16 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что означает термин косвенное охлаждение воздуха

Косвенные системы охлаждения;

Системы охлаждения генераторов

Во время работы в генераторах возникают потери энергии, вызывающие нагрев его элементов. Хотя КПД генераторов высок и потери составляют всего 1,5-2%, абсолютные потери значительны, что приводит к значительному повышению температуры активной стали, меди и изоляции. При этом предельный нагрев лимитируется изоляцией обмоток.

Синхронные генераторы имеют искусственное охлаждение. Различают системы искусственного охлаждения:

· поверхностное или косвенное;

При поверхностном или косвенном охлаждении охлаждающий газ подается с помощью вентилятора внутрь машины и прогоняется через воздушный зазор и систему вентиляционных каналов. При этом газ не соприкасается с проводниками обмоток, и тепло от них передается охлаждающему газу через изоляцию обмоток, пазовую изоляцию и сталь зубцов, т.е. через значительный «тепловой барьер».

Косвенное охлаждение выполняют воздушным или водородным.

Воздушныесистемы охлаждения могут быть:

При проточном охлаждении воздух забирается извне через очистительные фильтры, прогоняется через машину и выбрасывается наружу. Оно применяется для генераторов небольшой мощности (ТГ – до 2 МВт, ГГ – до 4МВт), так как с воздухом в машину поступает пыль, несмотря на фильтры.

Для крупных генераторов применяют замкнутую систему охлаждения, когда один и тот же объем воздуха циркулирует в машине. Нагретый в машине воздух выходит в камеру горячего воздуха, проходит через воздухоохладитель и через камеру холодного воздуха возвращается в машину. Для восполнения потерь в результате утечек предусмотрен забор воздуха через двойные масляные фильтры в камере холодного воздуха.

Замкнутые системы охлаждения выполняются по двум схемам:

Осевая схема предусматривает прохождение охладителя через зазор между статором и ротором, а также через вентиляционные осевые каналы статора. Недостатком является неравномерность охлаждения обмотки в начале и в конце обмотки по движению воздуха.

Эффективность вентиляции повышается при разделении потока охлаждающего воздуха на несколько струй.

Многоструйная радиальная схема охлаждения предусматривает деление системы вентиляции вертикальными (перпендикулярно валу) плоскостями по секции. В каждую секцию воздух поступает из воздушного зазора или специального осевого канала и проходит через радиальные вентиляционные каналы в отводящие камеры.

Воздушное охлаждение применяется в турбогенераторах до 12 МВт и гидрогенераторах до 150-160 МВт.

Более крупные генераторы и синхронные компенсаторы экономически выгоднее снабжать водородным охлаждением.

Водородные системы охлаждения обеспечивают лучший отвод тепла, так как водород имеет в семь раз большую теплопроводность и в 1,44 раза больший коэффициент теплоотдачи с поверхности. Это позволяет увеличить мощность ТГ на 15-20%, или сберечь при той же мощности на 15-30% активные материалы. Еще более повышается эффективность охлаждения при повышении давления водорода.

За счет водородного охлаждения также:

· снижаются потери на трение ротора;

· более долговечной становится изоляция, так как в среде водорода не образуется озона, ее разрушающего;

· меньше вероятность пожара, так как водород не поддерживает горения.

Наряду с этим водородное охлаждение создает трудности:

· во избежание образования взрывоопасной смеси с воздухом необходима надежная изоляция вентиляционной системы и поддержание повышенного давления;

· корпус генератора должен быть более прочным (больше затраты металла и выше качество сварки);

· стоимость выше на 40%, но эта добавочная стоимость окупается за два-три года.

Источником водорода на ТЭС являются установки электролиза воды. Реже водород поставляют в баллонах.

Для гидрогенераторов водородное охлаждение не применяется, так как большие размеры не позволяют создать надежную изоляцию вентиляционной системы от окружающего воздуха.

Косвенное испарительное охлаждение приточного наружного воздуха в СКВ с доводчиками

М. Г. Тарабанов, директор НИЦ «Инвент», вице-президент НП «АВОК»

В статье рассматривается решение для системы кондиционирования воздуха (СКВ) с косвенным охлаждением, предложенное в проекте высотной башни крупного спортивного комплекса в Москве. Подобное решение может быть реализовано и на любом другом объекте, где применяются центральные СКВ с фэнкойлами или VRV-системами в качестве доводчиков.

Системы двухступенчатого и косвенного испарительного охлаждения были хорошо известны специалистам еще в 1970–1980-е годы [1], однако широкого распространения в общественных зданиях эти системы не получили по трем основным причинам:

– отсутствие кондиционирования воздуха в таких зданиях;

– отсутствие необходимого отечественного высокоэффективного оборудования;

– в силу жесткой зависимости эффективности указанных систем от изменяющихся в широких пределах параметров наружного воздуха.

