, какие решения принимать по управлению системой.

Из трех возможных параметров состояния и состава воздуха (tB, da или фв, Св) типовые решения рассматривают только методы стабилизации температуры воздуха. Во всех схемах предполагается, что влагосодержание или относительная влажность стабилизируется косвенно, за счет поддержания постоянной температуры воздуха после камеры орошения. Такое решение много лет было вынужденным, так как учитывало отсутствие серийных влагорегуляторов. В последние годы положение исправляется, а в ряде случаев (прежде всего при малом допустимом отклонении dB или фв и большом изме

нении отношения GBJGB) требуется оговаривать необходимость стабилизации влажности. Если это не учитывать, то применение типовых схем с косвенным поддержанием влажности может оказаться необоснованным и неэффективным. Стабилизация концентрации в типовых схемах автоматизации систем вентиляции не предусматривается. Это отчасти объясняется отсутствием или ограниченностью серийно выпускаемых автоматических регуляторов концентрации различных вредных веществ и серийно комплектуемых первичных преобразователей. Кроме того, это объясняется более скромным уровнем автоматизации систем вентиляции, уменьшенным расходом энергии (за счет отсутствия искусственного холода).

Несмотря на все изложенное, стабилизация концентрации в условиях переменных газовыделений сокращает расход наружного воздуха, расход теплоты на нагревание, а в прямоточных системах — электроэнергии на перемещений воздуха. В большинстве случаев не указываются заданные отклонения параметров в помещении.

В типовых решениях по автоматизации применяется ограниченное число управляющих воздействий. Из возможного состава оборудования (аппаратов, нагнетателей) в большинстве случаев используется управление только воздухонагревателем (только расходом воды) и оросительной камерой (в политропных процессах). Создается впечатление, что никаких других способов управления воздухонагревателями не существует. Процесс изоэнтальпийного увлажнения остается в схемах неуправляемым, так же как и производительность вентиляторов и насосов. Неуправляемые процессы приводят к перерасходам теплоты и электроэнергии, что пояснено в п. 4.6. Только в отдельных случаях (неясно, при каких исходных данных) применяется автоматическое управление вентиляторами, т. е. системы переменной производительности. Так как система ограничений по каждому управляющему воздействию, например расходу теплохладоносителя и воздуха, не приводится, то остается неясным, когда и до какой степени это воздействие можно применять. Например, чрезмерное увлечение управлением воздухонагревателя расходом воды связано с уменьшением ее скорости и высокой опасностью замерзания воды в рабочем режиме (а не в аварийной ситуации). Получается, что применение такого способа управления во многих случаях и надолго выключает систему из работы.

Схемы управления систем переменной производительности построены на принципах полной идентичности с системами постоянной производительности. Это нежелательно по ряду причин. Во-первых, при управлении производительностью в режимах с потреблением теплоты или холода расход GHap mln меняется, как и другие расходы в системе, а это недопустимо, поэтому нужно применять специальные меры к стабилизации расхода наружного воздуха. Во-вторых, управление воздухонагревателем первого подогрева расходом воды в большинстве случаев оказывается неприменимым — требуется совершенно другой способ управления. В-третьих, для обеспечения постоянства коэффициента орошения р, сокращения потребления электроэнергии насосом требуется синхронно с производительностью

вентилятора управлять производительностью насоса. Подводя итог, подчеркнем, что отсутствие таких управляющих воздействий или их необоснованное использование приводит к изменению функциональных, технологических и экономических показателей данной системы.

Применяемый алгоритм функционирования характеризуется использованием жесткой последовательности управляющих воздействий для случая, когда режимы следуют друг за другом и нет альтернативы выбора. Это происходит, например, в том случае, если границы режимов работы центральной системы (СКВ) — изоэн- тальпы. Тогда, рассматривая годовую последовательность процессов обработки воздуха («от зимы к лету»), опишем ее так. Сначала управляют процессом нагревания, о его прекращении судят по переходу ИМ водяного клапана в крайнее положение. Когда это происходит, управление переводится на возд^ные клапаны. По мере роста энтальпии наружного воздуха увеличивается расход наружного и выбросного воздуха, уменьшается расход рециркуляционного воздуха. Когда ИМ клапана наружного воздуха придет в крайнее положение (открытия), то начнется новый режим, в котором управляют температурой холодной воды, подаваемой к форсункам оросительной камеры или к поверхностному воздухоохладителю (БТМ). Более сложные алгоритмы функционирования системы, когда границами режимов являются изолинии /нар и dHар, при существующей аппаратуре управления реализовать не удается.

