L'invention concerne la technique de la ventilation et de la climatisation. Le but de l'invention est d'augmenter la profondeur de refroidissement du flux d'air principal et de réduire les dépenses énergétiques. Les échangeurs de chaleur (T) 1 et 2 irrigués avec de l'eau pour le refroidissement de l'air par évaporation indirecte et par évaporation directe sont disposés en série le long du flux d'air. T 1 présente les canaux 3, 4 des flux d'air général et auxiliaire. Entre T 1 et 2, il y a une chambre 5 de séparation des flux d'air avec un canal de dérivation 6 et une vanne 7 placée dans celle-ci par TiHpyeMbiM. La commande est reliée au capteur de température de l'air dans la pièce Les canaux 4 du flux d'air auxiliaire sont relié à l'atmosphère par la sortie 12, et T 2 est relié au local par la sortie d'air principale 13. La voie 6 est reliée aux voies 4, et le variateur 9 dispose d'un variateur de vitesse 14 relié à S'il faut réduire la capacité de refroidissement de l'appareil, au signal du capteur de température de l'air dans la pièce, la vanne 7 est partiellement fermée via l'unité de commande, et à l'aide du régulateur 14, la vitesse du ventilateur est abaissée, assurant une réduction proportionnelle du débit d'air total par la quantité de réduction du débit d'air auxiliaire 1 ill. (L à environ 00 à

UNION SOVIETIQUE

SOCIALISTE

RÉPUBLIQUE (51)4 F 24 F 5 00

DESCRIPTION DE L'INVENTION

AU CERTIFICAT D'A8TOR

COMITÉ D'ÉTAT DE L'URSS

POUR LES INVENTIONS ET DECOUVERTES (2 1) 4 166558/29-06 (22) 25.12.86 (46) 30.08.88. Wu.t, !! 32 (71) Institut textile de Moscou (72) O.Ya. Kokorin, M.l0, Kaplunov et S.V. Nefelov (53) 697.94(088.8) (56) Certificat d'auteur de l'URSS

263102, classe. F ?4 G 5/00, 1970. (54) UN DISPOSITIF POUR UNE

REFROIDISSEMENT PAR AIR PAR ÉVAPORATION (57) L'invention concerne la technologie de la ventilation et de la climatisation. Le but de l'invention est d'augmenter la profondeur de refroidissement du flux d'air principal et de réduire les dépenses énergétiques.

Échangeurs de chaleur à pulvérisation d'eau (T) 1 et 2 à évaporation indirecte et directe le refroidissement par évaporation l'air sont disposés séquentiellement le long du flux d'air. T 1 présente les canaux 3, 4 des flux d'air général et auxiliaire Entre T 1 et 2 se trouve une chambre 5 de séparation des flux d'air avec un interrupteur SU„„ 1420312 d1. canal d'admission 6 et une vanne réglable 7 placée dans celui-ci.

8 avec entraînement 9 est relié par l'entrée 10 à l'atmosphère et la sortie 11 - avec des canaux

3 débits d'air communs. La vanne 7 est connectée via l'unité de commande au capteur de température de l'air dans la pièce. Chaînes

4 du flux d'air auxiliaire sont reliés par la sortie 12 avec l'atmosphère, et T 2 par la sortie 13 du flux d'air principal avec le local. Le canal 6 est relié aux canaux 4 et l'actionneur 9 a un régulateur

14 vitesses, connecté à l'unité de commande. S'il est nécessaire de réduire la capacité de refroidissement de l'appareil, au signal du capteur de température de l'air dans la pièce, la vanne 7 est partiellement fermée à travers l'unité de commande, et à l'aide du régulateur 14, la vitesse du ventilateur est réduite pour assurer un proportionnel réduction du débit d'air total par la quantité de réduction du débit d'air auxiliaire. 1 malade.

L'invention concerne la technique de ventilation et de climatisation.

Le but de l'invention est d'augmenter la profondeur de refroidissement du flux d'air principal et de réduire les dépenses énergétiques.

Le dessin montre schéma dispositifs de refroidissement par évaporation à deux étages. Le dispositif de refroidissement de l'air par évaporation à deux étages contient des échangeurs de chaleur 1 et 2 irrigués avec de l'eau pour le refroidissement de l'air par évaporation indirecte, situés en série le long du flux d'air, dont la première partie comporte les canaux 3 et 4 des flux d'air général et auxiliaire. 20

Entre les échangeurs de chaleur 1 et 2, il y a une chambre 5 1 pour diviser les flux d'air avec un canal de trop-plein 6 et une vanne réglable 7 placée dans celui-ci. conduit

9 est relié par l'entrée 10 à l'atmosphère, l par la sortie 11 - aux canaux 3 du débit total ltna; ty;:; 3. La vanne de régulation 7 est reliée via une unité de commande à une sonde de température ambiante (HP représentée). Les canaux 4 du flux d'air auxiliaire sont mis en communication avec une sortie

12 avec atmosphère, et échangeur de chaleur 2 pour le refroidissement direct de l'air avec sortie 13 du flux d'air principal - avec chauffage. Le canal de dérivation 6 est connecté aux 4 vannes d'air de sueur auxiliaires g3sgg, et le variateur 9 du compresseur 8 a un régulateur de vitesse 14, connecté à l'unité de commande 4O (pas encore : 3ln ? . dispositif. refroidissement" l303 est obsolète ; cela fonctionne comme suit.

