Рис. 1. Пример графического представления данных автономных кондиционеров York в поле i–d-диаграммы в виде зависимости
Рис. 2. График обобщенных характеристик относительной холодопроизводительности Qx и холодильного коэффициента ε совместно работающих внутренних/наружных блоков автономных кондиционеров FB4A Carrier и 38 TUA, 38TF Carrier
Табл. 1. Паспортные условия, принятые для определения холодопроизводительности
13. Есть много терминов, характеризующих работу холодильных машин и автономных кондиционеров, имеющих такие машины. Например, правилен ли термин «холодопроизводительность машины»? Как разобраться?
Ваш вопрос весьма актуален, слишком много людей «берутся за перо» и часто используют некорректные термины. Ниже приводятся основные понятия и определения, характеризующие работу автономных кондиционеров. Полная холодо-производительность (ТСC, Total Cooling Capacity) испарителя ХМ — количество холода нетто (за вычетом потерь холода в кондиционере), полученное в испарителе ХМ в данных условиях (при некоторых расходах и параметрах сред на входе в испаритель и конденсатор).
В стационарном режиме работы ХМ она равна Qх = Lпрρв(iн – iо).Полная паспортная холодо-производительность испарителя ХМ — количество холода нетто, полученное в испарителе ХМ и переданное воздуху при паспортных условиях: паспортных расходах и параметрах сред на входе в испаритель и конденсатор. Паспортные условия для некоторых производителей автономных кондиционеров приведены в табл. 1.По ГОСТ 10808–73* «Кондиционеры автономные общего назначения. Типы и основные параметры», переизданном в 1980 г., к отечественным кондиционерам предъявляются следующие требования.
Производительность по теплу определяется при условиях: температура и влажность входящего в кондиционер воздуха: 21 °C, 30 %; температура и влажность наружного воздуха: –5 °C, 80 %; температура охлаждающей воды: 6 °C. Предельные значения температуры наружного воздуха –40…+45 °C, охлаждающей воды — до +30 °C. Предельные отклонения производительности для всех типов кондиционеров: ± 10 % по воздуху, –8 % по холоду, верхнее отклонение не регламентируется.
Производительность по теплу не должна превышать трехкратного значения от номинальной. Кондиционеры должны обеспечивать автоматическое регулирование температуры воздуха в помещении от +18 °C до +28 °C с погрешностью ± 1 °C. По заказу потребителя кондиционеры могут изготовляться с регулированием относительной влажности воздуха в помещении от 30 до 70 % с погрешностью ± 5 %, а также без подогрева воздуха.
Явная (ощутимая) холодо-производительность (SCC, Sensible Cooling Capacity) — количество холода, снимаемое в испарителе ХМ и идущее на снижение температуры воздуха в стационарном режиме работы Qх.явн = Lпpρвcв(tн – tо).Эта часть холода расходуется на поддержание АК температуры воздуха в помещении и ассимиляцию теплоизбытков в зоне действия приточных струй.