Сегодня ситуация коренным образом изменилась. Практически все вновь строящиеся или реконструируемые общественные здания оборудуются системами кондиционирования, проектировщики имеют возможность применять, а заказчики приобретать по приемлемым ценам современное высокоэффективное оборудование. Таким образом, можно считать, что первые две причины, препятствующие применению косвенного испарительного охлаждения, устранены и можно было бы ожидать появления интереса к нему. И действительно, уже в наше время много внимания этим системам уделил О. Я. Кокорин [2, 3].

СКВ с косвенным и двухступенчатым испарительным охлаждением классифицируют по пропуску воздуха через градирню (работающие на наружном воздухе; на воздухе, удаляемом из помещений; на смеси наружного и удаляемого воздуха).

Теоретически предельной температурой, до которой можно охладить воздух в СКВ с косвенным охлаждением, является температура точки росы воздуха, подаваемого в градирню, но это требует устройства многоступенчатых систем. Практически в одноступенчатых системах реальным пределом охлаждения является температура мокрого термометра воздуха, подаваемого в градирню.

Расчет таких систем следует выполнять с использованием J-d диаграммы в следующей последовательности.

На J-d диаграмме наносят точки с расчетными параметрами наружного (Н) и внутреннего (В) воздуха. В рассматриваемом примере по заданию на проектирование приняты значения: tн = 30 °С; tв = 24 °С; fв = 50 %.

Для точек Н и В определяем значение температуры мокрого термометра:

Как видно, значение tмн почти на 3 °С выше, чем tмв, следовательно, для большего охлаждения воды, а затем наружного приточного воздуха, целесообразно подавать в градирню воздух, удаляемый вытяжными системами из офисных помещений.

Заметим, что при расчете градирни требуемый расход воздуха может оказаться больше удаляемого из кондиционируемых помещений. В этом случае в градирню надо подавать смесь наружного и удаляемого воздуха и в качестве расчетной принимать температуру мокрого термометра смеси.

Из расчетных компьютерных программ ведущих фирм – производителей градирен находим, что минимальный перепад между конечной температурой воды на выходе из градирни tw1 и температурой мокрого термометра tвм подаваемого в градирню воздуха следует принимать не менее 2 °С, то есть:

Для достижения более глубокого охлаждения воздуха в центральном кондиционере принимают конечную температуру воды на выходе из воздухоохладителя и на входе в градирню tw2 не более чем на 2,5 выше, чем на выходе из градирни, то есть:

Обратим внимание, что от температуры tw2 зависит конечная температура охлаждаемого воздуха и поверхность воздухоохладителя, так как при поперечном течении воздуха и воды конечная температура охлаждаемого воздуха не может быть ниже tw2.

Обычно конечную температуру охлаждаемого воздуха рекомендуется принимать на 1–2 °С выше конечной температуры воды на выходе из воздухоохладителя:

Таким образом, при выполнении требований (1, 2, 3) можно получить зависимость, связывающую температуру мокрого термометра воздуха, подаваемого в градирню, и конечную температуру воздуха на выходе из охладителя:

Заметим, что в примере на рис. 7.14 [3] приняты значения tвм = 19 °С и tw2 – tw1 = 4 °С. Но при таких исходных данных, вместо указанного в примере значения tвк = 23 °С, можно получить конечную температуру воздуха на выходе из воздухоохладителя не ниже 26–27 °С, что делает всю схему бессмысленной при tн = 28,5 °С.

Проектное решение, предложенное для высотной башни спортивного комплекса, рассмотрим на конкретном примере для нижнего технического этажа на отм. +36 м. Принципиальная, она же расчетная, схема СКВ с косвенным испарительным охлаждением показана на рис. 1, а построение процесса на J-d диаграмме – на рис. 2.

Принципиальная и расчетная схема косвенного испарительного охлаждения для кондиционеров одного технического этажа

Системы охлаждения

В процессе эксплуатации генераторов изоляция обмоток постепенно изнашивается. Причиной того является воздействие целого ряда факторов: загрязнение, увлажнение, окисление кислородом воздуха, воздействие электрического поля, динамических нагрузок и т.д. Но главной причиной старения изоляции является её нагрев: чем выше температура нагрева изоляции, тем быстрее она изнашивается, тем меньше срок её службы. Срок службы изоляции зависит от температуры нагрева и регламентируется ГОСТ.