L'air extérieur à travers l'entrée 10 et 3-45 entre dans le ventilateur 8 et à travers la sortie 11 ttartteT vole dans les canaux 3 du flux d'air total de l'échangeur de chaleur de refroidissement par évaporation indirecte. Avec le passage de l'air dans les canaux 3 ilpo, son enthalpie ttpta diminue avec un taux d'humidité constant, après quoi le débit d'air total pénètre dans la chambre 5 de l'unité de séparation d'air.

De la chambre 5, une partie de l'air pré-refroidi dans la zone du flux d'air auxiliaire à travers le canal de dérivation 6 pénètre dans les canaux 4 du flux d'air auxiliaire irrigué par le haut, situés dans l'échangeur de chaleur 1 perpendiculairement à la direction de le flux d'air total descendant les parois des canaux 4 du film d'eau et en même temps refroidissant le flux d'air total traversant les canaux 3.

Le flux d'air auxiliaire, qui a augmenté son enthal ITHIt3, est évacué par la sortie 12 vers l'atmosphère ou peut être utilisé, par exemple, pour la ventilation de locaux auxiliaires ou le refroidissement de clôtures de bâtiments. Le flux d'air principal provient de la chambre de séparation d'air 5! 3 échangeur de chaleur à refroidissement par évaporation directe 2, où l'air est davantage refroidi et décomprimé à une enthalpie constante et simultanément alimenté en carburant, après quoi il est traité. et le flux d'air principal à travers la sortie 13 est fourni à la polarisation. Si nécessaire, réduisez le rendement tttc!tttIt Ttoëoltoïðde l'appareil tet ITT en fonction du signal correspondant de la sonde de température d'air ambiant via l'unité de commande (non représentée), la vanne réglable 7 est partiellement recouverte, ce qui entraîne une diminution de l'auxiliaire débit d'air et une diminution du degré de refroidissement" du débit d'air total dans l'échangeur de chaleur 1 refroidissement par évaporation indirecte. Avec couverture

R. gys!Itpyentoro k:gplnl 7 avec l'utilisation du contrôleur de vitesse ItItett 14!

tot:;le nombre de tours de la soufflante 8 est compris avec la fourniture d'un débit proportionnel.psh tt;t" du débit d'air total et :

»fr..tc1t ttãp! Je ne transpire pas cl air.

1 srmullieacquisition de y.trists ; pour le refroidissement par air expérimental à deux carrés, contenant i os.heggo»l g erpo p,lñ!TOIT irrigué dans le sens du flux d'air!30 flux d'air auxiliaires, situés entre l'échangeur de chaleur et la chambre de séparation des flux d'air avec un by-pass canal et une vanne réglable qui s'y trouve, un ventilateur avec un entraînement, rapport Itttt ttt g3x

Compilé par M. Rashchepkin

Tehred M. Khodanich Relecteur S. Shekmar

Editeur M. Tsitkina

Circulation 663 Abonnement

VNIIPI Comité d'État URSS pour les inventions et les découvertes

113035, Moscou, Zh-35, Raushskaya nab., 4/5

Ordonnance 4313/40

Entreprise de production et d'impression, Uzhgorod, st. Conception, essaim 4 et sortie - avec canaux du flux d'air général, de plus, la vanne réglable est connectée via l'unité de commande au capteur de température de l'air ambiant et les canaux du flux d'air auxiliaire sont en communication avec l'atmosphère, et l'échangeur de chaleur à refroidissement par évaporation directe - avec la pièce, de l afin d'augmenter la profondeur de refroidissement du flux d'air principal et de réduire les coûts énergétiques, le canal de dérivation est connecté aux canaux du flux d'air auxiliaire et l'entraînement du ventilateur est équipé avec un régulateur de vitesse connecté à l'unité de commande.

Brevets similaires :

Écologie de la consommation. L'histoire du climatiseur à évaporation directe. Différences entre refroidissement direct et indirect. Applications de climatiseur évaporatif

Le refroidissement et l'humidification de l'air par refroidissement par évaporation est un processus tout à fait naturel dans lequel l'eau est utilisée comme moyen de refroidissement et la chaleur est efficacement dissipée dans l'atmosphère. Des lois simples sont utilisées - lorsqu'un liquide s'évapore, de la chaleur est absorbée ou du froid est libéré. Efficacité d'évaporation - augmente avec l'augmentation de la vitesse de l'air, ce qui permet une circulation forcée du ventilateur.

La température de l'air sec peut être considérablement réduite à l'aide d'un changement de phase eau liquide en vapeur, un processus qui nécessite beaucoup moins d'énergie que la réfrigération à compression. Dans les climats très secs, le refroidissement par évaporation a également l'avantage d'augmenter l'humidité de l'air lorsqu'il est conditionné, ce qui crée plus de confort pour les personnes présentes dans la pièce. Cependant, contrairement à la réfrigération à compression de vapeur, elle nécessite source permanente l'eau, et en cours de fonctionnement la consomme constamment.

