Материал: Монтаж судовых холодильных установок

а) прямоточные - тепловлажностной обработке подвергается только наружный воздух;

б) рециркуляционные - обрабатывается смесь наружного воздуха и воздуха из помещений.

Кроме центрального кондиционера, рециркуляция воздуха может осуществляться также в специальных эжекционных воздухораспределителях, установленных в судовых помещениях.

. По способу индивидуального регулирования температуры воздуха в обитаемых помещениях различают системы кондиционирования с регулированием:

а) количества подаваемого воздуха;

б) температуры подаваемого воздуха;

в) количества и температуры подаваемого воздуха одновременно.

Возможность индивидуального регулирования параметров воздуха в помещениях в соответствии с условиями эксплуатации помещений и индивидуальными физиологическими особенностями пассажиров и членов команды - одно из основных условий обеспечения заданного уровня комфорта.

Выбор того или иного метода индивидуального регулирования обусловливается возможностью поддержания заданных температур во всех помещениях при их различной тепловой нагрузке.

. По типу холодильных машин различают системы кондиционирования воздуха с машинами:

а) парокомпрессорными (парокомпрессионными);

б) воздушными;

в) пароэжекторными;

г) абсорбционными;

д) термоэлектрическими.

В зависимости от вида энергии, используемой в холодильных машинах, различают машины, потребляющие механическую и тепловую энергию. К машинам, потребляющим механическую энергию, относятся парокомпрессорные и воздушные. Остальные машины потребляют тепловую энергию.

Для целей кондиционирования воздуха в отечественном судостроении применяются исключительно парокомпрессорные холодильные машины, потребляющие дорогостоящую механическую энергию. Несмотря на то, что наиболее доступным и дешевым видом энергии на судах является бросовое тепло от главных двигателей, использование его для холодильных машин еще не получило широкого распространения в судовой практике.

. По роду применяемого агента различают системы кондиционирования:

а) с рассольным охлаждением (т.е. охлаждением с помощью промежуточного хладоносителя);

б) с непосредственным охлаждением.

В первом случае хладоносителями в системе служат вода или водные растворы солей, называемые рассолом. Во втором - специальные жидкости (хладагенты), которые испаряются непосредственно в воздухоохладителях.

Поскольку окончательно установившейся классификации систем кондиционирования воздуха пока еще нет, в ее основу могут быть положены также и другие признаки, здесь не рассмотренные.

В данной работе в основу положена классификация систем кондиционирования по сезонности работы, месту обработки воздуха, скорости его движения, степени регулирования параметров воздуха, количеству магистральных воздуховодов и составу воздуха, обрабатываемого в центральном кондиционере.

На рис. 2.3 приведена схема классификации систем кондиционирования воздуха, в соответствии с которой можно определить наименование системы кондиционирования в нашем случае.

Рисунок 2.3 - Классификация схем кондиционирования воздуха

Из анализа вышерассмотренного материала можно сделать следующие выводы:

. В каютах и других небольших судовых помещениях, обслуживаемых групповыми или центральными кондиционерами, удовлетворительное поддержание температурного режима может быть обеспечено только при индивидуальном регулировании параметров подаваемого воздуха.

. Индивидуальное регулирование температуры в помещениях может осуществляться одним из следующих методов:

а) изменением количества подаваемого воздуха;

б) одновременным изменением температуры и количества подаваемого воздуха;

в) изменением температуры подаваемого воздуха.

Регулирование температуры в помещении изменением количества подаваемого воздуха может привести к подаче свежего воздуха ниже санитарной нормы. Кроме того, при этом методе регулирования могут быть нарушены параметры воздуха в других помещениях. Поэтому регулирование температуры воздуха в помещениях изменением температуры подаваемого воздуха - наиболее удобный способ. В этом случае температуру подаваемого воздуха можно изменять его охлаждением в концевых теплообменниках. При охлаждении воздуха в доводочных кондиционерах необходимо применять рассольное охлаждение, что увеличивает вес, габариты, мощность и стоимость системы кондиционирования. В этом случае, необходимо изолировать трубопроводы во избежание выпадения конденсата на них и для уменьшения тепловых потерь. А также необходимо применять шпигаты, элиминаторы для отвода сконденсированной влаги, конденсирующейся при охлаждении воздуха в охладителях. [6, стр. 183]

Один из основных факторов, определяющих качество системы - способ воздухораспределения. Правильный выбор типа и моста расположения воздухораспределителя, а также соответствующий перепад температур обеспечивают хорошее самочувствие людей. Благодаря рациональному выбору воздухораспределения обеспечивается оптимальный перепад температур между воздухом в помещении и приточным и соответственно уменьшается количество подаваемого воздуха.

Когда судно стоит на ремонте, его судовая энергетическая установка, камбуз и другие объекты, выделяющие тепло не работают, основными источниками тепло- и влаговыделений являются теплообмен с воздухом и водой через борт судна, люди, кабельные трассы и лампы ремонтного освещения. Так что помещения на судне являются близкими по теплововлажностному балансу. Следовательно для нашей системы применима центрально-местная система кондиционирования воздуха.