Температура обмотки и стали статора контролируется с помощью температурных индикаторов, в качестве которых используются термосопротивления (обычно медные катушки). Они закладываются заводом изготовителем на дно паза (для измерения температуры стали) и между стержнями (для измерения температуры меди) в местах предполагаемого наибольшего нагрева машины. Показания температуры в этих местах замеряются с помощью логометра, устанавливаемого на тепловом щите турбины.

Температуру нагрева обмотки ротора измеряют косвенно — по методу изменения омического сопротивления обмотки при нагреве (с помощью амперметра и вольтметра в цепи возбуждения).

По способу подачи охлаждающего вещества к обмоткам статора и ротора существуют две системы охлаждения генераторов — косвенное (поверхностное) и непосредственное (форсированное) охлаждение.

При косвенном охлаждении охлаждающий газ (воздух или водород) с помощью вентиляторов, расположенных на роторе, подается внутрь генератора и прогоняется через воздушный зазор и вентиляционные каналы. При этом охлаждающий газ не соприкасается с проводниками обмоток статора и ротора, и тепло, выделяемое ими, передается охлаждающему газу через значительный «тепловой барьер» (изоляция обмоток и сталь зубцов).

При непосредственном охлаждении охлаждающее вещество (газ или жидкость) непосредственно соприкасается с проводниками обмоток генератора, минуя изоляцию и сталь зубцов.

В настоящее время выпускаются турбогенераторы с воздушным, водородным и жидкостным охлаждением.

Воздушное охлаждение. Существуют две системы воздушного охлаждения — проточная и замкнутая.

При проточном охлаждении холодный воздух забирается извне, прогоняется через генератор и затем выбрасывается в машинный зал. Эту систему охлаждения применяют редко и лишь в генераторах небольшой мощности (до 2 МВт), так как в этом случае через генератор проходит воздух, который загрязняет изоляцию обмоток статора и ротора, что в конечном счёте сокращает срок службы генератора.

При замкнутом охлаждении один и тот же объем воздуха циркулирует по замкнутому контуру. Нагретый в генераторе воздух, проходит через водяной воздухоохладитель и через камеру холодного воздуха вновь возвращается в генератор.

Восполнение потерь воздуха в результате утечек проводится в камере холодного воздуха через двойные масляные фильтры.

У генераторов с воздушным охлаждением предусматривается устройство для тушения пожара водой.

В настоящее время выпускают турбогенераторы с замкнутым воздушным охлаждением мощностью до 12 МВт включительно.

В связи с появлением потребности в электростанциях малой и средней мощности, работающих как в составе энергосистем, так и в автономном режиме, в 1990 г. ОАО «Электросила» разработало три серии турбогенераторов нового поколения с воздушным охлаждением:

• Серия ТА (1,5—23 МВт) — с косвенным воздушным охлаждением обмоток ротора и статора и непосредственным охлаждением сердечника статора.

• Серия ТФ (18—160 МВт) — с непосредственным охлаждением обмотки ротора и сердечника статора и косвенным охлаждением обмотки статора.

• Серия ТЗФ (50—165 МВт) — с воздушным охлаждением по трехконтурной схеме.

Генераторы серии ТФ предназначены для замены устаревших генераторов ТВ, ТВФ с водородным охлаждением, выработавших свой срок, а также, в первую очередь, для газовых турбин.

Турбогенераторы серии ТЗФ являются дальнейшим развитием серии ТФ. Применяемая в них трехконтурная схема отличается повышенной эффективностью. Улучшенные характеристики, повышенное значение КПД, надёжность и перегрузочная способность турбогенераторов достигается за счёт разделения потоков воздуха, охлаждающего статор и ротор. Исключение их взаимного отрицательного влияния позволяет снизить нагрев активных и конструктивных частей генератора. Применение встроенных центробежных вентиляторов со специальными направляющими и спрямляющими аппаратами позволило снизить потери в вентиляторах и повысить КПД генераторов.

Косвенное водородное охлаждение. Генераторы с поверхностным водородным охлаждением имеют такую же систему вентиляции, как и при воздушном охлаждении, но вместо воздуха в генераторе циркулирует водород. Водородное охлаждение значительно эффективнее воздушного, поэтому оно применяется в настоящее время во всех турбогенераторах, начиная с мощности 30 МВт.

Как охлаждающий газ, водород имеет по сравнению с воздухом ряд существенных преимуществ:

• теплоёмкость его более чем в 14 раз выше теплоемкости воздуха, что обеспечивает более высокий коэффициент теплопередачи от нагретой поверхности (обмоток и активной стали) к охлаждающему газу;

• водород имеет меньшую плотность по сравнению с воздухом, что позволяет уменьшить вентиляционные потери в 8—10 раз, КПД генератора при этом возрастает на 0,8—1,0 %;

• в среде водорода отсутствует окисление изоляции обмоток, что увеличивает срок ее службы;

• водород не поддерживает горения, следовательно в генераторах с водородным охлаждением можно отказаться от устройств пожаротушения.