Histoire du développement

Depuis des siècles, les civilisations ont trouvé des méthodes originales pour faire face à la chaleur de leurs territoires. Une première forme de système de refroidissement, le "capteur de vent", a été inventée il y a plusieurs milliers d'années en Perse (Iran). C'était un système de puits de vent sur le toit qui attrapait le vent, le faisait passer à travers l'eau et soufflait de l'air frais dans espaces intérieurs. Il est à noter que bon nombre de ces bâtiments avaient également des cours avec de grandes réserves d'eau, donc s'il n'y avait pas de vent, alors en conséquence Processus naturelévaporation de l'eau air chaud, s'élevant, évaporait de l'eau dans la cour, après quoi l'air déjà refroidi traversait le bâtiment. Aujourd'hui, l'Iran a remplacé les capteurs de vent par des refroidisseurs à évaporation et les utilise largement, et le marché en raison du climat sec atteint un chiffre d'affaires de 150 000 évaporateurs par an.

Aux États-Unis, le refroidisseur par évaporation a fait l'objet de nombreux brevets au XXe siècle. Beaucoup d'entre eux, depuis 1906, ont proposé l'utilisation de copeaux de bois comme tampon pour transporter une grande quantité d'eau au contact de l'air en mouvement, et pour supporter une évaporation intense. La conception standard, comme le montre le brevet de 1945, comprend un réservoir d'eau (généralement équipé d'un robinet à flotteur pour le contrôle du niveau), une pompe pour faire circuler l'eau à travers des joints en copeaux de bois, et un ventilateur pour fournir de l'air à travers les joints aux pièces d'habitation. Cette conception et ces matériaux restent au cœur de la technologie des refroidisseurs par évaporation dans le sud-ouest des États-Unis. Dans cette région, ils sont en outre utilisés pour augmenter l'humidité.

Le refroidissement par évaporation était courant dans les moteurs d'avion des années 1930, comme le moteur du dirigeable Beardmore Tornado. Ce système a été utilisé pour réduire ou éliminer le dissipateur thermique, qui créerait autrement des traînée aérodynamique. Dans ces systèmes, l'eau du moteur était pressurisée avec des pompes qui lui permettaient de chauffer jusqu'à plus de 100°C, puisque le point d'ébullition réel dépend de la pression. De l'eau surchauffée a été pulvérisée à travers une buse sur un tuyau ouvert, où elle s'est évaporée instantanément, prenant sa chaleur. Ces tubes pourraient être situés sous la surface de l'avion pour créer une traînée nulle.

Des dispositifs externes de refroidissement par évaporation ont été installés sur certains véhicules pour refroidir l'habitacle. Souvent, ils étaient vendus comme accessoires supplémentaires. L'utilisation de dispositifs de refroidissement par évaporation dans les automobiles s'est poursuivie jusqu'à ce que la climatisation à compression de vapeur se généralise.

Le principe du refroidissement par évaporation est différent de celui de la réfrigération à compression de vapeur, bien qu'ils nécessitent également une évaporation (l'évaporation fait partie du système). Dans un cycle de compression de vapeur, une fois que le réfrigérant à l'intérieur du serpentin de l'évaporateur s'est évaporé, le gaz réfrigérant est comprimé et refroidi, se condensant sous pression à l'état liquide. Contrairement à ce cycle, dans un refroidisseur par évaporation, l'eau n'est évaporée qu'une seule fois. L'eau évaporée dans le dispositif de refroidissement est évacuée dans l'espace avec de l'air refroidi. Dans la tour de refroidissement, l'eau évaporée est emportée par le flux d'air.

Applications de refroidissement par évaporation

Distinguer le refroidissement par air par évaporation direct, oblique et à deux étages (direct et indirect). Le refroidissement direct par évaporation de l'air est basé sur le processus isenthalpie et est utilisé dans les climatiseurs pendant la saison froide ; dans temps chaud cela n'est possible que s'il n'y a pas ou peu de dégagement d'humidité dans la pièce et une faible teneur en humidité de l'air extérieur. Le contournement de la chambre d'irrigation élargit quelque peu les limites de son application.

Le refroidissement direct par évaporation de l'air est recommandé dans les climats secs et chauds dans le système de ventilation d'alimentation.

Le refroidissement indirect par évaporation de l'air est effectué dans des refroidisseurs d'air de surface. Un appareil de contact auxiliaire (tour de refroidissement) est utilisé pour refroidir l'eau circulant dans l'échangeur de chaleur de surface. Pour le refroidissement indirect par évaporation de l'air, il est possible d'utiliser des appareils de type combiné, dans lesquels l'échangeur de chaleur remplit simultanément les deux fonctions - chauffage et refroidissement. De tels dispositifs sont similaires aux échangeurs de chaleur à récupération d'air.

L'air refroidi passe par un groupe de canaux, surface intérieure le deuxième groupe est irrigué avec de l'eau qui coule dans la casserole, puis pulvérisé à nouveau. Au contact de l'air d'échappement passant dans le deuxième groupe de canaux, un refroidissement par évaporation de l'eau se produit, à la suite duquel l'air du premier groupe de canaux est refroidi. Le refroidissement par air par évaporation indirecte permet de réduire les performances du système de climatisation par rapport à ses performances avec un refroidissement par air par évaporation directe et élargit les possibilités d'utilisation de ce principe, car. la teneur en humidité de l'air soufflé dans le second cas est moindre.

Avec refroidissement par évaporation à deux étages l'air utilise le refroidissement séquentiel indirect et direct par évaporation de l'air dans le climatiseur. Dans le même temps, l'installation de refroidissement par évaporation indirecte de l'air est complétée par une chambre de buses d'irrigation fonctionnant en mode de refroidissement par évaporation directe. Les chambres de buses de pulvérisation typiques sont utilisées dans les systèmes de refroidissement d'air par évaporation comme tours de refroidissement. En plus du refroidissement par évaporation indirecte à un étage, un refroidissement à plusieurs étages est possible, dans lequel un refroidissement plus profond de l'air est effectué - c'est ce que l'on appelle le système de climatisation sans compresseur.