Типовые схемы регулирования относятся только к простейшим сочетаниям исходных данных и ограничены по числу. Из работ института ГПИ «Харьковский Сантехпроект» [29] вытекает, что для упорядочения схем регулирования обработку воздуха в системе в общем случае (для многозональной системы переменного расхода) удобно разделить на три этапа. На первом этапе смесь наружного и рециркуляционного воздуха после обработки доводится до состояния, близкого к насыщению (состояние так называемой точки росы). На втором этапе воздух доводится до требуемого состояния в помещении. На третьем этапе устраняется перераспределение расходов между зонами регулирования. Соответственно этим этапам обработки рассматриваются три последовательных контура регулирования (число зональных параллельных контуров может быть любым). Три последовательных контура соответствуют двум регулируемым термодинамическим параметрам состояния и одному аэродинамическому (давление воздуха в коллекторе). Концентрация вредного вещества как регулируемый параметр состава воздуха в этой работе не рассматривается. В первом контуре возможен 21 вариант набора оборудования для обработки воздуха, во втором —пять вариантов обработки воздуха и в третьем — шесть вариантов обработки. После перемножения приведенных цифр можно сделать вывод, что теоретически возможное число вариантов набора оборудования составляет 630 (!). В то же время число технологических схем в однозональной системе — три. С учетом разработанной систематизации предложена структурная схема, пользуясь которой как

ключом, по сумме заданных условий и технологический схеме системы выбирается та или иная схема регулирования. Варианты выбора функциональных схем однозональных систем с рециркуляцией можно представить на основе таблиц из работы [29].

7.2. Алгоритм оптимального управления системой

для общего случая исходных данных

Представляет интерес возможность управления процессами обработки воздуха в наиболее общем случае, когда параметры в помещении заданы многоугольником при переменных нагрузках (тепловой и влажностной). Этот вопрос специально рассмотрен А. А. Рымкевичем в работе [29]. Используем эти представления, опишем структуру основных операций алгоритма оптимального управления системой. Такой состав операции может определить не только требования к перспективным САУ, но и возможности использования существующих методов и средств автоматизации. Исходные предпосылки для определения состава основных технологических операций управления полностью вытекают из режимов работы системы и процессов обработки воздуха. Предлагается восемь групп операций, образующих алгоритм управления системой.

Операции первой группы заключаются в определении текущих (мгновенных) значений метеорологических параметров наружного воздуха. В данном случае, когда осуществляется логический поиск оптимального из ряда возможных режимов работы системы, наружные параметры используются для вычислений в соответствии с расчет-, ными уравнениями для модели термодинамического состояния системы. Наиболее просто измерять температуры наружного воздуха по сухому и мокрому термометрам. Искомое значение энтальпии связано с температурой мокрого термометра приближенным соотношением /нар = 0,7Ннар.м (если / в ккал/кг) и /нар = 3/нар.м (если / в кДж/кг).

Операции второй группы предназначены для определения текущих значений тепловлажностной нагрузки (QH36 или удельной qm6 - QviaJFпом)> тепловлажностного отношения епом. С учетом нестационарности процесса выделения теплоты и влаги в помещении выделяемое и поступающее в воздух количество теплоты и влаги не равны. В первом приближении, пренебрегая возможным переходным процессом в системе регулирования, можно использовать известное уравнение баланса в установившемся состоянии:где разность энтальпий может быть заменена соответствующей разностью измеряемых температур мокрого термометра уходящего и приточного воздуха. Расход приточного воздуха можно определять по положению регулирующего органа (например, направляющего аппарата), предварительно отградуированного для данной сети при известной зависимости расхода от положения устройства.

После определения класса нагрузок находят границы расчетных зон ( 7.1), положение которых зависит от ^изб и епом. Границы, проходящие по изолинии температуры, энтальпии и влагосодержания, для всех вершин многоугольников Мг и Мг определяются по уравнениям трех типов. Эти уравнения для всех точек имеют одинаковую структуру. Для температуры и энтальпии они определяются уравнениями (7.3) и (7.4). Расчетное уравнение для влагосодержания dal определяется из исходного уравнения

при подстановке в него уравнений (7.1) для qa36 и (7.2). Эти и другие уравнения нужно использовать в вычислительном устройстве для определения принадлежности текущих значений состояния наружного воздуха соответствующим зонам области наружного климата, т. е. режимам работы системы.

Операции седьмой группы заключаются в стабилизации параметров в помещении путем управления оборудованием. Здесь возможно применение традиционного регулирования по отклонению; может потребоваться стабилизация некоторых промежуточных параметров состояния воздуха; некоторые элементы могут управляться двух- позиционно, например расход наружного воздуха, который может быть минимальным или максимальным.

