В соответствии с тенденциями развития градостроительства в Туркменистане все большее внимание уделяется использованию автономных систем отопления, охлаждения и горячего водоснабжения зданий промышленного и гражданского назначения. В связи с этим переход от традиционных централизованных систем должен обеспечивать использование наиболее перспективных тепло- и холодопроизводящих устройств, которые могли бы осуществлять комбинированную выработку тепла и холода при соблюдении необходимых экологических требований.
Одним из возможных вариантов для производства тепла и холода является применение вихревых установок. К их достоинствам следует отнести возможность одновременной выработки тепла и холода, компактность, высокую надежность, длительный срок эксплуатации и полную экологическую безопасность. Использование вихревых установок значительно упрощает и удешевляет систему разводки тепло- и хладоносителя внутри помещений.
В настоящее время в этих целях нашли применение различные типы установок и устройств, работающих от разных источников энергии. Каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками и может быть применим в зависимости от условий эксплуатации. Как правило, они носят однофункциональный характер и применимы для отопления или охлаждения. Существует целый ряд электрических устройств, которые могут работать в режимах отопления и кондиционирования. Их применение связано с большими затратами, так как они являются предметом импорта и не производятся в Туркменистане.
Одним из возможных вариантов для производства тепла и холода является применение вихревых установок, которые до настоящего времени не нашли широкого применения в традиционных системах отопления и охлаждения зданий. К их достоинствам следует отнести возможность одновременной выработки тепла и холода, компактность, высокую надежность, длительный срок эксплуатации и полную экологическую безопасность. Использование вихревых установок значительно упрощает и удешевляет систему разводки тепло- и хладоносителя внутри помещений.
Вихревая установка работает по вихревому эффекту Ранка, основанному на температурном разделении воздушного потока на холодный и горячий потоки. Для обеспечения ее работы необходим источник сжатого воздуха. Конструктивно вихревая установка состоит из неподвижных деталей, что обеспечивает возможность безаварийной работы при длительной эксплуатации.
В данной работе проведены анализ, исследования и разработки по использованию вихревых установок в автономных комбинированных системах отопления и кондиционирования зданий. При оптимизации систем учитываются назначение зданий и сооружений, их схемные решения, условия совместной работы с генератором сжатого воздуха, утилизация сбросного тепла для горячего водоснабжения. Параллельно решены вопросы по использованию вихревой установки в целях создания отрицательных температур в холодильной камере для хранения пищевых продуктов.
В качестве нового подхода к решению разрабатываемой проблемы и основных результатов, выносимых на защиту, можно выделить следующие положения:
принципиальные схемы систем кондиционирования и отопления автономных потребителей с использованием вихревых установок;
методика теплотехнического расчета систем кондиционирования и отопления с использованием вихревых установок;
опытная вихревая установка для кондиционирования и отопления;
холодильная камера для хранения пищевых продуктов;
результаты экспериментальных исследований вихревой установки;
практические рекомендации по использованию на объектах нефтегазовой промышленности комбинированной системы для кондиционирования, отопления, устройства холодильной камеры и горячего водоснабжения на основе вихревой установки.
Рассмотрим принципиальную схему системы
кондиционирования и отопления с использованием вихревых труб при
отборе сжатого воздуха от компрессорной 
установки
(рис.1). Сжатый воздух после компрессора 3, пройдя теплообменник 4 и
охлаждаясь, по линии 5 подается в вихревые трубки 2, где
осуществляется процесс его охлаждения до заданной температуры.
Охлажденный воздух распределяется по всем помещениям, обеспечивая тем
самым комфортные условия в летний период. В зимний период после
соответствующей настройки вихревых труб осуществляется отопление
помещений. Для регенерации тепла после сжатия воздуха через
теплообменник 4 прокачивается вода, которая после нагрева может быть
использована для горячего водоснабжения. Таким же образом
осуществляется отбор тепла при охлаждении корпуса вихревых труб.
Рис. 1. Принципиальная схема системы кондиционирования и отопления при отборе сжатого воздуха от компрессорной
установки
-
о
бъект;
2- вихревые трубки; 3- компрессорная установка; 
4-
теплообменник; 5- линия подачи сжатого воздуха; 6- линия подачи
нагретой воды.
На рис.2. приведена принципиальная
схема системы кондиционирования и 
отопления
при отборе сжатого воздуха от газотурбинной установки. Эта система
предназначена для использования в местах, где снабжение
электроэнергией затруднительно. Газотурбинная установка может
функционировать на природном газе для обеспечения работы воздушного
компрессора. Сжатый в компрессоре 4 воздух по линии 6 через вихревые
трубки 2 поступает в объект 1, где используется для
кондиционирования. После компрессора установлен теплообменник 5, в
котором вода, отбирая тепло у сжатого воздуха, нагревается. Проходя
через второй теплообменник 5 подаваемая вода за счет тепла выходящих
газов в ГТУ повышает свою температуру и по линии 7 поступает в
объект, где может быть использована для отопления или бытовых целей.
- Рис. 2. Принципиальная схема системы кондиционирования и
отопления
при отборе сжатого воздуха от газотурбинной установки.
объект; 2- вихревые трубки; 3- газотурбинная установка; 4-компрессор; 5- теплообменник; 6- линия подачи сжатого воздуха; 7- линия подачи нагретой воды.
На рис.3 показана принципиальная схема системы тепло- и хладоснабжения с использованием вихревой установки применительно к объектам нефтегазового комплекса. Сжатый воздух поступает в воздушный фильтр 3, где очищается от механических примесей и влаги. Между источником сжатого воздуха 1 и воздушным фильтром 3 находится теплообменник 2, в которой вода отбирает тепло у сжатого воздуха и по линии 10 через аккумулятор горячей воды 7 поступает в помещение 5, где используется для бытовых целей. После воздушного фильтра 3 сжатый воздух поступает в вихревую установку 4, где происходит разделение воздуха на горячий и холодный потоки. По линии 8 горячий воздух поступает в аккумулятор. Холодный поток по линии 9 поступает в холодильную камеру 6.
-
Р
ис.
3. Принципиальная схема системы тепло- и хладоснабжения автономного
объекта с
- использованием вихревой установки.
1- источник сжатого воздуха; 2- теплообменник; 3- воздушный фильтр; 4- вихревая установка; 5- здание; 6- холодильная камера; 7- аккумулятор горячей воды; 8- линия подачи горячего воздуха; 9- линия подачи холодного воздуха; 10- линия подачи нагретой воды для бытовых целей.
Литература:
Мартынов А.В., Бродянский В.М. Что такое вихревая труба? – М.: Энергия, 1976.
Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник Под общ. ред. В. А. Григорьева, В. М. Зорина – 2-е изд., перераб. – М.: Энергоатоатомиздат, 1991.
Байрамов Р.Б., Ушакова А.Д. Системы солнечного теплохладоснабжения в энергетическом балансе южных районов страны. – А.: Ылым, 1987.
А.П.Меркулов Вихревой эффект и его применение в технике. – М.: Изд. Машиностроение., 1969.