Refroidissement par évaporation directe (circuit ouvert) est utilisé pour réduire la température de l'air au moyen de chaleur spécifiqueévaporation, passage de l'état liquide de l'eau à l'état gazeux. Dans ce processus, l'énergie dans l'air ne change pas. Sécher, air chaud remplacé par frais et humide. La chaleur de l'air extérieur est utilisée pour évaporer l'eau.

Le refroidissement par évaporation indirecte (boucle fermée) est un processus similaire au refroidissement par évaporation directe, mais utilisant certain typeéchangeur de chaleur. Dans ce cas, l'air humide et refroidi n'entre pas en contact avec l'environnement conditionné.

Refroidissement par évaporation à deux étages, ou indirect/direct.

Les refroidisseurs à évaporation traditionnels n'utilisent qu'une fraction de l'énergie nécessaire aux systèmes de réfrigération à compression de vapeur ou de climatisation à adsorption. Malheureusement, ils augmentent l'humidité à un niveau inconfortable (sauf dans des conditions très sèches). zones climatiques). Les refroidisseurs par évaporation à deux étages n'augmentent pas autant les niveaux d'humidité que les refroidisseurs par évaporation standard à un étage.

Dans le premier étage d'un refroidisseur à deux étages, l'air chaud est refroidi indirectement sans augmenter l'humidité (en passant par un échangeur de chaleur refroidi par évaporation de l'extérieur). Dans l'étape directe, l'air pré-refroidi passe à travers le tampon imbibé d'eau, se refroidit davantage et devient plus humide. Comme le procédé comprend une première étape de pré-refroidissement, l'étape d'évaporation directe nécessite moins d'humidité pour atteindre les températures requises. En conséquence, selon les fabricants, le processus refroidit l'air avec une humidité relative de l'ordre de 50 à 70 %, selon le climat. En comparaison, les systèmes de refroidissement traditionnels augmentent l'humidité de l'air à 70 - 80 %.

But

Lors de la conception de la centrale Système d'alimentation ventilation, il est possible d'équiper l'entrée d'air d'une section d'évaporation et ainsi réduire considérablement le coût du refroidissement de l'air en saison chaude.

Pendant les périodes froides et transitoires de l'année, lorsque l'air est chauffé par les réchauffeurs d'air soufflé des systèmes de ventilation ou l'air intérieur par les systèmes de chauffage, l'air se réchauffe et sa capacité physique à s'assimiler (absorber) en lui-même augmente, avec une augmentation de la température - humidité. Ou, plus la température de l'air est élevée, plus plus d'humidité il peut s'assimiler à lui-même. Par exemple, lorsque l'air extérieur est chauffé par un appareil de chauffage avec un système de ventilation d'une température de -22 0 C et d'une humidité de 86% (paramètre d'air extérieur pour le KhP de Kiev), à +20 0 C - l'humidité chute en dessous des limites limites pour les organismes biologiques à une humidité de l'air inacceptable de 5 à 8 %. Faible humidité de l'air - affecte négativement la peau et les muqueuses d'une personne, en particulier celles souffrant d'asthme ou de maladies pulmonaires. Humidité de l'air normalisée pour les locaux d'habitation et administratifs : de 30 à 60 %.

Le refroidissement par évaporation de l'air s'accompagne d'un dégagement d'humidité ou d'une augmentation de l'humidité de l'air, jusqu'à une saturation élevée de l'humidité de l'air de 60 à 70 %.

Avantages

La quantité d'évaporation – et donc de transfert de chaleur – dépend de la température extérieure du bulbe humide qui, surtout en été, est bien inférieure à la température équivalente du bulbe sec. Par exemple, lors des chaudes journées d'été lorsque les températures de bulbe sec dépassent 40 °C, le refroidissement par évaporation peut refroidir l'eau jusqu'à 25 °C ou refroidir l'air.
Étant donné que l'évaporation élimine beaucoup plus de chaleur que le transfert de chaleur sensible standard, le transfert de chaleur utilise quatre fois moins d'air que les méthodes de refroidissement par air conventionnelles, ce qui permet d'économiser une quantité importante d'énergie.

Refroidissement par évaporation versus manières traditionnelles climatisation Contrairement à d'autres types de climatisation, le refroidissement par évaporation de l'air (bio-refroidissement) n'utilise pas de gaz nocifs (fréon et autres) comme réfrigérants nocifs environnement. Il consomme également moins d'électricité, économisant ainsi de l'énergie, des ressources naturelles et jusqu'à 80 % des coûts d'exploitation par rapport aux autres systèmes de climatisation.

désavantages

Mauvaise performance dans les climats humides.
Une augmentation de l'humidité de l'air, qui dans certains cas n'est pas souhaitable - le résultat est une évaporation en deux étapes, où l'air n'entre pas en contact et n'est pas saturé d'humidité.

Principe de fonctionnement (option 1)

Le processus de refroidissement est effectué en raison du contact étroit de l'eau et de l'air et du transfert de chaleur dans l'air en évaporant une petite quantité d'eau. De plus, la chaleur est dissipée par l'air chaud et saturé d'humidité quittant l'unité.

