Фото 1
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
Для обслуживания номеров гостиниц в странах Европы широко применяются системы кондиционирования воздуха (СКВ) с установкой под окнами эжекционных доводчиков (ДЭ). Например, на фото 1 показана иллюстрация гостиницы «Дунай Интерконтиненталь» (город Будапешт), в номерах которой под окнами смонтированы ДЭ. Принцип работы ДЭ показан на рис. 1.
От центрального кондиционера по системе воздуховодов подготовленный приточный наружный воздух поступает в первичную камеру ДЭ 1 в количестве санитарной нормы для обитаемой комнаты гостиничного номера. Санитарная норма приточного наружного воздуха выходит из сопел 2 и через оребрения теплообменника 3 эжектирует из обитаемой зоны номера внутренний воздух 4. Температура воздуха в номере контролируется датчиком, который имеет импульсную связь с автоматическими клапанами на трубопроводах подачи в теплообменник 3 горячей или холодной воды. В холодный период года в номере поддерживается комфортная температура воздуха tв от 20 до 22 °C.
При tв = 20 °C в теплообменник 3 подается расчетный расход горячей воды. При достижении температуры tв 22 °C автоматический клапан закрывает поступление в теплообменник 3 горячей воды. При дальнейшем возрастании tв до 23 °C датчик контроля температуры воздуха подает команду на начало поступления в теплообменник 3 холодной воды.
При возрастании температуры tв до 25 °C в теплообменник 3 поступает расчетный расход холодной воды. Жильцы номеров могут сами настраивать датчик на желаемую температуру внутреннего воздуха tв в обитаемой комнате.
Смесь приточного наружного и эжектируемого внутреннего воздуха через приточную решетку эжекционного доводчика 5 поступает в обслуживаемое помещение. Вытяжка загазованного и влажного воздуха осуществляется из верхней зоны санузла, располагаемого рядом с входным тамбуром в номер.
В холодном климате большинства районов России энергетически целесообразно использовать теплоту вытяжного воздуха для нагрева санитарной нормы приточного наружного воздуха. Поэтому предлагается энергосберегающая система СКВ с двухступенчатой рекуперацией тепла вытяжного воздуха, принципиальная схема которой для обслуживания номеров гостиниц показана на рис. 2.
В центральном приточном агрегате готовится суммарный расход приточного наружного воздуха ΣLпн, который очищается в фильтре 6 и нагревается от теплоты выбросного вытяжного воздуха ΣLу в двух ступенях рекуперации. В первой ступени рекуперации наружный воздух нагревается в теплоотдающем теплообменнике 7, в трубки которого от работы насоса (на рис. 3 не показан) поступает антифриз, нагретый в трубках теплообменника 8, где охлаждается и осушается влажный теплый вытяжной воздух ΣLу, забираемый вытяжным вентилятором 12 из санузлов гостиничных номеров. В расчетных условиях, благодаря утилизации теплоты вытяжного воздуха в теплоизвлекающем теплообменнике 8, приточный воздух в теплоотдающем теплообменнике 7 нагревается на 22 °C.
Во второй ступени рекуперации, от работы компрессора (на рис. 2 не показан), между теплообменниками 9 и 10 циркулирует рабочий агент (обычно фреон). В режиме нагрева приточного наружного воздуха ΣLпн, в теплообменник 9 компрессором нагнетаются горячие пары фреона. При прохождении со стороны оребрения трубок теплообменника 9 холодного воздуха происходит охлаждение в трубках фреона и переход его паров в жидкое состояние. При охлаждении и конденсации фреона в трубках теплообменника 9 температура приточного наружного воздуха со стороны оребрения трубок повышается на 14 °C. Жидкий фреон с помощью компрессора через терморегулирующее автоматическое устройство (не показан), поступает в трубки теплообменника 10 при низком давлении. Это обуславливает кипение фреона в трубках теплообменника 10 и дальнейшее охлаждение и осушение вытяжного воздуха.
Охлажденный и осушенный вытяжной воздух Lу посредством работы вентилятора 12 выбрасывается в атмосферу, а нагретый приточный наружный воздух Lпн по присоединительным воздуховодам 1 поступает в ДЭ.
Отличительной особенностью применения ДЭ под окном номера в гостинице по схеме на рис. 2 по сравнению со схемой на рис. 1, является эжекция внутреннего воздуха из верхней зоны номера с его спуском по поверхности остекления окна. Под потолком в номере зимой воздух имеет температуру до 24 °C и его эжекция в ДЭ по поверхности холодного остекления окна обеспечивает нагрев холодного стекла. Это исключает обмерзание и обеспечивает снижение отрицательной радиации от поверхности остекления зимой, что улучшает тепловую комфортность людей в номере.
Второй отличительной особенностью является поступление приточного воздуха от ДЭ непосредственно в зону обитания людей. От людей, отделочных материалов и бытового оборудования выделяются тепло, водяные пары, вредные газы и запахи, которые имеют температуру выше tв. Поэтому эти вредные выделения поднимаются под потолок и через вытяжное отверстие в санузле удаляются от работы вытяжного вентилятора 12.
При традиционной схеме вентиляции, когда приточный воздух поступает в обитаемое пространство гостиничного номера из верхней зоны помещения, происходит вовлечение приточной струей поднимающихся вверх вредных выделений и возвращение до 60 % этих «вредностей» обратно в зону обитания людей. Такая организация воздухообмена значительно ухудшает санитарно-гигиенические качества воздушной среды в зоне нахождения людей.
