TRATAREA COMPLEXA A AERULUI IN

CENTRALA DE CLIMATIZARE

Pentru ca aerul introdus in incaperi, avand un anumit debit, sa poata asigura conditiile de temperatura si umiditate cerute, este necesar ca el sa fie supus in prealabil unei tratari complexe.

Prin tratare complexa se intelege o succesiune de procese simple la care este supus aerul exterior sau amestecat (aer exterior si aer recirculat), procese care se realizeaza in totalitate in centrale de climatizare la sistemele centralizate, sau partial in centrale de climatizare si in continuare zonal sau local la celelalte sisteme.

Tratarea complexa presupune deci realizarea unui astfel de agregat care sa asigure o succesiune de procese simple de tratare, usor controlabile si de realizat, pana ce aerul ajunge la starea necesara pentru a fi refulat in incaperi.

Tratarea complexa presupune deci realizarea unui astfel de agregat care sa asigure o succesiune de procese simple de tratare, usor controlabile si de realizat, pana ce aerul ajunge la starea necesara pentru a fi refulat in incaperi.

Pentru trecerea de la starea initiala a aerului ce intra in agregatul de climatizare la starea finala cu care iese, exista posibilitati multiple de tratare., folosind dupa caz, un numar mai mare sau mai mic de procese simple succesive. Criteriile de alegere a schemei de tratare sunt de natura tehnico- economica, urmarindu-se reducerea cheltuielilor de investitii si a celor de exploatare prin realizarea unor consumuri minime de caldura si mai ales de frig.

La alegerea schemei de tratare a aerului trebuie sa se tina seama ca acelasi agregat este folosit atat in regim de iarna, cat si de vara, precum si de schema de automatizare ce poate fi adoptata.

In cele ce urmeaza se dau unele scheme uzuale de tratare complexa a aerului pentru iarna si vara. In afara acestora exista sau se pot concepe si alte agregate de climatizare cu scheme de tratare diferite.

1 Tratarea complexa a aerului in perioada de iarna

1.1 Tratarea cu preincalzirea aerului amestecat.

Modul de tratare complexa a aerului cel mai folosit pentru perioada rece a anului se poate urmari in figura 1, unde in afara reprezentarii in diagrama h-x a proceselor succesive de tratare este dat schematic agregatul de climatizare, cu amplasarea elementelor componente si starile intermediare ale aerului in concordanta cu cele din diagrama.

Aerul preluat din interiorul incaperii climatizate I este amestecat in camera de amestec CA cu cel preluat din exterior E, rezultand aerul de stare M care dupa filtrare este incalzit cu ajutorul unei bateri de preincalzire BPI pana la starea P. In continuare aerul este umidificat adiabatic, cu apa rece recirculata, in camera de pulverizare CP modificandu-si parametrii de la P la U si apoi este incalzit in bateria de reincalzire BRI pana la starea C cu care poate fi introdus in incapere cu ajutorul pulverizatorului.

Daca agregatul functioneaza numai cu aer exterior, fara amestec, atunci aerul de stare E este preincalzit pana la starea P', urmarindu-se apoi ciclul normal . Se observa ca la orice raport de amestec, aer proaspat- aer recirculat, starea finala a aerului dupa preincalzire are entalpia h_P h_P' h_u intrucat procesul de umidificare adiabatica are directia, dupa cum se stie, dupa e 0, adica se desfasoara dupa h=const.

Fig. 1. Tratarea aerului iarna,

cu preincalzirea aerului amestecat

(sistem "sus- jos").

Din diferenta de entalpii (h_P'-h_E) si (h_P-h_M) se observa consumul de caldura pentru preincalzirea aerului, mai mare cu cat proportia de aer proaspat este mai mare, rezultand Q _{BPI max} pentru functionarea numai cu aer exterior.

Aerul refulat in incapere avand parametrii punctului C din diagrama h-x se amesteca cu aerul interior, preluand umiditatea in exces si servind dupa caz la acoperirea pierderilor de caldura (Q_deg<Q_pierd) - evolutia, dupa directia , sau la preluarea surplusului de caldura (Q_deg>Q_pierd) - evolutia , dupa directia .