Операции восьмой группы относятся к анализу результатов работы системы по технологическим показателям. Здесь возможны расчеты фактических расходов теплоты, холода, воздуха и воды как для любого отрезка времени, так и суммированием во времени. В еще более сложном и общем случае может быть переменной газовая нагрузка помещения, определяющая минимальный, но переменный расход наружного воздуха. Отмеченная особенность наиболее характерна для ряда вентилируемых производственных помещений, где параметры термодинамического состояния обычно заданы обширным четырехугольником. В этом случае требуется измерять концентрацию вредного вещества в уходящем и наружном воздухе (Сух, С„ар) и вычислять мгновенное значение расхода наружного воздуха, удовлетворяющего условию Сух — Сдоп. В этом случае минимальный расход наружного воздуха определяется как с учетом термодинамического состояния системы, так и с учетом газовой нагрузки.

В реальных условиях существуют и более простые сочетания исходных условий, для которых целый ряд операций не требуется.

7.3. Рекомендуемая последовательность составления функциональной схемы автоматического регулирования для более частных случаев

Рассмотрим последовательность составления функциональной схемы автоматического регулирования как своеобразный технологический процесс, выполняемый совместно специалистами по вентиляции и автоматизации. Будем полагать, что исходные данные объекта определяют жестко и однозначно следующие друг за другом процессы тепловлажностной обработки. В этом случае алгоритм управления системой значительно упрощается и реализуется серийно выпускаемой аппаратурой управления. Выделим такие этапы составления функциональной схемы регулирования.

1.         Сбор и анализ исходных данных и ограничений, технологическая схема автоматизируемой системы. Здесь в общем случае должны быть заданы параметры и их отклонения в каждом помещении, диапазон изменения тепловой, влажностной и газовой нагрузок, / — ^-диаграмма с изображением режимов работы системы и границ режимов, технологическая схема системы.

2.         Выбор и размещение первичных преобразователей в системе. На этом этапе анализируется, какие параметры и на каком уровне заданы в разных помещениях, обслуживаемых данной системой. Делается предположение о том, возможно ли прямое поддержание одного или двух термодинамических параметров в каждом из помещений, необходимое для этого оборудование (доводчики). Рассматривается необходимость и возможность прямого или косвенного поддержания в помещении относительной влажности (или влагосодержания) [см. уравнение (1.6)]. Так как увлажнители воздуха как зональные доводчики не выпускаются, то стабилизировать влагосодержание можно применением поверхностных воздухоохладителей. Анализируя составляющие тепловой нагрузки помещения и их доли в расчетной тепловой нагрузке, выбирают число идентичных точек стабилизации параметра, т. е. одно-, много- и пофасадно- зональное регулирование. Специально рассматривается вопрос о поддержании заданной концентрации вредного вещества в воздухе помещения.

На технологической схеме системы ( 7.2) показывают первичные преобразователи температуры, относительной влажности или влагосодержания, концентрации, давления в характерных точках системы. Обычно показывают два первичных преобразователя, установленных в наружном воздуховоде. Они фиксируют энтальпию или температуру наружного воздуха в теплый период года по мокрому термометру. Сигнализатор дает сигнал на включение холодильной станции, регулятор управляет реверсом воздушных клапанов. При выборе места установки первичных преобразователей (датчиков) учитывают ряд факторов: неоднородность параметра, скорость воздуха в месте установки датчика, что влияет на его инерционность, турбулентные пульсации потока при измерении давления. Например, с учетом малой подвижности воздуха в помещении, инерционности датчика и заметной неоднородности температур в рабочей зоне (несколько градусов) в ряде объектов первичный преобразователь устанавливают в вытяжном воздуховоде, предварительно изменив задание на величину разности температур

(/ух tp).

Для снятия турбулентных пульсаций давления предусматривают демпфирование. Для уменьшения инерционности первичных преобразователей в помещении полезно применять индивидуальный обдув.

3. Выбор способа управления оборудованием (аппаратами и нагнетателями) системы. Последовательно рассматривается основное оборудование системы: воздухонагреватель, оросительная камера, вентилятор, насос. Возможные способы управления оборудованием подробно описаны в гл. 5. При выборе способа управления в общем случае учитывают: регулировочную характеристику, диапазон изменения возмущающего (нагрузки) и управляющего воздействий; способы управления, обеспечиваемые выпускаемым оборудованием; статические и динамические характеристики оборудования при данном способе управления; влияние на функционально-технологические и экономические показатели; возможность возникновения аварийных ситуаций (например, замерзания воды в трубках воздухонагревателя); нарушение аэродинамических течений через аппарат;

Возможность трансформации одной схемы в другую; влияние способа управления на расчет оборудования и выбор регулирующих органов и других параметров.