Главным недостатком водородного охлаждения является то, что водород в смеси с воздухом (от 5 до 75 %), образует взрывоопасную смесь. Поэтому у машин с водородным охлаждением должна быть обеспечена высокая газоплотность корпуса и уплотнение торцевых щитов.

Стремление обеспечить безопасность технологии привело к намерениям в будущем отказаться от производства и эксплуатации турбогенераторов с водородным охлаждением. Однако это возможно лишь при появлении определенных организационных и технико-экономических условий.

Непосредственное водородное охлаждение.Еще больший эффект по сравнению с косвенным водородным охлаждением дает непосредственное или, как его иногда называют, форсированное водородное охлаждение, когда водород подается внутрь полых проводников ротора

Первоначально форсированное водородное охлаждение было применено для ротора, который в отношении нагрева является наиболее напряженной частью генератора. При этом имеются два способа охлаждения проводников обмотки ротора.

В первом способе (аксиальное охлаждение) проводники обмотки ротора имеют корытообразную форму и образуют прямоугольные вентиляционные каналы, в которые и поступает охлаждающий газ.

Во втором способе (многоструйное радиальное охлаждение) охлаждающий газ забирается из зазора с последующим выбросом уже нагретого газа обратно в зазор по принципу самовентиляции.

Непосредственное жидкостное охлаждение. В этом случае в качестве охлаждающих жидкостей применяют дистиллированную воду или масло, которые обладают более высокой теплоотводящей способностью по сравнению с водородом и, следовательно, позволяют еще больше увеличить единичные мощности генераторов при сохранении предельных размеров. Также необходимо отметить, что такой вид водяного охлаждения пожаро- и взрывобезопасен.

Обмотка статора выполняется из полых медных стержней прямоугольного сечения, по которым циркулирует вода.

Непосредственное охлаждение водой обмоток статора турбогенераторов позволяет увеличить единичную мощность при тех же габаритах. Дистиллированная вода, применяемая для охлаждения, подаётся в полые медные проводники, заложенные в пазы статора с помощью гибких фторопластовых шлангов. Охлаждение обмоток ротора и активной стали про­изводится водородом так же, как у турбогенераторов серии ТГВ. Водородно-водяное охлаждение имеют турбогенераторы ТВВ-500, ТВВ-800, ТВВ-1000 и ТВВ-1200. Водяное охлаждение обмотки статора применяется в мощных гидрогенераторах типа СВФ. Обмотка ротора и активная сталь имеют непосредственное охлаждение воздухом. Водородное охлаждение в гидрогенераторах не применяется ввиду больших размеров ротора и трудностей гер­метизации корпуса генератора.

С целью дальнейшего улучшения системы охлаждения и сокращения размеров турбогенераторов разработано водяное охлаждение статора и ротора. Все гидравлические соединения выполнены с одного торца — со стороны турбины.

Выполнение непосредственного (форсированного) охлаждения обмотки возбуждения турбогенератора связано с определенными трудностями, особенно в части подвода воды к вращающемуся ротору.

Сведения о применяемых системах охлаждения в турбогенераторах различного типа приведена в таблице 4.1.

Что означает термин косвенное охлаждение воздуха. Центральные системы кондиционирования воздуха в зданиях стр.97

ЧТО ТАКОЕ ИСПАРИТЕЛЬНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ?

Испарительное охлаждение лежит в основе одной из самых первых придуманных человеком систем охлаждения пространства, где охлаждение воздуха происходит за счет естественного испарения воды. Данное явление очень распространено и встречается повсеместно: одним из примеров может быть ощущение холода, которое вы испытываете, когда вода испаряется с поверхности вашего тела под воздействием ветра. То же самое происходит и с воздухом, в котором распыляется вода: поскольку данный процесс происходит без внешнего источника энергии (именно это и означает слово «адиабатический»), тепло, необходимое для испарения воды, берется из воздуха, который, соответственно, становится холоднее.

Использование такого способа охлаждения в современных системах кондиционирования обеспечивает высокую холодопроизводительность при низком электропотреблении, поскольку в этом случае электричество расходуется только для поддержания процесса испарения воды. В то же время в качестве охладителя вместо химических составов используется обычная вода, что делает испарительное охлаждение более выгодным экономически и не наносит вреда экологии.

ВИДЫ ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Существует два основных способа испарительного охлаждения — прямое и косвенное.