Principe de fonctionnement (option 2) - installation sur l'entrée d'air

Installations de refroidissement par évaporation

Exister Divers types unités de refroidissement par évaporation, mais elles ont toutes :
- une section d'échange ou de transfert de chaleur mouillée en permanence avec de l'eau par aspersion,
- un système de ventilation pour une circulation forcée de l'air extérieur à travers la section d'échange de chaleur,

Le système considéré se compose de deux climatiseurs.

le principal, dans lequel l'air est traité pour les locaux desservis, et l'auxiliaire - la tour de refroidissement. L'objectif principal de la tour de refroidissement est le refroidissement par évaporation de l'eau alimentant le premier étage du climatiseur principal pendant la période chaude de l'année (échangeur de chaleur de surface PT). Le deuxième étage du climatiseur principal - la chambre d'irrigation OK, fonctionnant en mode d'humidification adiabatique, dispose d'un canal de dérivation - dérivation B pour contrôler l'humidité dans la pièce.

En plus des climatiseurs, des tours de refroidissement, des tours de refroidissement industrielles, des fontaines, des bassins de pulvérisation, etc. peuvent être utilisés pour refroidir l'eau.Dans les zones à climat chaud et humide, dans certains cas, en plus du refroidissement par évaporation indirecte, le refroidissement de la machine est utilisé.

systèmes à plusieurs étages le refroidissement par évaporation. La limite théorique du refroidissement par air utilisant de tels systèmes est la température du point de rosée.

Les systèmes de climatisation utilisant le refroidissement par évaporation directe et indirecte ont une gamme d'applications plus large que les systèmes qui utilisent uniquement le refroidissement par évaporation directe (adiabatique).

Le refroidissement par évaporation à deux étages est connu pour être le plus approprié dans

régions sèches et chaudes. Avec le refroidissement à deux étages, il est possible d'obtenir des températures plus basses, moins d'échanges d'air et une humidité relative plus faible dans les pièces qu'avec un refroidissement à un étage. Cette propriété de la réfrigération à deux étages a suscité une proposition de passer entièrement à la réfrigération indirecte et un certain nombre d'autres propositions. Cependant, toutes choses étant égales par ailleurs, l'effet de l'action systèmes possibles Le refroidissement par évaporation dépend directement des changements de l'état de l'air extérieur. Par conséquent, de tels systèmes n'assurent pas toujours le maintien des paramètres d'air requis dans les pièces climatisées pendant la saison et même une journée. Une idée des conditions et des limites de l'utilisation opportune du refroidissement par évaporation à deux étages peut être obtenue en comparant les paramètres normalisés de l'air intérieur avec les modifications possibles des paramètres de l'air extérieur dans les zones à climat sec et chaud.

le calcul de tels systèmes doit être effectué avec en utilisant Jd schémas dans l'ordre suivant.

Sur le tableau j-d mettre des points avec les paramètres de conception de l'air extérieur (H) et intérieur (B). Dans l'exemple considéré, selon la mission de conception, les valeurs suivantes sont prises: tн = 30 °С; tv = 24 °С ; fa = 50 %.

Pour les points H et B, on détermine la valeur de température du bulbe humide :

tmin = 19,72 °С ; tmv = 17,0 °C.

Comme vous pouvez le constater, la valeur de tm est supérieure de près de 3 °C à tmw, par conséquent, pour un refroidissement plus important de l'eau puis de l'air soufflé extérieur, il est conseillé d'alimenter la tour de refroidissement avec l'air prélevé les systèmes d'échappement de l'espace de bureau.

A noter que lors du calcul de la tour de refroidissement, le débit d'air nécessaire peut être supérieur à celui retiré des locaux climatisés. Dans ce cas, un mélange d'air extérieur et d'air vicié doit être fourni à la tour de refroidissement, et la température de bulbe humide du mélange doit être prise comme valeur calculée.

De calculé logiciels d'ordinateur principaux fabricants de tours de refroidissement, nous constatons que la différence minimale entre la température finale de l'eau à la sortie de la tour de refroidissement tw1 et la température du thermomètre humide tvm de l'air fourni à la tour de refroidissement doit être prise égale à au moins 2 °C, soit :

tw2 \u003d tw1 + (2,5 ... 3) ° С. (une)

Pour obtenir un refroidissement plus profond de l'air dans le climatiseur central, la température finale de l'eau à la sortie du refroidisseur d'air et à l'entrée de la tour de refroidissement tw2 est supposée ne pas être supérieure de plus de 2,5 à celle à la sortie de la tour de refroidissement, c'est-à-dire est:

tvk ≥ tw2 +(1...2) °С. (2)

A noter que la température finale de l'air refroidi et de la surface de l'aéroréfrigérant dépend de la température tw2, car avec un écoulement transversal d'air et d'eau, la température finale de l'air refroidi ne peut pas être inférieure à tw2.

En règle générale, il est recommandé que la température finale de l'air refroidi soit supérieure de 1 à 2 °C à la température finale de l'eau à la sortie du refroidisseur d'air :

tvk ≥ tw2 +(1...2) °С. (3)

Ainsi, si les conditions (1, 2, 3) sont respectées, il est possible d'obtenir une relation qui relie la température de bulbe humide de l'air alimentant la tour de refroidissement et la température finale de l'air en sortie du refroidisseur :

tvk \u003d tm +6 ° С. (4)

Notez que dans l'exemple de la Fig. 7.14 les valeurs twm = 19 °С et tw2 – tw1 = 4 °С sont acceptées. Mais avec de telles données initiales, au lieu de la valeur tvk = 23 °С indiquée dans l'exemple, il est possible d'obtenir une température finale de l'air à la sortie du refroidisseur d'air d'au moins 26–27 °С, ce qui rend l'ensemble du schéma sans signification à tn = 28,5 °С.