По результатам выбора способов управления оборудованием на схеме ( 7.2), где уже размещены первичные преобразователи, указывают выбранное управляющее воздействие. Так, на  7.2 принято, что воздухонагреватель первого подогрева управляется температурой воды; оросительная камера в политропном процессе также управляется температурой воды; кроме того, производительность насоса синхронизируется с производительностью вентиляторов, которые управляются направляющими аппаратами, расходами наружного, рециркуляционного и выбросного воздуха; зональными расходами управляют воздушные клапаны.

4.         Согласование регулируемых параметров в помещении (температура, влажность) с возможными управляющими воздействиями, оно производится с целью максимального учета исходных данных и их влияния на технологические и экономические показатели системы. В каждый момент при стабилизации двух простых и независимых термодинамических параметров состояния имеются два управляющих воздействия. Одно из воздействий направлено в зависимости от режима работы системы на тот или иной процесс обработки воздуха (нагревание, смешение, охлаждение), другое — на расход подаваемого в объект воздуха или, если управление расходом приточного воздуха недопустимо, то на другой параметр состояния воздуха. Методы эффективного согласования регулируемых параметров с управляющими воздействиями рассмотрены в п. 5.1. Отметим здссь наиболее важный признак согласования: из экономических соображений расход приточного воздуха нужно использовать для стабилизации того параметра состояния воздуха, нагрузка на который меняется сильнее. Например, при Qcp = 0,6 и GBJI, ср = 0,9 температуру целесообразно стабилизировать, управляя расходом приточного воздуха, а влагосодержание — последовательным управлением процессами тепловлажностной обработки.

Нужно обращать внимание на то, чтобы при переменной производительности вентиляторов в режимах работы системы с потреблением теплоты или холода расход наружного и выбросного воздуха оставался неизменным. Этого можно достичь несколькими путями. Один из них — синхронизация управления рециркуляционным клапаном и регулирующими органами вентиляторов — описан в п. 6.2. Если это по каким-либо причинам окажется недостаточным, можно применять схему стабилизации динамического давления в сечении воздуховода наружного воздуха ( 7.3). Наконец, в некоторых случаях параллельно с основным применяют дополнительный канал наружного воздуха, расход в котором может меняться при изменении производительности приточного воздуха. При необходимости стабилизации концентрации вредного вещества управляют расходом наружного воздуха ( 7.5).

5.         Выбор последовательности управления процессами тепловлажностной обработки воздуха. Он вытекает из режима работы 184 системы и их границ. В ряде случаев границами режимов являются изоэнтальпы и при прекращении одного режима работы системы начинается вполне определенный и однозначный следующий. Например, при прекращении режима работы системы с нагреванием воздуха начинается режим работы при переменном количестве наружного воздуха. При достижении максимального расхода наружного воздуха начинается режим, при котором система потребляет холод. Такой алгоритм управления реализуется серийной аппаратурой управления и исполнительными механизмами, имеющими концевые выключатели. Для реализации более сложных алгоритмов, когда нужно произвести выбор режима, на который следует переходить, и параметров воздуха в помещении, которые следует стабилизировать, требуется специальная аппаратура.

7.5. Особенности режимов работы и схем регулирования автономных кондиционеров

По мере развития и совершенствования техники и оборудования систем кондиционирования и вентиляции наметилась тенденция специализации оборудования. Для создания и автоматического поддержания требуемых параметров воздушной среды в отдельных, сравнительно небольших помещениях при тепловой нагрузке до 50 кВт и расходе воздуха до 10 тыс. м3/ч находят применение автономные кондиционеры (АК). Существует много типоразмеров АК как общего назначения (например, типа КТА1-), так и специализированных (судовых, железнодорожных, автомобильных, для строительных и дорожных машин, для кранов, для ЭВМ, для операционных и других условий). Несмотря на это многообразие, режимы работы АК и схемы автоматического регулирования в основном близки.

Рассмотрим основные и характерные отличия АК от центральных кондиционеров, определяемые в значительной мере особенностью применяемого оборудования и системы управления. АК представляет собой агрегатированную конструкцию, содержащую управляемую и управляющую системы. Автономность кондиционера требует подвода к нему только электроэнергии и воды, а в некоторых случаях теплоносителя — горячей воды. Холодильная установка компрессионного типа встроена в АК.