В схеме на рис. 2 приточный воздух вытесняет «вредности» под потолок, что отвечает наиболее качественной, по санитарно-гигиеническим требованиям, схеме «вытесняющей вентиляции». В летний период года приточный наружный воздух Lпн нужно охлаждать и осушать. В этом режиме насос первой ступени рекуперации останавливается и прекращает циркуляцию антифриза через теплообменники 7 и 8.
Во второй ступени рекуперации автоматический четырехходовой вентиль (на схеме рис. 2 не показан) переключает направление движения фреона. Первоначально компрессор нагнетает горячие пары в трубки теплообменника 10. Проходящий со стороны оребрения трубок теплообменника 10 вытяжной воздух Lу обеспечивает отвод теплоты конденсации фреона. Жидкий фреон через терморегулирующее устройство поступает в трубки теплообменника 9. При кипении фреона в трубках теплообменника 9, проходящий со стороны оребрения приточный воздух Lпн охлаждается и осушается. Изменением числа оборотов электродвигателя компрессора достигается требуемое охлаждение приточного воздуха и снижение суточных расходов электроэнергии на поддержание комфортного микроклимата в гостиничном номере.
В отечественной практике получили применение местно-центральные СКВ с вентиляторными доводчиками-фанкойлами. На рис. 3 представлена принципиальная схема такой СКВ.
За подвесным потолком коридора смонтирован приточный воздуховод 1. От него через отвод, глушитель и регулятор расхода 3, санитарная норма приготовленного приточного наружного воздуха через приточную камеру 6 поступает к приточной решетке, расположенной под потолком жилой комнаты гостиничного номера. За подвесным потолком входного тамбура смонтирован вентиляторный доводчик-фанкойл 4. Через решетку 5 рециркуляционный воздух из тамбура забирается в фанкойл 4. В последнем имеется теплообменник, который по двухтрубной схеме соединен трубопроводами с источником снабжения горячей водой с температурным перепадом 80–65 °C. Работа фанкойла 4 обеспечивает воздушное отопление номера. Для устранения обмерзания и отрицательной радиации от остекления окон в их нижней части установлены электроконвекторы 11.
Вытяжка загазованного, отепленного, влажного воздуха осуществляется через вытяжное устройство по отводу 9, присоединенному к магистральному вытяжному воздуховоду 10. Для экономии электроэнергии в проекте принято, что вытяжка начинает работать только с включением освещения санузла. Из-за подобного «периодического» режима работы вытяжки вредные выделения в таких помещениях будут накапливаться и попадать непосредственно на рециркуляцию в фанкойл.
Расположение рециркуляционной решетки 5 в подвесном потолке тамбура, напротив двери в санузел, создает условия, при которых большую часть времени суток в фанкойл 4 забирается на рециркуляцию загрязненный и влажный воздух из санузла 7. Это приводит к значительному ухудшению санитарно-гигиенических качеств приточного воздуха, поступающего в жилую комнату гостиничного номера.
Снабжение теплообменников фанкойлов 4 осуществляется по четырехтрубной схеме. В переходный период года номера на облученном солнцем фасаде гостиницы нуждаются в охлаждении. В теплообменники фанкойлов 4 этих номеров поступает холодная вода и охлаждается рециркуляционный воздух.
В номерах со стороны фасадов, находящихся в тени, требуется отопление, что достигается поступлением в теплообменник фанкойлов 4 горячей воды. В табл. 4 [1] на стр. 20 приведены удельные показатели расхода тепла и холода в СКВ гостиницы. В каждый номер общей площадью 40 м2 подается 100 м3/ч приточного наружного воздуха. На расчетный нагрев этого воздуха до tв = 20 °C (климат Москвы, при tнх = –28 °C) требуется Qт.пн = 100 × (20 + 28)/3,6 = 1733 Вт.
На СКВ по данным табл. 4 [1] расходуется тепла 84 Вт/м2, что на номер площадью 40 м2 составит Qт.СКВ = 3360 Вт. Эти расчеты показывают, что в проекте СКВ нет энергосберегающих мероприятий. В предлагаемом нами варианте, с применением в номерах эжекционных доводчиков (ДЭ) и использованием в СКВ схемы с двухступенчатой рекуперацией тепла вытяжного воздуха, в номера к ДЭ будет поступать приточный наружный воздух, нагретый с tнх = –28 °C до tпн = 8 °C. Расход тепла в ДЭ на догрев воздуха до tв = 20 °C составит Qт.предл = 100 × (20 – 8)/3,6 = 407 Вт.
По сравнению с традиционной схемой СКВ для гостиниц, описанной в статье, расход тепла на нагрев санитарной нормы приточного наружного воздуха в СКВ с ДЭ по предлагаемой схеме понизился в 1733/407 = 4,3 раза.
Дополнительным преимуществом СКВ по предлагаемой схеме является поступление приточного воздуха в зону обитания людей в номере и исключение возможности смешения приточного воздуха с загазованным и влажным воздухом из санузла, как это имеет место в схеме СКВ по рис. 3. Кроме этого, в теплый период года температура и энтальпия вытяжного воздуха, удаляемого вытяжной вентиляцией, будет значительно выше чем tв = 25 °C. Это обеспечивает до 40 % снижение расхода холода на отведение расчетных теплопритоков в номерах гостиниц.
1. Flakt. Catalogue 84. Air Conditioning Systems for Hotels