Охлаждение воздуха в центральных системах кондиционирования целесообразно осуществлять в воздухоохладителях непосредственного охлаждения, что упрощает, облегчает и удешевляет холодильную установку и сокращает расходы электроэнергии.

Однако в нашем случае оправдано применение рассольного охлаждения, так как прокладка магистральных воздуховодов на большое расстояние представляет значительные трудности, а разместить центральные кондиционеры с отдельными холодильными машинами непосредственного охлаждения вблизи обслуживаемых помещений невозможно из-за отсутствия места. Следовательно необходима транспортировка хладоносителя на значительное расстояние (в центрально-местных системах). В этом случае хладоноситель, охлаждаемый в центральной холодильной установке, подается к воздухоохладителям с рассольным охлаждением, расположенным в обслуживаемых помещениях.

Центральные кондиционеры в большинстве случаев размещают вблизи обслуживаемых помещений. Одним центральным кондиционером обслуживаются помещения, близкие по тепловлажностному балансу.

Выбор скорости воздуха в магистральных воздуховодах определяется возможностями их размещения на судне. Однако не следует стремиться к предельному увеличению скорости воздуха (30-40 м/сек), так как это приводит к увеличению потери напора в воздуховодах, росту мощности вентиляторов и холодильной машины и значительному увеличению шумности системы. На судах небольшого водоизмещения, где разместить двухканальную систему затруднительно, следует применять центрально-местную среднескоростную систему, в которой в качестве концевых охладителей воздуха выступают локальные поверхностные воздухоохладители.

Как показывает анализ существующих систем кондиционирования воздуха, их энерговооруженность и расход холода на одного человека соответственно составляют: для центральных одноканальных низкоскоростных 1000-2500 ккал/ч (0,5-1,2 кВт); для центрально-местных одноканальных высокоскоростных 2000-3200 ккал/ч (1,4-1,6 кВт); для центральных двухканальных высокоскоростных 1700-3000 ккал/ч (1,3-1,8 кВт). Меньшие значения этих показателей, очевидно, могут быть приняты за основу при проектировании систем комфортного кондиционирования воздуха. [9, стр. 43]

Холодильные установки - агрегаты для поддержания в охлажденном объекте температуры ниже температуры окружающей среды. Например, они служат для создания пониженной температуры в системах кондиционирования.

Судовые холодильные установки классифицируют по принципу действия на паровые, газовые и термоэлектрические.

Паровые холодильные установки - установки, в которых охлаждающий эффект достигается главным образом за счет парообразования рабочего тела - хладагента в процессе его кипения при низких температурах.

В газовых (воздушных) холодильных установках эффект охлаждения достигается путем расширения предварительно сжатого в компрессоре газа (воздуха). В этих установках хладагент в процессе совершения цикла не меняет своего агрегатного состояния.

Термоэлектрические холодильные установки - установки, принцип действия которых основан на том, что в спаях разнородных полупроводников под влиянием проходящего через них электрического тока возникает разность температур. Эти установки используются в основном в качестве рефрижераторных холодильных установок и установок автономных кондиционеров.

По способу сжатия хладагента судовые паровые холодильные установки делят на компрессорные, пароэжекторные и абсорбционные.

В компрессорных холодильных установках пары хладагента сжимаются с помощью компрессора.

В пароэжекторных установках пары хладагента сжимаются с помощью парового эжектора.

В абсорбционных холодильных установках пары хладагента сжимаются в так называемом термохимическом компрессоре. В качестве хладагента в них используется вода, а в качестве абсорбента (поглотителя паров хладагента) - бромистый литий. Пары хладагента в абсорбере поглощаются крепким раствором бромистого лития в воде (всасывание компрессора) и выпариваются из слабого раствора в генераторе (нагнетание компрессора). Абсорбер, насос и генератор образуют термохимический компрессор.

По применяемому в качестве хладагента веществу различают компрессорные установки: (фреоновые, воздушные и аммиачные), пароэжекторные холодильные установки (водяные или пароводяные и фреоновые), абсорбционные (бромистолитиевые и водоаммиачные).

По назначению судовые холодильные установки делят на установки системы кондиционирования воздуха, рефрижераторные установки, установки технического кондиционирования.

Холодильные установки системы кондиционирования воздуха подразделяют на установки, обслуживающие центральные, групповые, местные и автономные кондиционеры. Установки, обслуживающие центральные и групповые кондиционеры, предназначены для охлаждения воздушной среды большой (в масштабе судна) группы помещений или помещений всего корабля в целом. К таким установкам относятся пароводяные эжекторные, бромистолитиевые абсорбционные и компрессорные фреоновые холодильные установки большой холодопроизводительности. Установки, обслуживающие местные и автономные кондиционеры, предназначены для охлаждения воздушной среды одного или нескольких корабельных помещений. К таким установкам относятся фреоновые компрессорные или термоэлектрические установки малой холодопроизводительности.

