Жизненно необходимо создавать и внедрять новый способ охлаждения и очистки воздуха, так как охлаждение, вентиляция, корректировка влажности, очистка воздуха от механических примесей традиционными методами чреваты тяжелыми последствиями, к примеру, в виде бактериального заражения центральной системы кондиционирования. Требования к сохранению нормального температурного режима функционирования промышленного оборудования означают установку охладителей воздуха в большом количестве производственных, офисных, общественных и жилых помещений. На базе существующих технологий охлаждения настолько масштабную задачу сложно решить, так как требуются огромные энергозатраты.
Выход из этого неразрешимого противоречия возможен с помощью прорывных технологий. В результате многолетних совместных исследований и разработок ученых, конструкторов, технологов и инженеров ФГУП ≪Государственное научно-производственное предприятие ≪Сплав≫ (Тула), ООО ≪Яуза-Моторс≫ (Москва), СанктПетербургского научно-исследовательского института растительных полимеров и ряда других организаций создана уникальная технология охлаждения воздуха.
Новая технология использует практически неисчерпаемый возобновляемый ≪потенциал охлаждения≫, а именно —эндотермический эффект испарения воды. Другими словами, применяется метод косвенноиспарительного охлаждения.
Технология охлаждения воздуха методом косвенно-испарительного охлаждения —настоящее спасение для таких сложных систем, как метрополитен. Такое же охлаждение может быть применено на предприятиях, в общественных зданиях, в торговых центрах. Инженерно-исследовательский коллектив ФГУП ≪ГНПП Сплав≫ и ООО ≪Яуза- Моторс≫ разработали и изготовили модельный ряд установок охлаждения воздуха производительностью от 100 до 10000 м3в час, которые применены на объектах московского метрополитена.
Агрегаты поддержания температуры и очистки воздуха на принципах косвенно-испарительного охлаждения являются эффективным решением для систем, в которых существует проблема утилизации тепла, – например, для метрополитена, где данная проблема нарастает с каждым годом.
Наши агрегаты, охлаждая воздух, тепло не выделяют, при этом потребляют электроэнергии меньше, чем фреоновые кондиционеры. Проблема подземного транспорта во всем мире — это постоянное повышение температуры. Для нормальной работы метро температура зимой не должна превышать 130С, летом – быть не более 280С. Например, на платформах метро в Москве летом 2010 года превышена отметка 300С. Каждый пассажир выдыхает теплый воздух, а пассажиропоток с каждым годом растет. При движении и торможении составов также выделяется тепло. Работа тяговых трансформаторных подстанций добавляют тепла подземному транспорту. Поезд из семи вагонов, оснащенный кондиционерами на фреоне, каждый час отдает в тоннели свыше 400 кВт тепла — эквивалент ото пления 12 тысяч квадратных метров площади, то есть 12-этажного дома. Вывод тепла из тоннелей устройством метро не предусмотрен.
В таких условиях нельзя применять традиционные системы охлаждения на фреоне, которые на единицу ≪холода≫ дают полторы единицы ≪тепла≫. Нами разработаны и выпущены системы поддержания температуры и очистки воздуха в вагонах нового типа как для подземного, так и для легкого метро. Косвенно-испарительный принцип охлаждения воздуха лег в основу наиболее востребованного на сегодняшний день агрегата охлаждения воздуха А0В300ЯС, который установлен на подвижном составе московского метрополитена.
Кабина машиниста является наиболее напряженным рабочим местом как по физическим и психологическим нагрузкам, так и по условиям микроклимата: большая тепловая нагрузка летом, постоянные сквозняки и перепады температуры.
Оптимизация параметров микроклимата на этом участке положительно влияет на безопасность движения подвижного состава в целом. Большая часть парка московского метрополитена состоит из вагонов серии 81717/14 и их модификаций. В этих вагонах воздух подается напорным вентилятором по прямоточной схеме прямо из тоннеля и этим создает воздухообмен в кабине. За последние годы температура воздуха в тоннелях метро держится на уровне 25-320С, а значит и воздух, подаваемый в кабину машиниста, также перегрет.
К тому же в этом воздухе содержится большое количество пыли, что также отражается на самочувствии машинистов. Новые охладители воздуха АОВ-ЗООЯС были установлены на подвижные составы и введены в эксплуатацию к июню 2008 года.