Tratarea complexa prezentata (v. fig. 1) este valabila in cazul schemei de ventilare "sus- jos" cand aerul este evacuat din zona de lucru. Daca incaperea este ventilata dupa schema "jos- sus", evolutia aerului in incapere decurge ca in figura 2, dupa cum degajarile sunt mai mari sau mai mici decat pierderile de caldura.

a b

Fig. 2. Tratarea aerului iarna in cazul ventilarii "jos- sus":

a -cazul Q_deg>Q_pierd; b -cazul Q_deg<Q_pierd.

1.2 Tratare fara preincalzirea aerului.

In unele cazuri. debitul de aer recirculat este mai mare in raport cu debitul de aer proaspat (de exemplu cand numarul de persoane aflate intr-o incapere este mai mic), astfel incat starea aerului amestecat, reprezentata in diagrama h-x (fig. 3), se afla in punctul M cu (x_m >x_c). Deplasarea acestui punct de amestec in M cu (x_m<x_c) si (h_m=h_u) permite folosirea directa, fara preincalzire, a unei camere de pulverizare, ce realizeaza procesul de umidificare adiabatica si apoi urmeaza reincalzirea aerului fiind deci mai ridicat. Acest mod de tratare a aerului prezinta insa unele avantaje din punctul de vedere al reglarii automate a instalatiei de climatizare.

	Fig. 9.3. Tratarea aerului iarna, fara preincalzire

1.3 Tratare cu preincalzirea suplimentara a aerului proaspat.

Sunt cazuri in care punctul de amestec M se afla sub curba de saturatie. Starea din zona de ceata tinde sa se stabilizeze, deplasandu-se pe o dreapta aproximativ paralela cu h=const. (izotermele de ceata) pana la intersectia acestei drepte cu j=100% in punctul M . Din punct de vedere fizic, deplasarea acestui punct inseamna condensarea de regula neacceptata a unei cantitati de vapori de apa in camera de amestec. Preintampinarea acestui neajuns se poate face prin incalzirea prealabila a aerului exterior, astfel incat punctul M de amestec sa iasa din zona de ceata.

In figura 4, a, aerul proaspat este incalzit pana la o temperatura oarecare t_p1, peste punctul de inghet (de ex. t_p1 +10 ⁰C), folosind o baterie de incalzire montata pe canalul de aer proaspat. In continuare, tratarea complexa este similara cazurilor anterioare.

In figura 4,b este aratata o alta posibilitate de tratare complexa a aerului, ce se poate folosi cand punctul de amestec, aer proaspat cu aer recirculat, se afla in zona de ceata. Dupa cum se observa la acest sistem se preincalzeste numai aerul proaspat, de la starea E la starea P (cu t_p=5.10 ⁰C) dupa care urmeaza amestecul cu aerul recirculat, de stare I, punctul M cu j_M<100% sa se gaseasca pe adiabata punctului U.

1.4 Tratarea cu preincalzire si umidificare izotermica.

In figura 15 se arata modul de tratare complexa a aerului iarna, folosind dupa preincalzirea aerului amestecat umidificarea izotermica cu abur saturat uscat (procesul , pentru cazul Q_deg>Q_pierd, sau procesul pentru cazul Q_deg<Q_pierd). Injectarea aburului furnizat de la un generator special se poate face atat in agregatul de climatizare, cum este aratat in figura, cat si pe canalul de refulare. Procedeul este folosit din ce in ce mai mult in unele tari, mai ales in cazul in care pentru tratarea aerului vara nu se prevad camere de pulverizare a apei, pentru racirea si uscarea acesteia, ci de baterii de racire.

Fig. 9.5. Tratarea aerului iarna cu preincalzire si umidificare izotermica.

2 Tratarea complexa a aerului in perioada de vara

Pentru perioada calda a anului este necesar ca aerul (proaspat sau amestecat) sa fie racit si uscat astfel incat continutul sau de umiditate sa ajunga egal cu cel al aerului conditionat, pentru ca apoi incalzindu-l, sa fie adus la starea necesara obtinerii conditiilor de clima interioara.

Racirea si uscarea aerului se pot reaseza in camerele de pulverizare functionand cu apa rece din surse naturale avand temperatura cat mai scazuta (de exemplu apa de put de adancime mare), sau cu apa racita cu ajutorul unei instalatii frigorifice. Temperatura apei racite trebuie sa fie mai mare decat cea de inghet (4.5 ⁰C). O alta metoda de racire si uscare a aerului, din ce in ce mai utilizata, este cea cu schimbatoare de caldura de suprafata - baterii de racire - alimentate cu apa racita sau uneori direct cu agent frigorific. Se mentioneaza ca folosirea directa a ghetii in

instalatiile de climatizare nu este convenabila, sistemul fiind incomod din multe puncte de vedere.

