ПРИМЕНИМОСТЬ УСТРОЙСТВ АВТОМАТИКИ В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

В данной статье рассмотрены проблемы энергосбережения в системах вентиляции и кондиционирования воздуха. Особое внимание уделено методам решения данных проблем, приводятся принципиальные схемы и способы энергосбережения посредством систем автоматического управления.

Проблема энергосбережения в последнее время приобретает особую значимость для экономики России, поскольку энергопотребление производственных предприятий и административных зданий оказывается во много раз выше общемировых показателей.

К автоматизированным системам вентиляции (СВ) и кондиционирования воздуха (СКВ) существуют два требования. Первое - простота и надежность эксплуатации. Второе - высокое качество функционирования, например, качество стабилизации температуры, снижение энергопотребления и т. д. Выполнение этих требований связано с нахождением компромиссного технического решения.

Современные электродвигатели имеют так называемую «мертвую зону». Она определяет недостатки работы двигателя в определённой последовательности. Как правило, она возникает, если вентилятор функционирует без перегрузки, или сопротивление сети существенно ниже необходимого для двигателя.

Системы кондиционирования воздуха (СКВ) обеспечивают комфортные или заданные параметры воздуха в помещениях. СКВ по энергопотреблению превосходят системы приточно-вытяжной вентиляции. Энергосбережение в СКВ является сложной задачей. [3]

Энергосбережение в системах вентиляции

Системы вентиляции предназначены для создания в помещении необходимого воздухообмена с целью обеспечения санитарно-гигиенических условий или исходя из технологических требований. СВ удаляют из помещения вредные вещества и подают в него свежий наружный воздух.

Рисунок 1. Функциональная схема системы вентиляции.

На рисунке 1 приведена функциональная схема общеобменной приточно-вытяжной вентиляции. В общем случае в СВ температура t_nР поддерживается регулированием теплоироизводительности калорифера 1 или перепуском части воздуха в байпас 2. В рециркуляционных СВ поддержание t_nР на определенном уровне возможно путем изменения соотношения количества смешиваемого наружного и внутреннего воздуха в узле 6. Регулирование расхода приточного воздуха возможно изменением характеристики вентиляционной сети 3 и характеристики вентилятора 5 при изменении частоты вращения и с помощью направляющего аппарата 4. В помещениях, обслуживаемых несколькими вентиляционными установками, расход воздуха можно сократить, отключив часть установок. Работа систем вентиляции с переменным расходом воздуха оказывается особенно эффективной с энергетической точки зрения при малой доле наружного воздуха в общем объеме приточного воздуха, причем наибольшую экономию электроэнергии при сокращении расхода воздуха можно получить путем изменения частоты вращения вентилятора.[1]

Рисунок 2. Использование электродвигателей с отсутствием «мертвых зон».

Применение электродвигателей с измененной конструкцией дает возможность не только выполнить верный выбор вентилятора для любой сети, но и найти решение наиболее непростых проблем, таких как:

1. Увеличение плавности регулирование частоты работы вентилятора;
2. Отсутствие пусковых токов, что дает значительную экономию при запуске установок;
3. Снижение уровня шума;
4. Снижение энергопотребления;

Энергосбережение в системах кондиционирования и холодоснабжения.