Системы кондиционирования воздуха (СКВ) на базе воздушных турбокомпрессорных холодильных машин ВТКХМ имеют некоторые преимущества по сравнению с другими системами, благодаря которым они перспективны в тех случаях, когда энергозатраты не являются определяющим фактором. Основной недостаток этих систем кондиционирования - повышенные энергозатраты, трудность подбора безредукторного привода компрессора на 10-100 тыс. об/мин и шумность.

Парокомпрессорная холодильная машина (ПКХМ) отличается высокой экономичностью (действительный холодильный коэффициент малых машин Qo≤15 кВт и средних Qo=15-120 кВт при tс= -30-0°С и tк= 40-30°С составляет εе=1,8-4,7), малыми габаритами и компактностью в сравнении с другими холодильными машинами.

Тепловой коэффициент водоаммиачных, фреоновых и судовых бромисто-литиевых абсорбционных машин в режиме кондиционирования составляет приблизительно 0,4-0,5. Однако в бромисто-литиевых машинах наблюдается существенный недостаток- это необходимость поддержания глубокого вакуума в испарителе и адсорбере, и умеренного вакуума в генераторе и конденсаторе, так как хладагентом в этих машинах служит вода.

Общий недостаток адсорбционных холодильных машин, в отличие от ПКХМ, - наличие большого числа теплообменных аппаратов с повышенными тепловыми нагрузками, а следовательно, - большие масса и габариты этих машин.

Водяная эжекторная холодильная машина ВЭХМ выгодно отличается от других машин простотой конструкции, надежностью в эксплуатации, относительно низкой стоимостью и тем, что в качестве рабочего тела в них используется вода. Но они имеют низкую эффективность, большую массу и габаритные размеры вследствие больших тепловых нагрузок на аппараты и объемов водяного пара. Необходимость поддержания глубокого вакуума в испарителе и в конденсаторе также является существенным недостатком ВЭХМ.

Компоновка современных ВЭХМ обеспечивает некоторое уменьшение их габаритов за счет совмещения в одном блоке, например, испарителя и эжекторов и взаимного расположения испарителей и конденсаторов.

Фреоновые эжекторные холодильные машины ФЭХМ, обладая всеми достоинствами ВЭХМ (за исключением того, что хладон все же менее удобное рабочее тело, чем вода: дороже, более текучий), выгодно отличаются от водяных отсутствием вакуума, возможностью получения низких температур, большей простотой и компактностью, более высокой экономичностью работы.

Фреоновый парогенератор обогревается водяным паром или отходящими от двигателя газами, водой и т.п.

Эффективность работы ФЭХМ зависит от режима работы и от свойств хладона, применяемого в качестве рабочего тела. Также можно увеличить эффективность машины введением в схему ФЭХМ пароперегревателя и регенеративного теплообменника. Еще большей эффективности можно добиться введением двойной регенерации. Теплообменник РТО, устанавливаемый на "всасе" эжектора, обеспечивает переохлаждение конденсата перед регулирующим клапаном и, следовательно, увеличение холодопроизводительности машины.

Наиболее существенный недостаток турбокомпрессорной холодильной машины ТКХМ - относительная и, следовательно, повышенная стоимость турбоагрегата. Это в значительной степени связано с высоко скоростными опорными узлами, которые должны обеспечивать надежную работу ротора компрессора при частотах его вращения n=20000-60000об/мин.

Большой плюс такой машины заключается в малых габаритах и массе.

В мобильной установке используется парокомпрессорная холодильная машина - как наиболее оптимальный вариант.

Электровентиляторы и основное оборудование (теплообменные аппараты и регулировочная арматура) на судах устанавливают преимущественно в специальных выгородках, называемых вентиляторными. Очень часто эти выгородки служат для совместного размещения оборудования общесудовой вентиляции и системы кондиционирования воздуха. Вентиляторные могут быть автономными и централизованными. Автономные вентиляторные располагаются вблизи обслуживаемых помещений, имеют небольшую площадь и предназначены для вентиляторов, обслуживающих одно или несколько однородных помещений. Централизованные вентиляторные служат для размещения большого количества оборудования нескольких вентиляционных систем, обслуживающих большое количество помещений, иногда нескольких отсеков. Вентагрегаты использованные в схеме мобильной установки установлены на тамбур-шлюзах (приточный установлен на носовом, вытяжной - на кормовом). Они прогоняют воздух через все судно, следовательно система вентиляции, используемая в МУКВ считается централизованной. Как автономные, так и централизованные вентиляторные имеют свои преимущества и недостатки.

Централизованные вентиляторные выгодны с точки зрения подвода электроэнергии и охлаждающей воды. Суммарные площади, занимаемые ими, довольно малы. Весьма удобным является, и размещение устройств приема и выброса воздуха для централизованных вентиляторных. Недостатком централизованных вентиляторных можно считать большую (иногда значительную) длину трубопроводов от вентиляторных до обслуживаемых помещений, но в нашем случае трубопроводов нет, следовательно, этот недостаток отсутствует.