Для охолодження і осушення повітря в ВКВ (системах кондиціонування повітря) можуть бути використані природні джерела холоду (лід, артезіанська або грунтова вода), холодильні машини, а також комбінації природних джерел холоду з холодильними машинами.
Джерело холоду вибирають виходячи з можливості отримання необхідних параметрів повітря за допомогою того чи іншого джерела холоду, а також в залежності від місцевих умов, наявності необхідних площ для розміщення холодильного обладнання. його дефіцитності, можливості розміщення бунтів льоду, буріння свердловини і якості одержуваної при цьому води і т. п.
Остаточно джерело холоду вибирають, порівнюючи можливі варіанти.
застосування льоду
В установках кондиціонування повітря застосування льоду може виявитися доцільним в районах з коротким жарким літом і холодною зимою. У кондиціонерах, де лід безпосередньо стикається з повітрям, лід повинен бути виготовлений з води питної якості. Лід, намороженого в природних умовах, найбільш доцільно використовувати шляхом танення безпосередньо в бунт за методом В. А. Бобкова. Лід наморожують на залізобетонної майданчику у вигляді бунту і вкривають шаром засипної теплоізоляції (рис. 1).
Основним недоліком систем з водяним охолодженням є їх громіздкість. Так, для установки кондиціонування повітря, призначеної для роботи протягом 100 літніх днів по 8 год з середньою продуктивністю 230 кВт, потрібно наморозили протягом зими бунт об'ємом 2200 м3, для розміщення якого потрібна площадка розміром 20 × 60 м. Розмістити такий майданчик не завжди можливо як в зв'язку з великою займаною площею, так і за архітектурними міркувань, Тому такі установки застосовують в основному для технологічного кондиціонування повітря, наприклад на молокозаводах.
Застосування артезіанської і грунтової вод
Іншим природним джерелом холоду, значно більш широко застосовуваним в ВКВ, служить артезіанська і грунтова вода.
Можливість використання артезіанських і грунтових вод для цих цілей визначається водоносністю грунтових горизонтів, температурою води, її хімічним і бактеріальним складом, жорсткістю і ін. З перерахованих властивостей температура є основним фактором при вирішенні питання про придатність артезіанських і грунтових вод для застосування в ВКВ, оскільки для здійснення заданого процесу охолодження і осушення повітря температура точки роси воздухоохладителя повинна бути досить низькою, тому артезіанська вода повинна бути тим х олодно, ніж нижча температура повинна підтримуватися в приміщенні з кондиціонером і чим більшою є навантаження на систему по прихованої теплоті (від влагопрітоков). Так, для місцевості з розрахунковою температурою зовнішнього повітря 35 ° С і відносною вологістю 35-40% в житлових і громадських будівлях, підтримують температуру близько 27 ° С при відносній вологості 50-55%. При звичайних співвідношеннях, тепло- і влагопрітоков (т. Е. Навантажень по явної та прихованої теплоті) температура повітря на виході з повітроохолоджувача повинна бути близько 15 ° С, що досягається застосуванням води, початкова температура якої 11-12 ° C.
Якщо ж розрахункова температура зовнішнього повітря 27- 28 ° С при відносній вологості 45 - 50%, то в будівлях підтримують температуру 24 ° С при вологості 50 - 55%. Необхідна температура точки роси на виході з повітроохолоджувача повинна бути знижена до 11-12 ° С. Для цих умов вода з початковою температурою 11-12 ° С, яку ми раніше вважали придатною, є занадто теплою. У цьому випадку необхідна вода з температурою не вище 9 ° С. Навіть незначне підвищення початкової температури води призведе до різкого погіршення вологісного режиму всередині приміщення. Це стосується головним чином до приміщень з високою питомою навантаженням по прихованої теплоті (з великими вологовиділення) - театрам, кінотеатрам, залах засідань, торгових залах ресторанів і т. П.
Необхідність застосовувати тільки воду питної якості змушує бурити глибокі свердловини незважаючи на те, що чим глибше свердловина, тим вона дорожча і тим вище температура одержуваної артезіанської води.