Dans les systèmes CVC, l'évaporation adiabatique est généralement associée à l'humidification de l'air, mais dans Ces derniers temps Ce processus gagne en popularité dans la plupart des différents pays monde et est de plus en plus utilisé pour le refroidissement « naturel » de l'air.

QU'EST-CE QUE LE REFROIDISSEMENT ÉVAPORATIF ?

Le refroidissement par évaporation est à la base de l'un des premiers systèmes de refroidissement d'espace artificiels, où l'air est refroidi par l'évaporation naturelle de l'eau. Ce phénomène est très courant et se produit partout : un exemple est la sensation de froid que vous ressentez lorsque l'eau s'évapore de la surface de votre corps sous l'effet du vent. La même chose se produit avec l'air dans lequel l'eau est pulvérisée : puisque ce processus se produit sans source externeénergie (c'est ce que signifie le mot « adiabatique »), la chaleur nécessaire à l'évaporation de l'eau est prélevée sur l'air qui, par conséquent, devient plus froid.

L'utilisation de ce type de refroidissement systèmes modernes la climatisation offre une capacité de refroidissement élevée avec une faible consommation d'énergie, car dans ce cas, l'électricité n'est consommée que pour maintenir le processus d'évaporation de l'eau. En même temps qu'un refroidisseur au lieu de compositions chimiques de l'eau ordinaire est utilisée, ce qui rend le refroidissement par évaporation plus économique et respectueux de l'environnement.

TYPES DE REFROIDISSEMENT ÉVAPORATIF

Il existe deux méthodes principales de refroidissement par évaporation - directe et indirecte.

Refroidissement par évaporation directe

Le refroidissement par évaporation directe est le processus d'abaissement de la température de l'air dans une pièce en l'humidifiant directement. En d'autres termes, du fait de l'évaporation de l'eau atomisée, l'air ambiant est refroidi. Dans ce cas, la répartition de l'humidité s'effectue soit directement dans la pièce à l'aide d'humidificateurs industriels et de buses, soit en saturant l'air soufflé d'humidité et en le refroidissant dans la section de l'unité de ventilation.

Il convient de noter que dans des conditions de refroidissement par évaporation directe, une augmentation significative de l'humidité de l'air soufflé à l'intérieur de la pièce est inévitable, par conséquent, pour évaluer l'applicabilité cette méthode il est recommandé de se baser sur la formule dite « indicateur de température et d'inconfort ». La formule est calculée température confortable en degrés Celsius, en tenant compte des relevés d'humidité et de température de bulbe sec (tableau 1). Pour l'avenir, nous notons que le système de refroidissement par évaporation directe n'est utilisé que dans les cas où air de la rue dans période estivale Il a des températures de bulbe sec élevées et de faibles niveaux d'humidité absolue.

Refroidissement indirect par évaporation

Pour améliorer l'efficacité du refroidissement par évaporation à humidité élevée l'air extérieur, il est recommandé de combiner le refroidissement par évaporation avec la récupération de chaleur. Cette technologie est connue sous le nom de "refroidissement par évaporation indirecte" et convient à presque tous les pays du monde, y compris les pays au climat très humide.

Régime général le fonctionnement du système de soufflage et de ventilation avec récupération réside dans le fait que l'air chaud soufflé, traversant une cassette d'échange de chaleur spéciale, est refroidi par de l'air frais évacué de la pièce. Le principe de fonctionnement du refroidissement par évaporation indirecte consiste à installer un système d'humidification adiabatique dans le conduit d'évacuation des climatiseurs centraux d'alimentation et d'évacuation, avec transfert ultérieur de froid à travers l'échangeur de chaleur vers l'air d'alimentation.

Comme le montre l'exemple, en utilisant un échangeur de chaleur à plaques, l'air extérieur dans le système de ventilation est refroidi de 6 °C. Application du refroidissement par évaporation air extrait augmentera la différence de température de 6°C à 10°C sans augmenter la consommation d'électricité et le taux d'humidité intérieure. L'utilisation du refroidissement par évaporation indirecte est efficace pour les gains de chaleur élevés, par exemple, dans les bureaux et les centres commerciaux, les centres de données, locaux industriels etc.

Système de refroidissement indirect utilisant l'humidificateur adiabatique CAREL humiFog :

Cas : Estimation du coût d'un système de réfrigération adiabatique indirecte par rapport à la réfrigération par refroidisseur.

Sur l'exemple d'un centre de bureaux avec un séjour permanent de 2000 personnes.

Calcul

• Pour le calcul, nous calculons l'humidité relative de l'air au niveau de la hotte.
• À une température dans le système de refroidissement de 7/12 °С, le point de rosée de l'air d'échappement, compte tenu des émissions d'humidité internes, sera de +8 °С.
• L'humidité relative de l'air à l'échappement sera de 38 %.

*Il faut tenir compte du fait que le coût d'installation d'un système de réfrigération, en tenant compte de tous les coûts, est nettement plus élevé par rapport aux systèmes de refroidissement indirect.