Прямое испарительное охлаждение

Прямое испарительное охлаждение – это процесс снижения температуры воздуха в помещении с помощью его непосредственного увлажнения. Другими словами, за счет испарения распыленной воды происходит охлаждение окружающего воздуха. При этом раздача влаги осуществляется либо непосредственно в помещении с помощью промышленных увлажнителей и форсунок, либо за счет насыщения приточного воздуха влагой и его охлаждения в секции вентиляционной установки.

Следует заметить, что в условиях прямого испарительного охлаждения неизбежно значительное повышение влажности приточного воздуха внутри помещения, поэтому для оценки применимости данного способа рекомендуется брать за основу формулу, известную как «показатель температуры и дискомфорта». По формуле вычисляется комфортная температура в градусах Цельсия с учетом влажности и показаний температуры по сухому термометру (таблица 1). Забегая вперед, отметим, что система прямого испарительного охлаждения применяется только в тех случаях, когда уличный воздух в летний период имеет высокие значения температуры по сухому термометру и низкий абсолютный уровень влажности.

Косвенное испарительное охлаждение

Для повышения эффективности испарительного охлаждения при высокой влажности уличного воздуха рекомендуется сочетать испарительное охлаждение с рекуперацией тепла. Данная технология известна как «косвенное испарительное охлаждение» и подходит практически для любой страны мира, включая страны с очень влажным климатом.

Общая схема работы приточно-вентиляционной системы с рекуперацией заключается в том, что горячий приточный воздух, проходя через специальную теплообменную кассету, охлаждается за счет прохладного воздуха, удаляемого из помещения. Принцип работы косвенного испарительного охлаждения заключается в установке системы адиабатического увлажнения в вытяжном канале приточно-вытяжных центральных кондиционеров, с последующей передачей холода через рекуператор приточному воздуху.

Как показано на примере, за счет использования пластинчатого рекуператора уличный воздух в системе вентиляции охлаждается на 6 °С. Применение испарительного охлаждения вытяжного воздуха увеличит разность температур с 6°C до 10°C без роста потребления электроэнергии и уровня влажности в помещении. Применение косвенного испарительного охлаждения эффективно при высоких теплопритоках, например в офисных и торговых центрах, ЦОДах, производственных помещениях и т.д.

Система косвенного охлаждения с применением адиабатического увлажнителя CAREL серии humiFog:

Адиабатическое охлаждение воздуха в современном ЦОДе

Один из действенных способов повысить эффективность использования энергии в ЦОДе – применить адиабатическое охлаждение воздуха, в основе которого лежат уникальные свойства воды.

Как известно, для оценки эффективности использования энергии в ЦОДах применяют показатель PUE (Power Usage Effectiveness) – отношение общего энергопотребления к энергопотреблению ИТ-оборудования дата-центра. Существует и обратный показатель – DCE (Data Center Efficiency). Типовыми считаются значения PUE от 1,5 до 2,0; последнее означает, что на ИТ-оборудование расходуется только 50% потребляемой энергии (DCE = 0,5). В случае традиционных систем механического охлаждения с использованием специализированных кондиционеров CRAC (Computer Room Air Conditioner) на них обычно приходится примерно 35–40% общего энергопотребления.

Но есть подход, позволяющий гораздо более эффективно использовать энергию в ЦОДе, – это адиабатическое охлаждение воздуха.

Адиабатическое охлаждение обусловлено уникальными свойствами воды, которая имеет одно из наибольших среди жидкостей значение скрытой теплоты парообразования (584,8 ккал/кг). Принцип его состоит в распылении воды в виде мельчайших капель – с энергетической точки зрения это значительно эффективнее механического охлаждения (тот же принцип встречается и в природных явлениях). В адиабатических условиях, в которых общее энергосодержание среды (выражаемое энтальпией) остается неизменным, при испарении 1 л воды в час 680 Вт (584,8/0,86, где 0,86 – переводной коэффициент ккал/Вт) явного тепла, содержащегося в воздухе и характеризуемого его температурой, переходит в скрытое тепло, содержащееся в образующихся парах воды. При использовании увлажнителей воздуха распылительного типа затраты внешней энергии сравнительно невелики, их типовое значение составляет всего 4 Вт на 1 л распыляемой воды, что обусловлено относительно небольшим значением поверхностного натяжения воды. Таким образом, эффективность процесса адиабатического охлаждения в целом характеризуется отношением 680/4 = 170.

Прямое и косвенное охлаждение

Различают два способа адиабатического охлаждения: прямое DEC (Direct Evaporative Cooling) и косвенное IEC (Indirect Evaporative Cooling); схема их конструктивной реализации показана на рис. 1. Прямое охлаждение осуществляется путем распыления воды на стороне притока. Охлажденный за счет испарения взвешенных в воздухе капелек воды приточный воздух подается непосредственно во внутренний объем обслуживаемого объекта. При косвенном же охлаждении вода распыляется на стороне вытяжки. Охлажденный воздух поступает в пластинчатый теплообменник, где с эффективностью примерно 65% происходит обмен явным теплом без передачи скрытого тепла, сосредоточенного в парах воды, которые образуются за счет испарения распыляемой воды на вытяжке.

