3. Процессы кондиционирования помещений

Для обеспечения заданных условий воздушной среды в кондиционируемые помещения необходимо подавать приточный воздух с определенными параметрами, подвергая его специальной обработке в кондиционере [16].

В кондиционере производятся фильтрация и тепловлажностная обработка воздуха (Рис. 70). В теплый период года наружный воздух охлаждается и осушается, а в холодный период – подогревается и увлажняется.

Рис. 70. Принципиальная схема кондиционера:

1 – вентиляционная заслонка; 2 – фильтр для воздуха;

3 – устройство тепловлажностной обработки воздуха; 4 - вентилятор

Бытовые кондиционеры, как правило, не выполняют отопительных функций, так как их энергетическая мощность, рассчитанная на охлаждение, будет недостаточной для отопления тех же помещений. В связи с этим в бытовых кондиционерах обычно отсутствует и увлажнитель воздуха.

Атмосферный воздух представляет собой механическую смесь различных газов и водяных паров. Смесь сухой части воздуха и водяных паров называется влажным воздухом.

Влагосодержание воздуха– это масса водяного паранаходящегося во влажном воздухе, отнесенная к массе его сухой части:

.

Влагосодержание имеет размерность [г/кг].

Относительная влажность воздуха– это отношение массы водяных паров во влажном воздухе к массе водяных паров в воздухе при той же температуре и полном насыщении:

.

Энтальпия влажного воздуха– это количество теплоты, находящейся во влажном воздухе, сухая часть которого имеет массу 1 кг:

где – энтальпия 1 кг сухой части воздуха;– энтальпия 0,001кг водяного пара.

Подставив в формулу численные значения энтальпий и приведя их значения к размерности [кДж/кг], получим

Первый член уравнения представляет собой энтальпию сухой части воздуха, второй– энтальпию перехода воды в пар, а третий– энтальпию пара, содержащегося в воздухе.

Графическая интерпретация уравнения носит название диаграммы (Рис. 71). Она связывает между собой основные параметры, характеризующие состояние влажного воздухапри определенном давлении.

Рис. 71. Некоторые характерные точки на I-d диаграмме

И лучи тепловлажностных процессов

На диаграмме любая точка обозначает вполне определенное физическое состояние воздуха. Некоторые точки имеют особое значение.Точка росы– точка пересечения прямойс линией. Для каждого влагосодержания есть своя температура точки росы.Точка мокроготермометра– точка пересечения прямойс линией. Ей соответствует температура мокрого термометра.

Линия, соединяющая между собой точки диаграммы, соответствует некоторому термодинамическому процессу и называется лучом тепловлажностногопроцесса. Рассмотрим характерные случаи изменения состояний воздуха.

1. . Изотермический процесс. Воздух одновременно поглощает теплоту и влагу.

2. . Изоэнтальпический (адиабатический) процесс увлажнения и охлаждения воздуха.

3. . Охлаждение воздуха при постоянном влагосодержании.

4. . Охлаждение и осушение воздуха.

5. . Изоэнтальпический процесс осушки воздуха абсорбентами.

6. . Нагрев воздуха при постоянном влагосодержании.

Все возможные процессы изменения влажного воздуха можно разделить на диаграмме на четыре характерных сектора:

Сектор I– процессы, в которых происходит повышение энтальпии и увлажнение воздуха. Осуществляются путем контакта воздуха с водой приорошении. Температура водыдолжна быть выше температуры мокрого термометра .

Сектор II– процессы осушки воздуха с повышением его энтальпии. Такие процессы возможны при применении химических поглотителей влаги с одновременным подогревом воздуха и крайне редки.

Сектор III– процессы с уменьшением энтальпии и влагосодержания воздуха. Их можно осуществить при контакте с поверхностными воздухоохладителями (испарителями холодильной установки) или орошаемыми воздухоохладителями при.

Сектор IV– процессы понижения энтальпии воздуха с одновременным увлажнением. Такие процессы можно осуществить при контакте воздуха с водой при температуре.

Работа кондиционеров по процессам в секторах I,IIхарактерна для холодного периода, а в секторахIII,IV– для теплого.

По диаграмме можно определить точку смеси двух объемов воздуха с разными параметрами. Для каждого состояния воздуха находят точку, например точку(Рис. 72), соответствующую массе воздуха с параметрами, и точку, соответствующую массевоздуха с параметрами.

Рис. 72. Определение параметров смеси двух объемов воздуха

Точка смеси лежит на прямойи делит эту линию на отрезки, обратно пропорциональные массе воздуха каждой из составных частей, т. е.. Пропорции отрезков выразятся как.

Таким образом, диаграмма позволяет описать тепловлажностные процессы, протекающие при кондиционировании воздуха, и рассчитать мощность холодильного агрегата кондиционера:

,

где – расход холода на охлаждение воздуха в кондиционере; – массовая подача охлажденного воздуха; - начальная и конечная энтальпии охлажденного воздуха; – коэффициент запаса на потери холода (для бытовых кондиционеров = 1,15…1,20).

В современных бытовых кондиционерах все шире используют экологически безопасные фреонозаменяющие холодильные агенты. Для фреоновых же холодильных агрегатов кондиционеров типовым режимом является: температура кипения хладоагента в испарителе ; температура конденсации паров хладоагента в конденсаторе; температура переохлаждения хладоагента.