Dépenses en capital

Pour l'analyse, nous prenons le coût de l'équipement - refroidisseurs pour le système de réfrigération et systèmes d'humidification pour le refroidissement par évaporation indirecte.

• Coût d'investissement pour le refroidissement de l'air soufflé pour un système de refroidissement indirect.

Le coût d'un rack d'humidification Optimist fabriqué par Carel (Italie) dans une centrale de traitement d'air est de 7570 €.

• Coût d'investissement pour le refroidissement de l'air soufflé sans système de refroidissement indirect.

Le coût d'un refroidisseur d'une capacité de refroidissement de 62,3 kW est d'environ 12 460 €, sur la base d'un coût de 200 € pour 1 kW de capacité de refroidissement. Il faut tenir compte du fait que le coût d'installation d'un système de réfrigération, compte tenu de tous les coûts, est nettement plus élevé que celui des systèmes de refroidissement indirect.

Les coûts d'exploitation

Pour l'analyse, nous prenons le coût eau du robinet 0,4 € par 1 m3 et le coût de l'électricité 0,09 € par 1 kWh.

• Coûts d'exploitation pour le refroidissement de l'air soufflé pour un système de refroidissement indirect.

La consommation d'eau pour le refroidissement indirect est de 117 kg/h pour un unité de traitement d'air, en tenant compte des pertes de 10 %, nous la considérerons comme 130 kg/h.

La consommation électrique du système d'humidification est de 0,375 kW pour une centrale de traitement d'air.

Le coût horaire total est de 0,343 € pour 1 heure de fonctionnement du système.

• Coûts d'exploitation pour le refroidissement de l'air soufflé sans système de refroidissement indirect.

Nous prenons le coefficient de performance égal à 3 (le rapport de la puissance de refroidissement à la consommation électrique).

Le coût horaire total est de 7,48 € pour 1 heure de fonctionnement.

Conclusion

L'utilisation du refroidissement par évaporation indirecte permet :

réduire dépenses en immobilisations pour le refroidissement de l'air soufflé de 39 %.

Réduire la consommation énergétique des systèmes de climatisation des bâtiments de 729 kW à 647 kW, soit de 11,3 %.

Réduire les coûts de fonctionnement des systèmes de climatisation du bâtiment de 65,61 €/h à 58,47 €/h, soit de 10,9 %.

Ainsi, alors que le refroidissement à l'air frais représente environ 10 à 20 % du total des bureaux et centres commerciaux, c'est ici qu'il y a les plus grandes réserves pour améliorer l'efficacité énergétique du bâtiment sans augmentation significative des coûts d'investissement.

L'article a été préparé par des spécialistes de TERMOCOM pour publication dans le magazine ON n° 6-7 (5) juin-juillet 2014 (pp. 30-35)

Union soviétique

Socialiste

Républiques

Comité d'État

URSS pour les inventions et les découvertes (53) UDC 629. 113. .06.628.83 (088.8) (72) Inventeurs

V. S. Maisotsenko, A. B. Tsimerman, M. G. et I. N. Pecherskaya

Institut de génie civil d'Odessa (71) Candidat (54) CLIMATISEUR À ÉVAPORATION À DEUX ÉTAPES

REFROIDISSEMENT POUR VÉHICULE

L'invention concerne le domaine de la technique des transports et peut être utilisée pour la climatisation de véhicules.

Des climatiseurs pour véhicules sont connus, contenant une buse d'évaporation à fentes d'air avec des canaux d'air et d'eau séparés les uns des autres par des parois de plaques microporeuses, tandis que la partie inférieure de la buse est immergée dans un bac à liquide (1)

L'inconvénient de ce climatiseur est la faible efficacité du refroidissement par air.

le plus proche solution techniqueà l'invention est un climatiseur de refroidissement par évaporation à deux étages pour véhicule contenant un échangeur de chaleur, un plateau avec du liquide dans lequel la buse est immergée, une chambre pour refroidir le liquide entrant dans l'échangeur de chaleur avec des éléments pour un refroidissement supplémentaire du liquide et un canal pour fournir de l'air à la chambre c'est-à-dire environnement externe, se rétrécissant vers l'entrée de la chambre (2

Dans ce compresseur, les éléments de refroidissement supplémentaire de l'air sont réalisés sous la forme de buses.

Cependant, l'efficacité de refroidissement dans ce compresseur est également insuffisante, puisque la limite du refroidissement de l'air dans ce cas est la température du bulbe humide du flux d'air auxiliaire dans le puisard.

10 de plus, le climatiseur bien connu est structurellement complexe et contient des unités en double (deux pompes, deux réservoirs).

Le but de l'invention est d'augmenter le degré d'efficacité de refroidissement et la compacité du dispositif.

L'objectif est atteint par le fait que dans le climatiseur proposé, les éléments de refroidissement supplémentaire sont réalisés sous la forme d'un déflecteur d'échange de chaleur situé verticalement et fixé sur l'une des parois de la chambre avec la formation d'un espace entre celui-ci et la paroi de la chambre en face de lui, et

25, du côté d'une des surfaces de la cloison, un réservoir est installé avec du liquide s'écoulant sur ladite surface de la cloison, tandis que la chambre et le plateau sont réalisés d'une seule pièce.

La buse est réalisée sous la forme d'un bloc de matériau capillaire poreux.

En figue. 1 montre un schéma de principe d'un climatiseur, Fig. 2 raeeee A-A sur la Fig. une.

