§ 1. КОНДИЦИОНЕРЫ СЛУЖЕБНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Наибольший интерес к термоэлектрическому кондиционированию воздуха проявляют работники транспорта. Действительно, кондиционеры, используемые на морском, железнодорожном, воздушном и автомобильном транспорте, в первую очередь предназначены для создания комфортных условий для пассажиров и обслуживающего персонала. При этом к кондиционерам предъявляется ряд специфических требований, определяемых условиями их эксплуатации. В частности, эти требования предусматривают: бесшумность в работе, большой срок службы, устойчивость к вибрационным и ударным нагрузкам, возможность работы при значительных кренах и качке, минимальное время выхода в рабочий режим, простота и надежность конструкции и ряд других. Всем этим условиям в полной мере удовлетворяют кондиционеры, основанные на термоэлектрическом эффекте в полупроводниках.

В период с 1961 по 1965 г. в ряде организаций Советского Союза велась разработка термоэлектрических кондиционеров для пассажирских кают морских судов, купе железнодорожных вагонов и других назначений. Основные параметры этих кондиционеров приведены в табл. 22.

Эффективность работы, конструкция, весовые и габаритныё характеристики термоэлектрических кондиционеров в значительной степени зависят от системы теплосъема с горячих спаев термобатареи. Кондиционеры, предназначенные для использования на судах морского и речного флота, как Правило, имеют жидкостную систему теплосъема. Причем в качестве рабочей жидкости используется пресная (конденсат) либо забортная вода.

Схема кондиционера с жидкостным теплосъемом приведена на рис. 143.

Здесь термобатарея 1 со стороны холодных спаев имеет систему теплообменных (радиаторных) пластин 2, через которые с помощью вентилятора 3 продувается воздух. Забор воздуха производится снаружи через отверстие 4, а выход охлажденного либо нагретого воздуха происходит через отверстие 5. Горячие спаи термобатареи имеют развитую систему теплосъема, которая омывается проточной водой, прокачиваемой насосом 6. В конструкциях жидкостной системы теплосъема необходимо учитывать возможность электролиза воды (в особенности забортной) под влиянием напряжения, приложенного к термобатарее. В связи с этим отдельные термоэлементы со стороны. горячих спаев должны быть электроизолированы от омывающей их жидкости (см. ч. II, гл. VI, § 3).

Таблица 22 (см. скан) Основные параметры отечественных термоэлектрических кондиционеров

Судовые кондиционеры, разработанные в СССР, имеют холодопроизводительности от 400 до За рубежом, в частности в США и Японии, большое внимание уделяется созданию термоэлектрических кондиционеров для подводных лодок.

Рис. 143. Схема устройства термоэлектрического кондиционера системы воздух—вода.

Этот интерес вполне понятен, так как современная подводная лодка обладает большим временем автономного плавания как в подводном, так и надводном положении, что требует создания нормальных

Рис. 144. Схема устройства термо электрического кондиционера системы воздух—воздух.

условий жизни и работы экипажа. Использование компрессионных кондиционеров на подводных лодках крайне нежелательно, ибо последние создают шум, перестают работать при качке и диферентах и, что самое главное, в качестве хладоагента используют фреон, утечка которого в атмосферу подводной лодки (в аварийных случаях) абсолютно недопустима. По данным зарубежной печати, использование термоэлектрических кондиционеров воздуха на подводных лодках является весьма перспективным и важным.

Термоэлектрические кондиционеры с воздушным теплосъемом с горячих спаев термобатареи предназначены для использования на железнодорожном транспорте для создания комфортных условий в купе железнодорожного вагона, для понижения температуры в кабине машиниста мостового крана в «горячих цехах», в кабине трактора, в пассажирском автобусе и легковой автомашине, т. е. во всех случаях, когда трубуется создать нормальные температурные условия для человека.

Рис. 145. Нагрузочные характеристики кондиционера системы воздух—воздух в режиме охлаждения.

Схема термоэлектрического кондиционера с воздушным теплосъемом приведена на рис. 144.

Термоэлектрическая батарея 1 со стороны холодных и горячих спаев имеет систему радиаторных пластин, обдуваемых воздухом посредством вентиляторов 2 и 3. Наружный воздух, проходящий через систему радиаторов на горячей стороне термобатареи 4, сбрасывается в окружающую среду. Воздух в холодном контуре посредством вентилятора 3 продувается сквозь радиаторную систему

холодных спаев термобатареи и поступает в рабочее помещение.

Всесторонние испытания одного из типов термоэлектрических кондиционеров с холодопроизводительностыо предназначенных для создания комфортных условий в купе железнодорожного вагона, проводились в Институте энергетики АН Латвийской ССР. Двумя независимыми вентиляторами через радиаторные системы холодных и горячих спаев термобатареи продувался воздух температурой 25°, с расходом соответственно. При этом определялись основные эксплуатационные параметры кондиционера для режимов охлаждения и нагрева в зависимости от величины питающего термобатарею тока.

Рис. 146. Нагрузочные характеристики кондиционера системы воздух—воздух в режиме нагрева.

Из рассмотрения кривых, приведенных на рис.

145 и рис. 146, видно, что в режиме охлаждения максимальная холодопроизводительность достигает величины при токе в 220 а. При этом а холодильный коэффициент В режиме нагрева при том же токе 220 а теплопроизводи-тельность (У достигает перепад температур и тепловой коэффициент

Таким образом, можно сделать вывод, что на железнодорожном транспорте уже сейчас на некоторых маршрутах в средней полосе страны использование термоэлектрических кондиционеров воздуха является технически целесообразным и экономически оправданным, несмотря на то что холодильный коэффициент термоэлектрического кондиционера несколько ниже, чем у компрессионных кондиционеров. Однако высокое значение теплового коэффициента термоэлектрического кондиционера делает его значительно экономичнее обычно применяющегося способа электрообогрева. Предварительные расчеты показывают, что термоэлектрический кондиционер по суммарному потреблению энергии (в обоих режимах) будет на 20—30% экономичнее системы электрообогрева и холодильной машины.

В Одесском технологическом институте пищевой и холодильной промышленности проводились испытания термоэлектрического кондиционера с жидкостным теплосъемом с горячих спаев термобатареи. Кондиционер, созданный в этом институте, предназначен для создания комфортных условий в пассажирских фаготах морских и речных судов. Результаты испытаний кондиционера в режиме охлаждения приведены на рис. 147, где изображены зависимости перепада температур холодильного коэффициента холодопроизводительности от величины питающего термобатарею тока Все кривые сняты при температуре воды в системе теплосъема 25° и температуре поступающего в кондиционер воздуха 30°. При токе 150 а и холодопроизводительности около перепад температур между входящим и выходящим из кондиционера воздухом при холодильном коэффициенте

Рис. 147. Нагрузочные характеристики кондиционера системы воздух—жидкость в режиме охлаждения.

Из сравнения приведенных выше результатов испытаний видно, что термоэлектрические кондиционеры служебного назначения, работающие по схеме вода—воздух, более эффективны, чем кондиционеры, работающие по схеме воздух-воздух·