Скрытая холодопроизводительность (LCC, Latent Cooling Capacity) — разница между полным и явным холодом, расходуемая на снижение влагосодержания (осушение) воздуха в стационарном режиме работы:Qх.скр = Qх – Qх.явн = Lпpρвiпара(dн – dо).Холодильный коэффициент — это отношение получаемого в испарителе холода к затрачиваемой компрессором мощности
ε = Qx/Nк. (1)
Отопительный коэффициент — отношение теплоты, получаемой в конденсаторе, к мощности, затрачиваемой компрессором
μ = Qконд/Nк = ε +1. (2)
Уравнение теплового баланса холодильной машины — теплота, получаемая в конденсаторе, равна сумме холода, получаемого в испарителе, и мощности, потребляемой компрессором:
Qконд – Qх – Nк = 0. (3)
Степень энергетической эффективности (ЕЕR, EnergyEfficiency Ratio) — термин, принятый в американской практике, обозначающий сумму холодильного и отопительного коэффициентов, достигающего
EER = ε + μ = 7–9 (4)
и больше и используется, когда объект одновременно потребляет и теплоту, и холод от водоохлаждающей машины. Коэффициент влаговыпадения процесса в ВО АК — отношение полного холода к явному:
Если гигрометрическая разность температур начального состояния охлаждаемого воздуха удовлетворяет условию:
то происходит охлаждение и осушение воздуха (ξво > 1). В случае, если обрабатываемый воздух имеет ϕн ≈ 100 %, коэффициент влаговыпадения приближается к ξво = 3, т.е. на снижение температуры воздуха расходуется только третья часть вырабатываемого холода; остальной используется для его осушения. Отношение в правой части (6) имеет значение в среднем 15–20 °C. Энтальпийная эффективность процесса в ВО есть отношение перепада энтальпии воздуха в воздухоохладителе к перепаду энтальпий при средней энтальпии насыщенного воздуха вблизи поверхности ВО (iF):
Байпас-фактор (BF) — безразмерная величина, учитывающая недостижимость воздухом теоретического конечного состояния поверхности F в ВО:BF = 1 – qв.i ≈ 0,05–0,15;для данного аппарата зависит от расхода воздуха через ВО-испаритель ХМ. С увеличением расхода байпас-фактор увеличивается. Эта величина используется для расчета и построения процесса в ВО. Эффективность ассимиляции теплоты АК без рециркуляции есть отношение ассимилируемой в помещении теплоты к явной холодопроизводительностииспарителя:
14. На практике встречаются случаи, когда для ответственных объектов характеристики испарителя ХМ АК и компрессорно-конденсаторного агрегата задаются раздельно в табличной, а иногда графической форме. Как здесь правильно определить холодо-производительность испарителя?
Объясним методику решения такой задачи на примере. Первоначально вы построили исходные зависимости для испарителя и воздушного конденсатора, используя свободное поле i–dдиаграммы (рис. 1). При известном расходе воздуха холодо-производительность испарителя Qх зависит от энтальпии воздуха перед ним или температуры мокрого термометра. Аналогично для конденсатора холодо-производительность Qконд – Nкомпр зависит при известном расходе воздуха от его начальной температуры.
Зная эти параметры, путем подбора, показанного на рис. 1 стрелками, можно найти значения Qх на правом нижнем графике (относительно энтальпии), равное значению Qконд – Nкомпр на левом верхнем графике (относительно температуры). Пример выполнен для кондиционера York в случае, когда в помещение подается наружный или циркулирует внутренний воздух с энтальпией iн = 54 кДж/кг,а к конденсатору — воздух с температурой tн ≈ 28 °C.
В этом случае искомая холодо-производительность данного кондиционера при заданных расходах с учетом совместной работы испарителя и конденсатора будет равна Qх ≈ 33 кВт, а температура кипения хладона tкип ≈ 4 °C. Графический метод последовательных приближений прост и позволяет быстро получить правильный результат. Анализируя цифры холодопроизводительности в поле рис. 1, обратим внимание, что она может меняться от 20 до 45 кВт, что весьма значительно и при неучете может приводить к ошибке.
15. Возможно ли обобщение характеристик автономных кондиционеров определенного типа и производителя для данной линейки оборудования?
Да, это можно сделать, если рассматривать не абсолютную, а относительную холодопроизводительность в долях от паспортной Q_x = Qx/Qx.пасп. Такой подход позволяет сразу оценивать эту величину при любых комбинациях энтальпии (или температуры мокрого термометра) перед испарителем и температуры воздуха перед конденсатором, а также температуры кипения или давления кипения хладона.
Данное обобщение всегда связано с некоторым разбросом величины относительной холодо-производительности, т.к. кондиционеры имеют разные холодильные машины, и полное подобие не соблюдается. Приведенное на рис. 2 обобщение величин Q_x и ε для разных моделей ХМ допустимо при разбросе не более 5 %.