Технологическая схема автономного кондиционера общепромышленного назначения и функциональная схема автоматического регулирования приведены на  7.6. В состав оборудования такого кондиционера входит воздухона1реватель (Вн), поверхностный воздухоохладитель Во (испаритель холодильной установки), увлаж

нитель, фильтр и вентилятор. Как известно, в центральных кондиционерах, приточных вентиляционных камерах оборудование при проектировании каждый раз подбирается по исходным данным, выбирается расчетная поверхность аппаратов, расчетный расход теплохладоносителя, производительность и давление нагнетателей (вентиляторов и насосов). В отличие от центральных систем характеристики оборудования (аппаратов и нагнетателей) АК в основном постоянны и целенаправленно изменены быть не могут. Так, постоянна производительность вентилятора (для данной сети воздуховодов) и увлажнителя. Автоматизированные клапаны наружного

и рециркуляционного воздуха в АК отсутствуют, поэтому количество забираемого из атмосферы наружного воздуха постоянно (без изменения конструкции, добавления в схему воздушных клапанов). Холодопроизводительность компрессора изменяется в зависимости от температуры кипения и конденсации хладона, которые, в свою очередь, зависят от температуры воздуха и воды на входе в испаритель и конденсатор. Тепло- производительность (мощность) электрического воздухонагревателя постоянна, а водяного меняется при изменении температуры теплоносителя — горячей воды. Процессы увлажнения воздуха протекают не по изо- энтальпе, а при использовании терморадиационного принципа приближаются к изотерме.

Регулируемыми параметрами, стабилизируемыми автономным кондиционером в помещении, являются температура и при наличии увлажнителя — относительная влажность воздуха. Установленное тепломассообменное оборудование управляется включением- выключением, т. е. двухпозиционно, поэтому для управления процессами обработки воздуха применены позиционные термо- и влаго- регуляторы. Позиционное регулирование изменяет представление о возможных режимах работы системы. Каждый из аппаратов АК может работать позиционно (при правильном выборе с учетом всех нагрузок и наружных расчетных параметров) и непрерывно (при неправильном выборе), поэтому теоретически возможное число режимов удваивается. Каждый регулятор управляет независимо от другого и возможные режимы работы ограничены изолиниями

 7.6. Технологическая схема автономного кондиционера и функциональная схема автоматического регулирования

Для терморегулятора управляющими воздействиями являются нагревание и охлаждение воздуха, для влагорегулятора —увлажнение воздуха. Осушение воздуха происходит вместе с охлаждением в одном аппарате — воздухоохладителе, управляемом терморегулятором, поэтому при влагосодержании наружного воздуха выше ^наргран 2 влажность в помещении не обеспечивается. Границы режимов работы изображены в / —d-диаграмме на  7.7. Эти границы зависят от сочетания таких величин, как заданные параметры в помещении (7В, dB), тепловая и влажностная нагрузки и расход наружного воздуха [14].

Граничная изотерма, разделяющая режимы непрерывной и цикличной работы воздухонагревателя, определяется уравнением

Максимальное значение этой температуры при прочих равных условиях определяется при минимальной тепловой нагрузке помещения. Вычисленная по уравнению (7.5) температура при правильном выборе воздухонагревателя должна быть ниже расчетной наружной температуры.

Граничная изотерма, разделяющая режимы циклической работы воздухонагревателя и его отключения, определяется уравнением

Эта граничная изотерма тоже переменна и зависит от конкретного сочетания величин tB, Qn0M и LHap. Начиная с этой температуры наружного воздуха, будет работать воздухоохладитель. Его непрерывная работа определяется граничными температурой и энтальпией:

При поддержании относительной влажности воздуха в помещении путем управления увлажнителем возможны два режима. Граница между непрерывной и циклической работой увлажнителя определяется влагосодержанием наружного воздуха, вычисленным по уравнению

Особенности позиционного регулирования, примененного в АК, существенно влияют на условия поверочного расчета оборудования кондиционера. Известно, что при неизменных характеристиках оборудования (Qx, Qlf GyBJI, LB, LHap) мгновенное равенство

между притоком и стоком вещества или энергии не достигается. Выработка должна превышать потребление, поэтому управляющим воздействием является коэффициент рабочего времени (скважность) как отношение полупериода работы оборудования ко времени цикла. Поверочный расчет оборудования следует производить по системе неравенств 114]:

^нар (^в Aiap расч. зимн) Фпом min>       I

По исходным данным вычисляют правые части неравенств (7.6), после чего выбирают типоразмер АК, технические характеристики которого удовлетворяют условиям объекта. Для обоснованного сокращения расхода холода нужно в первую очередь правильно использовать термодинамический потенциал наружного воздуха, т. е. управлять расходами наружного и рециркуляционного воздуха.

Испытание АК дает информацию о нагрузках помещения, характеристиках регулятора и оборудования.