Необходимое теплоиспользование достаточно просто решается посредством двух теплообменников: теплоизвлекающего на вытяжном воздухе и теплоотдающего в приточной установке, которые соединяются трубопроводами по перекрестноточной схеме со смонтированными на них насосом и герметичным расширительным бачком. Трубопроводы и теплообменники заполняются антифризом с температурой замерзания -40 °C, при которой исключается замерзание теплоносителя. Теплообменники представляют собой типовые компактные изделия, которые при небольшой толщине позволяют беспрепятственно «вписывать» их в любую конструкцию на месте (рис. 1).
Благотворное проявление ночной прохлады использовалось еще в древние времена. В настоящее время использование природной ночной прохлады осуществляется по современным индустриальным технологиям. Существующая система отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВК) офисного здания на 40 помещений с системой кондиционирования на ночном охлаждении, при котором температура воздуха в помещении определяется теплообменом с поверхностью внутренних строительных конструкций, мебели, служебного оборудования. Снижение температуры на этих поверхностях в жаркие дни рекомендуется осуществлять ночным охлаждением на основе испарительного охлаждения подаваемого наружного приточного воздуха, и с применением его для аккумуляции вещества с фазопереходом для дальнейшего дневного использования.
Среди более затратных методов охлаждения природным холодом можно отметить использование слоев грунта, климатических балок, закладных змеевиков с охлаждением водой, включая артезианскую. Отметим подтверждаемую расчетам эффективность железобетонных балок, пола и потолка толщиной 0,3 м и массой 8400 кг. Представляет интерес использование подвальных коридоров и помещений, последнее — с корректировкой вентиляционных отверстий в стенах, с учетом их повышенной энергоемкости и выполнения функций вспомогательного назначения.
Отмеченное выше использование ночного холода с аккумуляцией его на внутренних поверхностях в помещениях можно отметить как первую ступень (ступень I) ночного охлаждения. Далее рассматривается основная вторая ступень (ступень II) ночного охлаждения на основе аккумуляции фазовой теплоты перехода (АТП или АФП) использующим аккумуляцию теплоты плавления и кристаллизации рабочего вещества с проявлением повышенной энергоемкости. Секция АТП устраивается дополнительно за секцией адиабатного увлажнения или, как показано на рис. 1, в освобождаемом выше или ниже в располагаемом помещении с подводкой туда воздуховодов: входного от секции адиабатного увлажнения и выходного к основному вентилятору. На вытяжном воздуховоде для преодоления дополнительного сопротивления может устанавливаться дополнительный осевой вентилятор (показано пунктиром), причем в некоторых случаях для этого увеличивается частота вращения основного вентилятора.
Ориентируясь на температуры охлаждаемого воздуха, принимается технический выбор аккумулирующего вещества при его затвердевании
Лежащая в основе охлаждения секция адиабатного увлажнения представляет возможность для создания устройства нового уровня, например, на основе новых материалов и технологий [1], либо с применением готового изделия компании ООО «ВЕЗА» [2]. Эта компания разработала и серийно производит оригинальную конструкцию, предназначенную для адиабатного увлажнения воздуха в орошаемом слое профилированного ПВФ, что обеспечивает хорошую смываемость с поверхности пластин слоя оседающих из орошающей воды солей с теплотехнической эффективностью Е = 0,86 при аэродинамическом сопротивлении р = 59 Па.
В таких условиях изменение температуры и влажности наружного воздуха представлено на рис. 2. На i-d-диаграмме в ночное время, что показывает снижение температуры до tН1 = 17 °C и по мокрому термометру tHМ = 12,7 °C, получим температуру охлаждаемого воздуха:
tH2 = tH1 - Е(tH1 - tHM) = 17 - 0,86 х (17 - 12,7) = +13,2 °C.
Ориентируясь на эту температуру, принимается выбор аккумулирующего вещества при его затвердевании и дальнейшего использования для охлаждения приточного воздуха.
Конструктивно АТП представляет собой блок контейнеров с аккумулирующим веществом, располагающихся стеллажами в поперечном сечении воздушного потока, охлаждающей секции адиабатного увлажнения [3]. Контейнеры имеют открытые сверху прямоугольные корпуса из стали толщиной 1 мм и высотой 100 мм, сверху закрывающиеся полиэтиленовой пленкой (оболочкой) с проволочной металлической сеткой, и заполнены аккумулирующим веществом. Контейнеры размещаются на направляющих, приваренных на стойках с наклоном к средней части под углом 7°, для того чтобы при последовательной укладке на направляющих обеспечивалось прижатие оболочек с образованием достаточной герметичности. При прохождении охлажденного воздуха между контейнерами в режиме зарядки холодом аккумулирующее вещество после фазоперехода затвердевает, а затем в режиме разрядки при плавлении вещества происходит охлаждение приточного воздуха. Этот процесс происходит с повышенной энергоемкостью при поддержании необходимой температуры до конца рабочего времени и без температурных ограничений, как, например, для офисных помещений.
Для работы II-й ступени в секции адиабатного увлажнения устанавливается воздушная заслонка, открываемая при работе I-й ступени и закрываемая при работе II-й ступени, последнее применяется для направления воздушного потока в секции АТП, где в наиболее холодные часы происходит затвердевание вещества. Затем заслонка открывается и система переходит в режим I-й ступени, а II-я ступень остается без движения под слоем теплоизоляции. Начало работы II-й ступени в наиболее теплое дневное время начинается с закрытия ночной заслонки и прохождения воздушного потока (с его охлаждением) в контейнерах при одновременном прекращении подачи воды в секции адиабатного увлажнения для предотвращения теплопоступлений.