Эффективность СКВ в значительной мере зависит от проектного решения здания. СКВ с повышенной энергетической эффективностью можно создавать только при оптимальных в энергетическом отношении архитектурно-строительных, теплотехнических, светотехнических и теплотехнических решениях зданий; при всемерном уменьшении или полном исключении выделений технологическим оборудованием теплоты, влаги, пыли, газов и паров, для ассимиляции которых вводятся в здания значительные количества наружного воздуха; при обоснованных санитарно-гигиенических и технологических требованиях к параметрам внутреннего воздуха и к точности их поддержания в помещениях. При кондиционировании воздуха, особенно с применением искусственного холода, для снижения капитальных, энергетических и эксплуатационных затрат следует принимать объемно-планировочные решения и строительно-конструктивные меры, уменьшающие поступления теплоты. Необходимо улучшать также качество самих СКВ и их элементов, систем тепло- и холодоснабжения, технологию и технику автоматического регулирования, утилизировать сбросные теплоту и холод на нужды кондиционирования воздуха и вентиляции. Совершенствование систем тепло- и холодоснабжения (СТХС) достигается в результате применения комбинированного про­изводства теплоты, холода и электрической энергии на базе ТЭЦ. Использования газовых и паровых турбин в комбинации с абсорбционными холодильными машинами, винтовыми компрес­сионными холодильными машинами и тепловыми насосами; тепловых аккумуляторов для снижения расчетных тепловых и холодильных нагрузок на генераторы теплоты и холода; количественного регулирования холодопроизводитепьности компрессионных холодильных машин; применения воздушных турбодетандерных машин и вихревых труб (в первую очередь для снабжения охлаждаемым воздухом кабин управления и подъемно- транспортного оборудования, скафандров и защитных рабочих костюмов); использования теплоты и холода геотермальных, артезианских вод. а также солнечной энергии и тепловых отходов промышленных и коммунальных предприятий. Улучшение технологии и техники автоматического регулирования СКВ сводится к их количественному регулированию в по­мещениях и зданиях с резко меняющимися тепловыми и холодильными нагрузками; отказу от второго подогрева и второй рециркуляции, где это допускают тепловлажностные балансы помещений; внедрению регулирования температуры в зонах зданий по наружным факторам, а относительной влажности воздуха - по параметрам в помещениях; использованию так называемого метода регулирования по оптимальным режимам (минимального потребления энергии) на базе обычных средств автоматичес­кого регулирования или на базе управляющих ЭВМ с узлами оптимизации и регистрации расходов.[1.]

Применение инверторных систем кондиционирования

Инвертор представляет собой узел (плата с электронными компонентами), установленный в наружный блок кондиционера.

Рисунок 3. График инверторной системы кондиционирования.

Он который регулирует частоту вращения компрессора за счет изменения амплитуды и частоты напряжения, приложенного к его электродвигателю.

Встроенный микропроцессор собирает информацию с многочисленных датчиков, отслеживающих рабочие условия, и вычисляет необходимую производительность компрессора для быстрого достижения комфортной температуры в помещении при оптимальном энергопотреблении.

Использование частотного управления двигателем компрессора и вентилятора. Система основывает свое действие на изменение частоты вращение двигателей вентиляторов и компрессора в холодильных машинах, при уменьшении энергопотребления. Обычные холодильные агрегаты основывают свое действие на переменной работе компрессоров и вентиляторов, т.е. как только система достигает необходимых параметров холодоносителя, происходит отключение электродвигателей, и последующее их включение по мере необходимости. Подобная работа не только увеличивает энергопотребление системы, но и значительно снижает ресурс деталей. Применение частотного преобразователя позволяет значительно улучшить ситуацию, поскольку подобная система получает более плавную регулировку, уменьшает время реагирования и увеличивает срок службы оборудования.[1]

Из всего вышеприведённого можно сделать вывод, что автоматизированное управление системами вентиляции и кондиционирования воздуха значительно снижает энергопотребление.

Список литературы:

1. Калмаков А.А., Кувшинов Ю.Я, Романова С.С., Щелкунов С.А.; Под ред. В.Н. Богословского. — М.: Стройиздат, 1986. — 479 с.: ил.
2. Кокорин О.Я. Современные системы кондиционирования воздуха. - М.: 2003. - 272 с.
3. Теплотехника, отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: В.М. Гусев, Н.И. Ковалев, В.П. Попов, В.А. Потрошков, под ред. В.М. Гусева.— Л.: Стройиздат. Ленингр. Отд-ние, 1981.—343 с, ил.