Условия использования

Оба способа имеют определенные ограничения в использовании в зависимости от тепло-влажностных характеристик атмосферного воздуха. При относительно низких температурах и небольшой влажности атмосферного воздуха прямое адиабатическое охлаждение DEC существенно расширяет возможности популярного способа свободного охлаждения, или фрикулинга (FC), осуществляемого без распыления воды как на притоке, так и на вытяжке. Фрикулинг возможен при условии, что температура атмосферного воздуха не превышает температуры внутри обслуживаемого объекта. В случае DEC за счет адиабатического испарения распыляемой воды температура воздуха на притоке дополнительно понижается по отношению к температуре атмосферного воздуха. Таким образом, обеспечивается естественное охлаждение, без применения механического, при температурах атмосферного воздуха, несколько превышающих температуру внутри обслуживаемого объекта. Однако при этом существует ограничение, связанное с насыщением воздуха парами воды. Сопутствующее этому увеличение энтальпии не должно превышать значений, отвечающих требуемым значениям температуры и относительной влажности внутри обслуживаемого объекта.

В противоположность этому адиабатическое охлаждение IEC возможно только тогда, когда температура воздуха и его энтальпия внутри обслуживаемого объекта ниже температуры и энтальпии атмосферного воздуха.

Следует также иметь в виду, что фрикулинг помимо указанного выше температурного ограничения возможен только при условии, что абсолютная влажность (влагосодержание) атмосферного воздуха не превышает значения, соответствующего требуемым значениям температуры и относительной влажности внутри обслуживаемого объекта.

Отсюда на долю механического охлаждения (Mechanical Cooling, MC) остается лишь такое сочетание тепло-влажностных характеристик атмосферного воздуха, когда одновременно и его температура, и абсолютная влажность превышают значения, соответствующие требуемым значениям температуры и относительной влажности внутри обслуживаемого объекта.

Оптимальные значения температуры и относительной влажности в ЦОДах задаются рекомендациями ASHRAE TC 9.9 (редакция 2008 г.) и составляют соответственно 230°С и 60%. На рис. 2 представлена i-d-диаграмма, отражающая перечисленные выше ограничения с учетом этих значений, на которой четко видны области преимущественного использования различных методов охлаждения ЦОДов.

Сравнительный анализ энергопотребления

Мы провели сравнительную оценку энергопотребления при использовании различных методов охлаждения ЦОДов (результаты этих расчетов сведены в таблицу). При этом предполагалось, что кондиционеры CRAC, используемые в системе механического охлаждения, имеют значение холодильного коэффициента COP (Coefficient of Performance, характеризует отношение холодопроизводительности к потребляемой мощности), равное 2,8, как у большинства моделей присутствующих на рынке устройств. Энергопотребление используемых в системах водоподготовки установок обратного осмоса (Reverse Osmos, RO) принято равным 2,4 вт/(л/ч), что соответствует типовым значениям.

В качестве примеров ЦОДов, где успешно используется адиабатическое охлаждение, можно назвать HP Wynyard Park (Миддлсбро, Великобритания; действует с апреля 2009 г., достигнуто значение PUE 1,2) и дата-центр Fujitsu (Нюрнберг, Германия; действует с февраля 2010 г., достигнуто значение PUE 1,25). В обоих случаях снижение энергозатрат на нужды систем охлаждения ЦОДа составило около 95% (т.е. фактические затраты составляют порядка 5% от имеющих место при механическом охлаждении), что в первом примере обеспечило годовую экономию в $4,16 млн. И эти цифры говорят сами за себя.

Что означает термин косвенное охлаждение воздуха. Устройство для двухступенчатого испарительного охлаждения воздуха

Изобретение относится к технике вентиляции и кондяиион1фования воздуха. Цель изобретения — повьшение глубины охлаждения основного потока воздуха и снижение энергетических затрат. Орошаемые водой теплообменники (Т) 1 и 2 косвенно-испарительного и прямого испарительного охлалсдения воздуха последовательно расположены по ходу воздуха. Т 1 имеет каналы 3, 4 общего и вспомогательного потоков воздуха. Между Т 1 и 2 расположена камера 5 разделения воздушных потоков с перепускным каналом 6 и размещенным в нем per TiHpyeMbiM клапаном 7. Нагнетатель 8 с приводом 9 сообщен входом 10 с атмосферой, а выходом 11 — с каналами 3обп(его потока воздуха Клапан 7 через блок управления подключен к датчику т-ры воздуха в помещении Каналы 4вспомогательного потока воздуха сообщены выходом 12 с атмосферой, а Т 2 выходом 13 основного потока воздуха — с помещением. Канал 6 подключен к каналам 4, а привод 9 имеет регулятор 14 частоты вращения, подключенный к блоку управления. При необходимости уменьшения холодопроизводительности устройства по сигналу датчика т-ры воздуха в помещении через блок управления частично прикрьшается клапан 7, и с использоват1ем регулятора 14 пон гжaeтcя число оборотов нагнетателя с обеспечением пропорционального снижения расхода общего потока воздуха на величину уменьшения расхода вспомогательного потока воздуха. 1 ил. (Л to о 00 to