Другим недоліком схем з використанням артезіанської води в форсуночного камері є дуже велика витрата води на кожен кіловат холодопродуктивності, так як підігрів води в форсуночного камері невеликої (2-4 ° С). Так, у ВКВ кінотеатру на 3000 посадочних місць, розташованого в центрі Москви, холодонагрузка становить близько 1000 кВт; при цьому об'ємний витрата артезіанської води має дорівнювати 300-350 м3 / год, що пов'язано з необхідністю буріння трьох свердловин на відстані 250-300 м один від одного. Дуже висока вартість такої ВКВ, а також технічні труднощі розміщення свердловин очевидні.
Здешевлення системи може бути досягнуто тільки за рахунок меншого споживання артезіанської води при проходженні через повітроохолоджувач. Цій умові відповідають повітроохолоджувачі поверхневого типу, в яких вода може підігріватися на 8-10 ° С і більше. Для цього теплообмінник повинен мати велику глибину, ніж зазвичай. Оскільки в поверхневому повітроохолоджувачі немає безпосереднього контакту повітря з водою, то вода необов'язково повинна бути питної якості, аби температура була досить низькою. Це дозволяє використовувати в ВКВ грунтові води, що залягають на невеликій глибині, води гірських річок і т. П. Так як в великих ВКВ зазвичай неможливо отримати достатню кількість артезіанської води низької температури, щоб повністю задовольнити потребу в холоді, широкого поширення набули комбіновані системи, де поряд з артезіанською водою використовуються холодильні установки. Ці системи можна поділити на дві основні групи: системи з попереднім охолодженням повітря і системи з попереднім охолодженням артезіанської води з свердловин.
У системах з попереднім охолодженням повітря артезіанська вода використовується в повітроохолоджувачі першого ступеня, а в другому ступені використовується, повітроохолоджувач безпосереднього охолодження або повітроохолоджувач, що живиться штучно охолодженої водою або розсолом (рис. 2, а). Дану систему застосовують в тих випадках, коли мають у своєму розпорядженні невеликою кількістю артезіанської води досить низької температури. Цю воду, нагріту в першого ступеня охолодження повітря доцільно використовувати ще раз, наприклад для охолодження конденсаторів холодильних машин, після чого вона може бути скинута в каналізацію або назад в грунт (в водоносний шар).
Для того щоб якомога повніше використовувати охолоджуючу здатність артезіанської води. після першого ступеня охолодження вода надходить не безпосередньо в конденсатор. де може бути підігріта тільки на 4-5 ° С, а в проміжний бак, куди також зливають основну частину отепленной води після конденсатора. В результаті змішування обох потоків артезіанська вода нагрівається на 20-25 ° С, а конденсаторная вода охолоджується на 4-5 ° С, після чого суміш, самостійним насосом направляється в конденсатор для його охолодження.
Якщо в розпорядженні є достатньо велика кількість артезіанської води, але порівняно високої температури, слід застосувати схему з попереднім охолодженням артезіанської води (рис. 2, б).
Так, якщо на якомусь об'єкті з розрахунковими кліматичними параметрами Московської області (tн = 28 ° С, # 966; н = 40%) є в достатній кількості артезіанська вода з температурою 11 ° С, непридатна для прямого використання в кондиціонері, її можна попередньо охолодити на 4 ° С за допомогою холодильних машин, потім направити в поверхневий повітроохолоджувач, де вона нагрівається на 8 ° С, після чого, як і в попередньому випадку, використовувати для охолодження конденсатора. При цьому застосування схеми з баком конденсаторної води вже не може зменшити витрату артезіанської води, оскільки він визначається потребою кондиціонера в холодній воді. Тому артезіанську воду після кондиціонера під залишковим тиском пропускають через конденсатор і скидають в дифузійну свердловину або в каналізацію.
У зазначеній системі продуктивність холодильної станції не залежить від холодонагрузкі на ВКВ, а визначається тільки тим - на скільки градусів необхідно охолодити артезіанську воду для належного осушення повітря.
Вода для приготування напоїв в комбінованих схемах, не повинна бути занадто жорсткою, так як при жорсткості понад 20 од. відбувається засмічення трубок конденсаторів осаджувати солями, що викликає підвищення температури конденсації. Схема циркуляції артезіанської води по можливості повинна бути замкнутої, без розриву струменя після кондиціонерів і після конденсаторів холодильних машин - чиллери.
У разі застосування збірних баків для холодної артезіанської води їх місткість слід приймати з розрахунку автоматичного включення насосів не більше 6 разів на годину.