По отзывам руководства депо ≪Калужское≫, ≪Замоскворецкое≫, ≪Свиблово≫, а также непосредственно самих машинистов, новые установки показали себя как эффективные и простые в эксплуатации. А это важно, так как эксплу-атационные службы метрополитена перегружены, поэтому мы создаем агрегаты без жестких требований к текущему обслуживанию, с огромным ресурсом безотказной работы. К 2011 году установлено почти 200 таких агрегатов.
Впоследствии предполагается, что все эксплуатируемые электропоезда могут быть оснащены новейшими агрегатами охлаждения воздуха.
В целом вновь созданная система вентиляции и охлаждения воздуха кабин машинистов показала следующие преимущества перед традиционными (компрессионными) системами:
• подача охлажденного очищенного воздуха, создающего локальную зону комфорта на рабочем месте машиниста
• низкая потребляемая мощность (в 3-5 раз ниже по сравнению с устройствами компрессионного типа)
простота и дешевизна обслуживания
• безопасность подаваемого воздуха (19—240С) с точки зрения провоцирования простудных заболеваний
У агрегата косвенно-испарительного типа имеются большие перспективы для бытового массового использования. Косвенно-испарительный принцип охлаждения воздуха можно описать так: испарение воды происходит в многочисленных щелеобразных вертикально расположенных ≪влажных≫ каналах, чередующихся со смежными ≪сухими≫ каналами в металлическом корпусе, на котором установлена емкость с водой. ≪Влажные≫ и ≪сухие≫ каналы имеют смежные перегородки.
Вода непрерывно поступает в зону испарения за счет капиллярного эффекта по пластинам капиллярно-пористого материала, выстилающего стенки ≪влажных≫ каналов, погруженных нижней частью в резервуар с водой. Охлаждение достигается во ≪влажных≫ каналах за счет эндотермического эффекта испарения воды. Воздух, проходящий по ≪сухим≫ каналам, охлаждается от общих стенок с ≪влажными≫ каналами и далее направляется потребителю. Эксплуатационные характеристики агрегата сильно зависят от особенностей конструкции, примененных материалов и от относительно небольших отклонений в условиях эксплуатации, причем эти зависимости носят сложный характер. Косвенно-испарительное охлаждение воздуха основано на использовании теплоты испарения воды. Теоретически испарение 1 кг воды эквивалентно охлаждению 100 м3 сухого воздуха приблизительно с 40 до 22°С.
На практике в зависимости от конкретных условий достигается снижение температуры воздуха на 10-15°С. Такие устройства охлаждения воздуха характеризуются низкими энергозатратами (в 5-7 раз меньше, чем у фреоновых кондиционеров), экологической безопасностью, чистотой охлажденного воздуха, простотой технического обслуживания и ремонта. У агрегата косвенно-испарительного типа имеются большие перспективы для бытового массового использования.
Обычный кондиционер необходимо монтировать, расход электроэнергии достигает 2 кВт в час. Бытовой агрегат A0B- 100 расходует всего 60 Вт в час. Нашим приборам охлаждения нужна жара, сухой воздух и вода. Кондиционер нового типа экологически безопасен, полностью автоматизирован и очень прост в обслуживании.
Все расходные материалы — это бутылка с водой, полтора литра на сутки. При этом установка охлаждения воздуха не требует монтажа, весит 10 кг, может быть легко перенесена из одного помещения в другое. Агрегат в процессе эксплуатации окупит себя неоднократно.
В качестве дополнительной функции можно учесть увлажнение воздуха. Наши системы можно применять в гермозонах специализированных предприятий, при производстве электроники, везде, где требуется очищенный воздух.
Важно, что это отечественная разработка, созданная усилиями ученых и инженеров разных предприятий и организаций, содержащая ряд инновационных решений и технологий.
107023, Москва, пл. Журавлева, 2/2
Тел: +7(495) 964-18-93
Факс: +7(495) 964-16-93
Виктор Александрович АНОХИН,
генеральный директор ООО «Яуза-Моторс»,
доктор технических наук,
профессор, действительный член РИА,
лауреат премии имени А.Н. Косыгин