РЕСПУБЛИК (51)4 F 24 F 5 00

К А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1) 4 166558/29-06 (22) 25.12.86 (46) 30.08.88. Вю.t, !! 32 (71) Московский текстильный институт (72) О.Я. Кокорин, М.l0, Каплунов и С.В. Нефелов (53) 697.94(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

263102, кл. F ?4 Г 5/00, 1970. (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ДВУХСТУПЕНЧАТОГО

ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗДУХА (57) Изобретение относится к технике вентиляции и кондиционирования воздуха. Цель изобретения — повышение глубины охлаждения основного потока воздуха и снижение энергетических затрат.

Орошаемые водой теплообменники (Т) 1 и 2 косвенно-испарительного и прямого испарительного охлаждения воздуха последовательно расположены по ходу воздуха. Т 1 имеет каналы 3, 4 общего и вспомогательного потоков воздуха, Между Т 1 и 2 расположена камера 5 разделения воздушных потоков с пере„„SU„„1420312 д1. пускным каналом 6 и размещенным в нем регулируемым клапаном 7. Нагнетатель

8 с приводом 9 сообщен входом 10 с атмосферой, а выходом 11 — с каналами

3 общего потока воздуха. Клапан 7 через блок управления подключен к датчику т-ры воздуха в помещении. Каналы

4 вспомогательного потока воздуха сообщены выходом 12 с атмосферой, а Т 2 выходом 13 ос новного потока воздуха с помещением. Канал 6 подключен к каналам 4, а привод 9 имеет регулятор

14 частоты вращения, подключенный к блоку управления. При необходимости уменьшения холодопроизводительности устройства по сигналу датчика т-ры воздуха в помещении через блок управления частично прикрывается клапан 7, и с использованием регулятора 14 понижается число оборотов нагнетателя с обеспечением пропорционального снижения расхода общего потока воздуха на величину уменьшения расхода вспомогательного потока воздуха. 1 ил.

Изобретение относиуся к технике вентиляции и кондиционирования воздуха.

Целью изобретения является повыше5 ние глубины охлаждения основного потока воздуха и снижение энергетических затрат.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для двухступенчатого испарительного охлаждения воздуха. устройство для двухступенчатого испарительногo охлаждения воздуха содержит последовательно расположен- 15 ные по ходу воздуха орошаемые водой теплообменники 1 и 2 косвенно-испарительного охлаждения воздуха, первый чз которых имеет каналы 3 и 4 общег о и вспомогательного потоков воздуха. 20

Между теплообмснгнгками 1 и 2 расположена камера 5 1 лэделения воздушных потоков с перег ускным каналом 6 и размещенным в нем регулируемым кллгыном 7. Нлгнетлтель 8 с. приводом

9 сообщен входом 10 с атмосферой, л выходом 11 — с каналами 3 общего потокл ltna;ty;:;3. регулируемый клапан 7 через блок управления подклкгчен к длтчику температуры воздуха в помещении (HP показан) . Каналы 4 вспомогательного потока воздуха сообщены выходом

12 с атмосферой, а теплообменник 2 прямого исплрительного охлаждения воздуха выходом 13 основного потока воздуха — с пог1ещенггем. Перепускной канал 6 подклго.ген к клнллам 4 г3спг могательногo потлгсл воздухл, à привод 9 нагнетлтеля 8 имеет регул»тор 14 глстоты врлщени», подк ггочеггный к блоку 4О управления (не пока:3лн? . устройство.г -» д»ухступенчатого испарительного охллждени» l303духл и;ботает следующим образом.

Наружный воздух через вход 10 и 3- 45 ступает в гглгнетлтель 8 и через выход 11 ttartteTлется в каналы 3 общего потока воздуха теплообменникл косвенно-испарительного охлаждения. При пРохождении воздуха в каналах 3 ilpo исходит понижение его энтальпии ttpta постоянном вллгосодержанпи, после чего общий поток воздуха поступает в камеру 5 р л эд ел ения воздушных пс т ок ов.