Fig. 9.6 Tratarea aerului vara folosind apa rece pulverizata

2.1 Tratare cu apa rece pulverizata

In figura 6 se arata, pentru sistemul "sus- jos", modul de tratare complexa in perioada calda a anului., in care racirea si uscarea amestecului de aer proaspat si recirculat M se face in camera de pulverizare functionand cu apa rece (racita). Acest proces se poate obtine daca temperatura apei pulverizata este mai mica decat temperatura punctului de roua al aerului conditionat (t_a<t_tc), astfel incat sa se obtina (x_r=x_c). In continuare aerul este incalzit (procesul ) folosind bateria de reincarcare BRI care poate functiona ca agent termic (apa calda, apa fierbinte sau abur) sau folosind o baterie electrica de

incalzire, numai pentru perioada de vara.

2.2 Tratare cu apa rece pulverizata si baterie de racire.

Daca se dispune de apa rece din surse naturale, trebuie sa se verifice daca aceasta are o temperatura suficient de mica pentru a se putea realiza in camera de pulverizare o racire si uscare a aerului suficienta (x_r=x_c). Daca aceasta conditie nu este indeplinita se poate prevedea, dupa camera de pulverizare, o baterie de racire R alimentata cu apa racita (agent frigorific), care sa fie capabila ca, in anumite perioade, sa usuce in continuare aerul, dupa iesirea acestuia din camera de pulverizare.

Acest mod de tratare complexa a aerului este aratat in figura 7 in care: este procesul de racire si uscare in camera de pulverizare in circuit deschis a apei de temperatura ta (se observa ca este procesul de racire si uscare a aerului obtinut cu bateria de racire

suplimentara (t_BR fiind temperatura medie a suprafetei de schimb de caldura a acesteia); este procesul de incalzire cu bateria de reincalzire.

2.3 Tratare cu camera de pulverizare in doua trepte.

In situatia existentei unor surse naturale de apa, se folosesc camere de pulverizare simple, intr-o treapta. Aceasta solutie poate inlocui modul de tratare prezentat in figura 7, adica nu mai necesita o baterie de racire suplimentara, cu agregatul frigorific pentru obtinerea apei racite.

Asa cum se poate urmari in figura 8, unde se prezinta schematic agregatul, aerul amestecat si filtrat trece prin doua camere inseriate (pe circuitul aerului) si apoi este reincalzit pana la starea C. Apa rece, provenind direct de la sursa, este pulverizata mai intai in treapta a doua, din care apa din bazin este preluata de o pompa si pulverizata in prima treapta. Procesul de tratare complexa aerului este similar celui din figura 7.

			Fig. 9.7 Tratarea aerului vara cu camera de pulverizare si baterie de racire suplimentara.

Fig. 8 Agregat de climatizare cu camera de pulverizare in doua trepte.

2.4 Tratare cu bateri de racire si umidificare adiabatica.

In figura 9 se arata schema agregatului si procesele de tratare in diagrama h-x. Dupa amestecul si filtrarea aerului, bateria de racire realizeaza procesul de racire si uscarea a aerului , dupa care urmeaza umidificarea adiabatica in camera de pulverizare functionand cu apa recirculata. Dupa cum se vede, bateria preia intreaga sarcina de racire. Acest sistem prezinta unele avantaje din punctul de vedere al reglajului automat.

	Fig. 9.9 Tratarea aerului vara cu baterie de racire si umidificare adiabatica.

2.5 Tratare cu baterii de racire si incalzire (fara camera de pulverizare). In cazul in care, pentru perioada de iarna, se prevede umidificarea aerului cu abur saturat, se poate renunta la camera de pulverizare pentru perioada da vara. In acest sens, dupa amestec si filtrare, aerul este racit si uscat cu o baterie de racire si apoi reincalzit. Reprezentarea in diagrama h-x a acestei tratari complexe este similara cu cea din figura 6, in care insa, procesul este realizat de catre bateria de racire, iar procesul de catre bateria de reincalzire.