Le climatiseur se compose de deux étapes de refroidissement de l'air : la première étape refroidit l'air dans l'échangeur de chaleur 1, la deuxième étape le refroidit dans la buse 2, qui se présente sous la forme d'un bloc de matériau capillaire poreux.

Un ventilateur 3 est installé devant l'échangeur de chaleur, entraîné par un moteur électrique 4°. L'échangeur de chaleur 1 est installé sur la palette 10, qui est réalisée d'une seule pièce avec la chambre

8. Un canal jouxte l'échangeur de chaleur

11 d'amenée d'air depuis le milieu extérieur, tandis que le canal est réalisé sous la forme d'un plan se rétrécissant vers l'entrée 12 de la cavité d'air

13 chambres 8. À l'intérieur de la chambre, il y a des éléments pour un refroidissement par air supplémentaire. Ils sont réalisés sous la forme d'une cloison d'échange de chaleur 14, située verticalement et fixée sur la paroi 15 de l'enceinte opposée à la paroi 16, par rapport à laquelle la cloison est située avec un jeu. La cloison divise l'enceinte en deux cavités communicantes 17 et 18.

Une fenêtre 19 est prévue dans la chambre, dans laquelle un éliminateur de gouttelettes 20 est installé, et une ouverture 21 est pratiquée sur la palette.

Dans le cadre de la mise en place du canal 11 se rétrécissant vers l'entrée 12 ! cavité 13, le débit augmente, et de l'air extérieur est aspiré dans l'interstice formé entre ledit canal et l'entrée, augmentant ainsi la masse du flux auxiliaire. Ce flux pénètre dans la cavité 17. Puis ce flux d'air, ayant contourné la cloison 14, pénètre dans la cavité 18 de la chambre, où il se déplace en sens inverse de son déplacement dans la cavité 17. Dans la cavité 17, vers le mouvement du flux d'air, un film 22 de liquide s'écoule le long de la cloison le long de la cloison - eau du réservoir 9.

Lorsque les flux d'air et d'eau entrent en contact, du fait de l'effet d'évaporation, la chaleur de la cavité 17 est transférée à travers la cloison 14 vers le film 22 d'eau, contribuant à son évaporation supplémentaire. Après cela, un flux d'air à température plus basse pénètre dans la cavité 18. Ceci, à son tour, conduit à une diminution encore plus importante de la température du déflecteur 14, ce qui provoque un refroidissement supplémentaire du flux d'air dans la cavité 17. Par conséquent, la température du flux d'air diminuera à nouveau après avoir arrondi le déflecteur et pénétré dans le cavité

18. Théoriquement, le processus de refroidissement se poursuivra tant qu'il force motrice ne deviendra pas nul. Dans ce cas, la force motrice du processus de refroidissement par évaporation est la différence psychométrique -températures du flux d'air après sa rotation par rapport à la cloison et son entrée en contact avec le film d'eau dans la cavité 18. Le flux d'air étant pré-refroidi dans cavité 17 à taux d'humidité constant, la différence de température psychrométrique du flux d'air dans la cavité 18 tend vers zéro à l'approche du point de rosée. Par conséquent, la limite du refroidissement par eau est ici la température du point de rosée de l'air extérieur. La chaleur de l'eau entre dans le flux d'air dans la cavité 18, tandis que l'air est chauffé, humidifié et à travers la fenêtre 19 et le séparateur de gouttes 20 est libéré dans l'atmosphère.

Ainsi, dans la chambre 8, le flux traversant des fluides échangeant de la chaleur est organisé, et la chicane séparatrice d'échange de chaleur permet un pré-refroidissement indirect du flux d'air fourni pour l'eau de refroidissement grâce au processus d'évaporation de l'eau. en bas de la chicane jusqu'au fond de la chambre, et puisque celle-ci est réalisée en un tout avec une palette, elle est ensuite pompée dans l'échangeur de chaleur 1 et sert également à mouiller la buse en raison des forces intracapillaires.

Ainsi, le flux d'air principal L.n, ayant été pré-refroidi sans modifier la teneur en humidité dans l'échangeur de chaleur 1, entre dans la buse 2 pour un refroidissement supplémentaire sans modifier sa teneur en chaleur. De plus, le flux d'air principal à travers l'ouverture dans la casserole

59 oui refroidit, tout en refroidissant la partition. Entrée dans la cavité

17 de la chambre, le flux d'air, circulant autour de la cloison, est également refroidi, mais sans changement d'humidité. Prétendre

1. Un climatiseur pour un refroidissement par évaporation à deux étages pour un véhicule, contenant un échangeur de chaleur, une sous-station de liquide dans laquelle une buse est immergée, une chambre pour refroidir le liquide entrant dans l'échangeur de chaleur avec des éléments pour un refroidissement supplémentaire du liquide, et un canal pour fournir de l'air de l'environnement extérieur dans la chambre, réalisé en direction effilée vers l'entrée de la caméra, différent de le fait que, afin d'augmenter le degré d'efficacité de refroidissement et de compacité du compresseur, les éléments de refroidissement d'air supplémentaire sont réalisés sous la forme d'un déflecteur d'échange de chaleur situé verticalement et fixé sur l'une des parois de la chambre avec la formation d'un interstice entre celle-ci et la paroi opposée de la chambre, et du côté de l'une des surfaces de la cloison, un réservoir est installé avec du liquide s'écoulant sur ladite surface de la cloison, tandis que la chambre et le plateau sont réalisés comme un tout.