Из камеры 5 часть предварительно охлажденного воздуха в вггде вспомогательного потока воздуха через перепускной канал 6 поступает в орошаемые сверху каналы 4 вспомогательного потока воэдуха, расположенные в теплообменник е 1 перпендикуляр но напр авл ению общего потока воздуха, В каналах 4 происходит испарительное охлаждение сте-, каемой вниз по стенкам каналов 4 пленки воды и вместе с тем охлаждение проходящего по каналам 3 общего потока воздуха.

Увплжненггый и повысивший свою энтальITHIt3 вспомогательный поток воздуха удаляется через выход 12 в атмосферу или может быть использован, например, для вентиляции вспомогательных помещений или охлаждения строится ьных огражденийй зданий. Ос н овной поток во здуха поступает из камеры 5 разделения воздушных потоков!3 теплообменник 2 прямого испарительного охлаждения, где воздух дополг3ггтельно охлаждается и унллжняется при постоянной энтальппи и одновременно обеспьливается, после чего обрлботаннь. и основной поток воздуха через выход 13 подается в псмещение. При необходимости уменьtttc!tttIt Ttoëoltoïðоиэводительности устро tet ITT по соответствующему сигналу дат икл температуры воздуха в помещении через блок управления (не показан) члст гчно прикрывается рег улиру- ° емый кллплн 7, что приводит к уменьttteI«t о расхода вспомогательного потока воздуха и снижению степени охлаждепи» общего потока воздуха в теплообменнике 1 косвенно-испаритепьного охлаждения. Одновременно с прикрытием

Р. гys!Itpyentoro к:глплнл 7 с испольэоваItItett рег улятора 14 глстоты вращения!

tot:;ãêëåтся число oборотов нлгнетлтеля 8 с обеспечением пропорционального.пш tt;t» расхода общего потока воздувели и:Itó уг:t нг»ггеttttя рлcxода

»еп..tc1t ttãp!I I ного пот кл воздуха.

1 срмуллиэобретения у.тройствс; для двухс гуггенчлтого исплрительного охлаждения воздуха, содержлщее i ос.гегго»л г егьпо p,lñ!TOIToженные по ходу воздуха орошаемые!30 пой т епл ообмон ники косвенно-ис гглрительногo и прямого исплрительногo ох лаждения воздуха, первый иэ которых имеет каналы общего и вспомоглтельного потоков воздуха, рлсположенную между теплообменниклми камеру ра зделени» воздушных потоков с перепускным каналом и рлзмещепным в нем регу1 ь яр уемым клапаном, наг вета тел ь с приводом, сообщеItttt ttt г3х

Составитель М. Ращепкин

Техред М.Ходанич Корректор С. Шекмар

Редактор М. Циткина

Тираж 663 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 рой, а выходом — с каналами общего потока воздуха, причем регулируемый клапан через блок управления подключен к датчику температуры воздуха в помещении и каналы вспомогательного потока воздуха сообщены с атмосферой, а теплообменник прямого испарительного охлаждения — с помещением, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения глубины охлаждения основного потока воздуха и снижения энергетических затрат, перепускной канал подключен к каналам вспомогательного потока воздуха, а привод нагнетатепя снабжен регулятором частоты вращения, подключенным к блоку управления.

Для помещений с большими избытками явного тепла, где требуется поддержание высокой влажности внутреннего воздуха, применяются системы кондиционирования воздуха, использующие принцип косвенного испарительного охлаждения.

Схема состоит из системы обработки основного потока воздуха и системы испарительного охлаждения (рис 3.3. рис. 3.4). Для охлаждения воды могут использоваться оросительные камеры кондиционеров или другие контактные аппараты, брызгальные бассейны, градирни и другие.

Вода, охлажденная испарением в потоке воздуха, с температурой, поступает в поверхностный теплообменник – воздухоохладитель кондиционера основного протока воздуха, где воздух изменяет свое состояние от значений до значений (т.), температура воды при этом повышается до. Нагревшаяся вода поступает в кон тактный аппарат, где охлаждается путем испарения до температуры и цикл повторяется вновь. Воздух, проходящий через контактный аппарат, изменяет свое состояние от параметров до параметров (т.). Приточный воздух, ассимилируя тепло и влагу, изменяет свои параметры до состояния т., а затем до состояния.

Рис.3.3. Схема косвенного испарительного охлаждения

1-теплообменник-воздухоохладитель; 2- контактный аппарат

Рис.3.4. диаграмма косвенного испарительного охлаждения

Линия — прямое испарительное охлаждение.

Если в помещении избытки тепла составляют, то при косвенном испарительном охлаждении расход приточного воздуха составит

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector