Кондиционирование воздуха в общественных зданиях. Методические указания по выполнению курсовой работы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА «ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ И ТЕПЛОТЕХНИКА»

КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА В ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЯХ Методические указания по выполнению курсовой работы для студентов специальности 290700 «Теплогазоснабжение и вентиляция» всех форм обучения

Составители: ст.преп. Федорова В.В. к.т.н., доц. Аюрова О.Б.

Улан-Удэ,2003

Курсовая работа по кондиционированию воздуха (КВ) общественного здания выполняется для закрепления теоретических знаний и приобретения навыков расчета и конструирования систем кондиционирования воздуха (СКВ). Студент должен самостоятельно решить весь комплекс вопросов работы, выбрать схему обработки воздуха в кондиционере, разработать СКВ, рассчитать и подобрать основное оборудование, рационально решить воздухораспределение в кондиционируемом помещении, технически грамотно составить расчетно-пояснительную записку и в соответствии с требованиями оформить чертежи. При выполнении курсовой работы студенты используют нормативные материалы по проектированию СКВ, учебники, справочники, каталоги оборудования и альбомы типовых и стандартных узлов, нормативную литературу, методические указания и конспекты лекций. Графическая часть курсовой работы выполняется в AUTOCAD-12, 14, 2000, 2002. В разделе «Компоновка центрального кондиционера из типовых секций и их подбор» используются прикладные программные комплексы «MOВEН», «ВЕЗA». Ключевые слова: Кондиционирование воздуха, системы кондиционирования воздуха, центральные кондиционеры, подбор оборудования.

1

СОСТАВ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

В курсовой работе разрабатывается СКВ для одного заданного помещения или группы помещений с одинаковыми параметрами микроклимата, в которых имеются избытки тепла и влаги и по нормам требуется устройство этих систем. Курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки (РПЗ) и графической части. 1.1 Содержание РПЗ Введение. 1. Исходные данные для проектирования: Характеристика объекта с указанием назначения и режима работы помещений, количества посетителей или работающих, особенностей объемно-планировочных решений, района строительства и т.п. 2. Выбор расчетных параметров наружного и внутреннего воздуха по периодам года. 3. Расчет балансов вредностей в кондиционируемом помещении по периодам года. 4. Выбор схемы организации воздухообмена. Подбор и расчет воздухораспределителей. Определение температуры приточного воздуха tп с использованием ПК ВТБ. 5. Выбор принципиальной схемы обработки воздуха, построение и расчет процессов КВ в I-d диаграмме для теплого и холодного периодов. Определение производительности СКВ. 6. Анализ режимов работы СКВ в течение года. 7. Компоновка центрального кондиционера из типовых секций на базе КТЦЗ, КЦКП и КЦМ.

8. Расчет и подбор тепло-, массообменных аппаратов установки кондиционирования воздуха (УКВ). а) расчет оросительной камеры для теплого периода; б) проверка режима работы оросительной камеры в холодный период; в) подбор воздухонагревателей для 1-го и 2-го подогревов. 9. Подбор остального оборудования УКВ. 10.Разработка схемы СКВ. Аэродинамический расчет приточно-рециркуля-ционных воздуховодов СКВ. 11.Подбор вентиляторной секции УКВ. 12.Выбор схемы холодоснабжения УКВ. Приближенный расчет и подбор холодильного оборудования. 1.2 Графическая часть курсовой работы Графическая часть курсовой работы выполняется в среде ACAD - 12, 14, 2000 и включает: 1. План и разрез помещения для кондиционера с указанием всего оборудования УКВ, места установки холодильной машины, воздухозаборных и приточнорециркуляционных воздуховодов (М 1: 50 или 1:20). 2. Спецификация оборудования УКВ. 3. Аксонометрическая схема СКВ (М1:100 или 1:50). 4. Принципиальная схема холодоснабжения УКВ. Оформление графической части курсовой работы должно соответствовать требованиям ГОСТа /30/. 2

УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Согласно действующим нормативным материалам

/15- 22/, устройство СКВ предусматривают для большинства основных помещений современных гражданских зданий. К таким помещениям относятся аудитории, конференц-залы и лекционные залы вместимостью более 150 мест, зрительные залы и фойе театров, залы кинотеатров более 300 мест, большие спортивные залы с трибунами для зрителей, используемые также для других зрелищных мероприятий, картинные галереи, музеи, помещения хранилищ архивов. Системы КВ проектируют также для наиболее ответственных помещений больниц: операционные, родовые, послеоперационные и реанимационные палаты, отделения для новорожденных и некоторые другие. Устройство СКВ необходимо для магазинов с торговыми залами общей площадью более 2700 м2, а для IV строительно-климатического района - с торговыми залами площадью 900 м2 и более. Целесообразно устраивать СКВ для помещений современных административных зданий с развитым остеклением, для гостиниц с номерами высшей категории, а также для обеденных залов и горячих цехов предприятий общественного питания при количестве посадочных мест более 200. 2.1 Выбор расчетных параметров наружного воздуха При проектировании СКВ в качестве расчетных принимаются /15/: • в холодный период – параметры наружного воздуха «Б» для всех классов СКВ; • в теплый период – параметры наружного воздуха «Б» для СКВ первого класса;

- для СКВ второго класса – параметры «Б», сниженные на 2: расч =tБн – 2 о , оС tн Iнрасч =IнБ - 2 , кДж/кг; -

для СКВ третьего класса – параметры наружного воздуха «А». Конкретные значения параметров наружного воздуха для заданного пункта строительства выбирают по /15, прил. 8/. 2.2 Выбор расчетных параметров внутреннего воздуха При проектировании СКВ в общественных зданиях принимаются оптимальные параметры воздуха в обслуживаемой зоне помещений, соответствующие комфортным условиям /15, прил5/. При кратковременном (менее 2 часов) пребывании людей в помещениях (кинотеатры, магазины, кафе и т.п.) в теплый период года условия комфорта зависят от наружной температуры, т.к. большая разность температур между наружным и внутренним воздухом вызывает неприятные ощущения переохлаждения и может привести к простудным заболеваниям. Для таких случаев при температуре наружного воздуха свыше 30оС определяют температуру внутреннего воздуха с учетом длительности пребывания людей в помещении по формулам: t2ч = tв + 0,4 ( tБн – 30), t1ч = [ tв + 0,4 ( tБн –30)] 1,04,

где t2ч , t1ч – температура внутреннего воздуха при длительности пребывания до 2 часов и до 1 часа, оС; tв–оптимальная температура внутреннего воздуха /15, прил.5/, 0С; tБн – температура наружного воздуха по параметрам «Б». Относительная влажность воздуха в помещениях с кратковременным пребыванием людей поддерживается в пределах ϕв = 30 –60 %. С целью снижения энергопотребления в теплый период следует принимать более высокое значение ϕ, а в холодный – более низкое. При выборе параметров воздуха в помещении необходимо иметь в виду, что стоимость устройства и эксплуатации СКВ неоправданно увеличится, если параметры внутреннего воздуха будут завышены в холодный период или занижены в теплый период года. Для расчета СКВ помещений со специальными требованиями поддержания оптимальных параметров воздуха установлены значения tв и ϕв независимо от времени года. Для некоторых помещений такие параметры приведены в табл. 2.1 Таблица 2.1 Оптимальные параметры воздуха для помещений со специальными требованиями Наименование помещений 1 Архивы Библиотеки, книгохранилища Помещения музеев, где хранятся экспонаты из бумаги, дерева, пергамента, кожи, клея и составленные из них Студии художников с картинами на мольбертах Склады картин в музеях

Темп-ра, tв, 0С 2 14-17 18 – 21 16- 24

Отн.вл-сть, ϕв, % 3 57-63 40 – 50 50 -60

Продолжение табл.2.1 1 Хирургические операционные Проявочные отделения для фотопленки Отделения резки фотопленки Отделения сушки фотонегативов и позитивов Помещения для хранеия кино-фотома материалов

2 20- 25 20-24 18-20

3 55-60 60 ± 5 65 ± 5

22-24

60 ± 5

18 -20

40 –50

Выбранные значения расчетных параметров микроклимата кондиционируемого помещения записываются в таблицу 2.2. Таблица 2.2 Оптимальные параметры внутреннего воздуха Периоды года

Температура tв ,,оС

Относительная влажность ϕв,,%

Скорость воздуха Vв , м/с

Теплый Холодный

2.3 Расчет балансов вредностей в кондиционируемом помещении 2.3.1 Составление теплового баланса помещения Тепловой баланс кондиционируемого помещения составляется для теплого и холодного периодов года. При определении поступлений тепла в помещение учитываются следующие статьи, Вт: ∑Qпост =Qлюд + Qи.осв + Qс.рад + Qг.п + Qогр +Qс.о. ,

16 – 24 11 –12

55- 60 55 –60

ПДК газовых вредностей мг/м3

где - Qлюд - теплопоступления от людей /11/;

(2.1)

- Qи.осв - теплопоступления от искусственного освещения /11/; - Qс.рад - теплопоступления за счет солнечной радиации через световые проемы кондиционируемого помещения определяются по формуле: Qост = (q/ Fo/ + q// Fо//)⋅βсз +(tнБ –tв ) Fо /Rо,

(2.2)

где q/ ,q// - количество тепла, поступающего в помещение в июле через остекление световых проемов, Вт/м2; Fo/ ,Fо// - площади световых проемов, облучаемые и необлучаемые прямой солнечной радиацией, м2; βсз – коэффициент солнцезащиты; tнБ ,tв – расчетные температуры соответственно наружного и внутреннего воздуха в теплый период года, 0С; Rо – сопротивление теплопередаче заполнений световых проемов, принимаемое в соответствии со СНиП по строительной теплотехнике /16/; Fо – площадь светового проема, м2. - Qгп – теплопоступления от горячей пищи (для залов предприятий общественного питания); Qгп = 25⋅n⋅τ ,

(2.3)

где n – расчетное количество посадочных мест; τ - продолжительность приема пищи: для ресторанов τ=1ч; для столовых и кафе с самообслуживанием τ=0,3ч. - Qогр. – теплопоступления через наружные ограждения в теплый период: Qогр.=Σкi⋅Fi(tнБ-tв) ,

(2.4)

где кI – коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/м2оС;

Fi – площадь ограждения, м2. tнБ ,tв - то же, что в формуле (2.2). - Qс.о. – поступление тепла от нагревательных приборов системы отопления: Qс.о. =Qо⋅(tср.-tв) / (tср –tо) ,

(2.5)

где, Qо – теплопроизводительность приборов при их работе в режиме отопления; tср. – средняя температура теплоносителя в нагревательных приборах, 0С; tо – температура воздуха в помещении при расчете отопления, 0С, обычно эта температура несколько ниже оптимальной для СКВ. При определении расходов тепла учитываются теплопотери помещения: ΣQрасх.= Qт.п.⋅=Σ кi⋅Fi(tв - tнБ),

(2.6)

где Qт.п – потери тепла через наружные ограждения помещения. Результаты расчетов теплового баланса заносят в таблицу и определяют избытки или недостатки тепла в кондиционируемом помещении. 2.3.2 Определение влаго- и газопоступлений Влаговыделения от различных источников учитываются по формуле, кг/ч: ΣWпост.=Wлюд.+Wг.п, где Wлюд – выделение влаги людьми /11/; Wг.п – выделение влаги от горячей пищи:

(2.7)

Wг.п=0,022⋅n⋅τ, где n,τ - то же, что в формуле (2.3). Поступление углекислого газа МСО2 от людей определяется по методике /11/. Все остальные случаи выделения тепла, влаги и газовых вредностей, если таковые встречаются в курсовой работе, подсчитываются на основании указаний руководителя. 2.4 Выбор схемы организации воздухообмена в помещении Одним из важных элементов проектирования СКВ является выбор рациональной схемы организации воздухообмена (СОВ) в обслуживаемом помещении, т.к. от выбора СОВ зависит производительность СКВ по воздуху. Принятая СОВ определяет эффективность работы СКВ, т.е. степень соблюдения требований по обеспечению параметров в обслуживаемой или рабочей зоне. Выбор принципиальной СОВ и системы воздухораспределения, включающей размещение и конструкцию приточных устройств, предшествует расчету воздухообмена и зависит от назначения помещения и требований, предъявляемых к СКВ. При заданной обеспеченности требуемых условий в рабочей зоне (температура, подвижность и допустимые диапазоны отклонений этих параметров) предпочтительным является тот вариант, который обеспечивает большую санитарно-гигиеническую эффективность в рабочей зоне, т.е. более равномерные поля температур и скоростей, меньшую концентрацию вредностей и т.п. Установлено, что равномерность распределения параметров воздуха (подвижность с одной стороны и температура и концентрация

– с другой) связана обратной зависимостью: большей подвижности соответствуют меньшие отклонения по температуре и концентрации и наоборот. Кроме того, величина рабочей разности температур ∆ t0 , 0С, равная ∆ t0 = tв – tп , ограничивается нормируемыми параметрами помещения и должна приниматься наибольшей, т.к. мощность основного и вспомогательного оборудования и габариты воздуховодов зависят от этой разности температур. В то же время санитарновеличина ∆ t0 должна удовлетворять гигиеническим требованиям и ее необходимо рассчитывать, рассматривая СОВ, тип и конструкцию воздухораспределителя и расстояние от него до рабочей или обслуживаемой зоны. 2.4.1 Подбор и расчет воздухораспределителей Общие рекомендации по выбору и расчету воздухораспределения для помещений различного назначения приведены в /2, гл. 10; 14, гл. 17; 15, п. 4.49-4.60/ СНиП 2.04.05-91*/15, п. 2.10/ регламентирует максимальную скорость движения воздуха Vx, и максимальную или минимальную температуру tx, 0С, в струе приточного воздуха при входе ее в рабочую зону: vx = k vв, (2.8) tx = tв + ∆t1 (2.9) tx = tв - ∆t2 (2.10) В формулах (2.8-2.10): vв, tв – нормируемые скорость движения, м/с, и температура, 0С, воздуха в рабочей или обслуживаемой зоне помещения (см. табл.2.2 настоящих указаний);

k – коэффициент перехода от нормируемой скорости воздуха в помещении к максимальной скорости в струе /15, прил.6/; температуры воз∆t1,2 – допустимые отклонения духа, 0С , в струе от нормируемой в помещении /15, прил.7/. Перед расчетом воздухораспределения необходимо решить вопрос о расположении воздухораспределителей. Если в результате расчета приточных струй скорость и температура, определяемые по формулам (2.8-2.10), не выдерживаются, то принятое расположение воздухораспределителей уточняют. В зависимости от принятых схем подачи воздуха в помещения применяют воздухораспределители, образующие компактные, веерные, закрученные или плоские струи. Перечисленные виды струй характеризуются различной интенсивностью затухания скоростей и избыточных температур по длине струи. Конструкция, место и плотность расположения воздухораспределителей определяют начальные параметры приточного воздуха, которые обеспечивают нормируемые условия на рабочих местах или в «опасной точке», т.е. в месте пересечения оси струи с верхним уровнем рабочей зоны. При размещении воздухораспределителей вблизи ограждений ( обычно потолка) приточные струи могут настилаться на это ограждение, поэтому различают настилающиеся и ненастилающиеся струи, т.к они имеют различные характеристики. Взаимодействие струй, выпускаемых параллельно из близкорасположенных воздухораспределителей, степень неизотермичности, стеснение струй ограждающими конструкциями учитываются введением в расчетные формулы коэффициентов соответственно kв, kн, kc / 2,14 /.

Расчетные формулы и данные по характеристикам струй, создаваемых различными воздухораспределительными устройствами, приведены в /2, гл. 10; 14, гл. 17/. Программный комплекс «Воздушно-тепловые балансы помещений» ПК ВТБП позволяет производить автоматизированный расчет на ПЭВМ воздухораспределения с учетом СОВ /23/. Программный комплекс ПРИВОЗ-М входит составной частью в ПК ВТПБ и в то же время может быть использован как самостоятельный блок программ для расчета. ПК ПРИВОЗ-М позволяет выбрать наиболее рациональную СОВ в помещении, найти количество приточного воздуха с учетом неравномерности распределения параметров в помещении, подобрать минимальное число типовых воздухораспределителей, обеспечивающих требуемые параметры воздушной среды в рабочей или обслуживемой зоне помещений, определить температуру приточного воздуха tп на выходе из воздухораспределителей. 2.5 Выбор принципиальной схемы обработки воздуха и расчет процессов кондиционирования воздуха Выбор схемы обработки воздуха в кондиционере производится с учетом назначения зданий и помещений, характера выделяющихся вредностей. При этом предпочтение отдается наиболее экономичным и конструктивно простым схемам /3,5,7/. Охлаждение и увлажнение воздуха наиболее экономично при изоэнтальпийных процессах (адиабатное охлаждение), которые необходимо максимально использовать , применяя политропические процессы лишь в тех случаях, когда изоэнтальпийные процессы не могут обеспечить требуемой обработки воздуха.

Если по характеру вредностей, выделяющихся в помещении, рециркуляция воздуха по нормам /15-22/ не допустима, то применяют прямоточную схему, работающую только на наружном воздухе, например: предприятия общественного питания, лечебные учреждения. Обработка наружного воздуха до параметров притока более экономична, если применяются процессы смешения, т.н. I и II рециркуляции внутреннего воздуха, позволяющие сократить расходы холода в теплый и тепла в холодный периоды года. В теплый период I-ю рециркуляцию целесообразно применять, если энтальпия наружного воздуха выше энтальпии рециркуляционного внутреннего воздуха: Jн > Jв. В помещениях, где по санитарно-гигиеническим нормам допускается рециркуляция, применяют схему с двумя рециркуляциями. В этом случае воздухонагреватели второго подогрева в расчетных условиях теплого периода не работают, т.е. вторая рециркуляция частично выполняет функции воздухонагревателей второго подогрева. Однако применение этой схемы ограничивается следующими условиями: - прямая, характеризующая процесс смешения воздуха II рециркуляции и после камеры орошения, не пересекает кривую ϕ0=90 – 95%; - точка пересечения прямой, характеризующей процесс в камере орошения, с кривой насыщения ϕ0=100% оказывается в зоне отрицательных температур или температура в данной точке ниже 60С, что не позволяет использовать воду в качестве рабочей среды в оросительной камере кондиционера; - количество воздуха для II рециркуляции оказывается равным или больше общего количества рециркуляционного воздуха.

В таких случаях применяют схему с одной рециркуляцией. В общем случае выбор принципиальной схемы обработки воздуха решается при построении процессов на I-d диаграмме. Построение процессов в I-d диаграмме и их расчет подробно изложено в литературе /1,2,3/. Конечной целью расчетов является определение воздухообмена во всем видам выделяющихся в помещении вредностей, расходов тепла на воздухонагреватели I и II подогрева, расходов холода и воды на оросительную камеру, а также определение параметров воздуха в промежуточных точках процессов обработки. Расчет начинают с построения процессов для теплого периода, при котором режим работы кондиционера более напряженный. Для примера рассмотрим построение процессов для СКВ с первой и второй рециркуляциями. Теплый период На I-d диаграмму наносят точки Н и В, соответствующие расчетным параметрам наружного и внутреннего воздуха (рис. 1). По известной формуле вычисляют величину углового коэффициента луча процесса:

Eт.п. =

∆Qизб , ∆Wизб

кДж/кг

Через точку В проводят луч процесса до пересечения с изотермой tп в точке П (параметры приточного воздуха) и изотермой tу в точке У (параметры воздуха, удаляемого из верхней зоны). При этом температура приточного воздуха tп принимается из расчета воздухораспределения.

Температура уходящего из помещения воздуха tу зависит от схемы организации воздухообмена и принимается равной: tу = tв – при схеме "сверху-вниз"; при недостатках тепла в помещении; для помещений высотой менее 4 м. tу = tв+gradt (h-hр.з.) – для всех остальных случаев. В дальнейшем при построении процессов КВ все параметры (t, I, d, ϕ) для расчетных точек записывают в таблицы по периодам года. Общий воздухообмен для ассимиляции избытков тепла и влаги определяют по формулам:

Go =

∆Qизб ∆Wизб ≈ 103 , кг/ч I y − Iп d y − dп

(2.11)

Учитывая подогрев воздуха в рециркуляционном канале на 10 (за счет теплопередачи через стенку канала) и приточного воздуха на 1,50 (за счет теплопередачи и при прохождении воздуха через вентилятор) находят точку У/, определяющую параметры рециркуляционного воздуха на входе в кондиционер, и точку П/, соответствующую параметрам воздуха после обработки в кондиционере, т.е. на всасывающем патрубке вентилятора. Через полученные точки У'и П' проводят прямую смеси до пересечения с кривой ϕ0= 95% в точке 0 (параметры на выходе из форсуночной камеры). В этом случае воздухонагреватели II подогрева полностью отключены. Точка П/, находящаяся на прямой У/ 0, является точкой смеси воздуха, прошедшего обработку в оросительной камере, и воздуха второй рециркуляции GIIр. По правилу смеси:

У ′О ОП ′

=

Go G IIp

; G IIp =

ОП ′ У ′О

Go ,

кг/ч

где У/O и OП/ – длины соответствующих отрезков в I-d диаграмме, см. Количество воздуха, прошедшего через камеру: Gкам = G0 – GIIр

, кг/ч

(2.12)

Количество воздуха первой рециркуляции: GIр = Gкам – Gн (2.13) , кг/ч - минимальное требуемое количество наружного

где Gн воздуха. Так как количество наружного воздуха влияет на затраты тепла и холода при тепловлажностной обработке, то всегда следует стремиться к возможному его уменьшению до минимально требуемого. Минимальное количество наружного воздуха Gн определяется с учетом следующих требований: • обеспечение требуемой санитарной нормы подачи воздуха на 1 человека: G’н = L1чел n ptп

, кг/ч,

где L1чел = 16…..80 м3/ч.чел – санитарная норма подачи наружного воздуха на 1 человека в зависимости от назначения помещения /14-22/; n - количество людей, одновременно находящихся в помещении; ptп – плотность воздуха при температуре притока, кг/м3;

• компенсация воздуха, удаляемого местными отсосами:

G’’н = Gм.о

, кг/ч

• создание в помещении избыточного давления – подпора: G’’’н = k Vпом ρtп , кг/ч где k - кратность воздухообмена, ч-1; Vпом – объем кондиционируемого помещения, м3. Из полученных значений G’н, G’’н, G’’’н выбирается наибольшее. Точки Н и У/ соединяют прямой смеси наружного и рециркуляционного воздуха. Положение точки смеси С на прямой У/ Н находят по правилу смеси:

У ′H У ′С

=

G кам Gн

; У ′С =

G G

н

У ′Н , см

кам

Отложив найденный отрезок на линии У/’Н, находят точку С. Соединяют точки С и О прямой, характеризующей политропический процесс одновременного охлаждения и осушки воздуха в оросительной камере. Расход холода в камере: Qхол = Gкам (I0 –Ic) , кДж/ч Расходы тепла отсутствуют: QI = 0, QII = 0.

(2.14)

Холодный период При построении процессов обработки воздуха в холодный период используется та же схема, что и в теплый период. Известными величинами являются расходы воздуха G0,Gн, GI р, GII р, Gкам из расчета теплого периода. На I-d диаграмму наносят точки Н и В по заданным параметрам для холодного периода (рис.2). Через точку В проводят луч процесса Eх.п., угловой коэффициент которого равен:

E х.п. =

± ∆Q , ∆Wизб

кДж/кг

На луче процесса находят точку У, соответствующую параметрам удаляемого воздуха. Ассимилирующую способность приточного воздуха по теплу ∆I и по влаге ∆d находят по формулам воздухообмена:

± ∆Q , кДж/кг Go ∆Wизб 3 ∆d = d y − d п = 10 , кг/ч Go ∆I = I y − I п =

(2.15) (2.16)

откуда Iп = Iу - ∆I dп = dу – ∆d. Пересечение линий Iп = const и dп = const с лучом процесса в точке П характеризует состояние приточного воздуха при заданном воздухообмене G0.

При построении процессов КВ в холодный период повышение температуры в приточном и рециркуляционном каналах можно не учитывать. Для определения положения т.0, характеризующей состояние воздуха после камеры, составляют уравнение баланса влаги: Gкам d0 + GIIр. dу = G0 dc1 = G0 dп , откуда

do =

G o d п − G IIp d y

,

G кам

(2.17)

G н d н + G Ip d y G кам

,

QI = Gн (Iк – Iн) QII = G0 (Iп – Iс1)

, ,

к/Дж/ч к/Дж/ч

(2.19) (2.20)

г/кг

Точка 0 находится на пересечении линий d0 = const и ϕ0 = 90%. Соединив точки 0 и У прямой смеси, находим на пересечении У0 с dп = const точку смеси С1, характеризующую состояние смеси воздуха перед воздухонагревателями второго подогрева. В оросительной камере в холодный период осуществляется процесс изоэнтальпийного (адиабатного) охлаждения и увлажнения. т.е. точка С (параметры воздуха на входе в камеру ) должна находиться на линии Iо = const. Влагосодержание смеси dc находим из уравнения баланса влаги для смеси наружного подогретого воздуха и воздуха первой рециркуляции: Gн dн+ GIрdу = Gкамdc , (2.18) откуда

dc =

На пересечении I0 = const и dc= const находят т.С. Через точки У и С проводят прямую до пересечения с линией dн = const в т. К (параметры воздуха после воздухонагревателей первого подогрева). Расходы тепла на первый и второй подогревы:

г/кг

Рис.1 Процессы обработки воздуха в теплый период

Если расход воздуха, определенный по формуле (2.21) окажется больше полученного на основании построений в I-d диаграмме (формула 2.11), необходимо внести соответствующие исправления в построенных процессах обработки воздуха. 2.5.2 Определение производительности систем кондиционирования воздуха

Рис.2 Процессы обработки воздуха в холодный период 2.5.1 Определение расхода воздуха для разбавления газовыделений Если в помещении выделяются кроме тепла и влаги вредные газы, пары и т.п., то расход приточного воздуха проверяют на разбавление данных вредностей до ПДК по формуле: Lм = М 103 / (кпдк-кп) ,

м3/ч,

(2.21)

где М - количество выделяющихся вредностей, г/ч; кпдк – предельно допустимая концентрация данной вредности в воздухе рабочей зоны, мг/м3; кп – концентрация данной вредности в приточном воздухе, мг/м3; в общем случае кп ≤ 0,3 кпдк /14, 15/.

Для систем кондиционирования воздуха различают полезный расход кондиционированного воздуха, необходимый для обеспечения заданных условий в обслуживаемом помещении, и полный расход, учитывающий непроизводительные утечки воздуха в оборудовании и воздуховодах. Полезный расход, как правило, определяется из условия ассимиляции максимальных избытков тепла и влаги в помещении в теплый период по формулам:

Gо =

∆Qизб . ⋅ 3,6 ∆Wизб . = ⋅ 10 3 , кг / ч, I у − Iп d у − dп

где ∆Qизб., ∆Wизб - максимальные избытки полного тепла в Вт и влаги в кг/ч в теплый период; Iу, Iп, dу, dп – энтальпия и влагосодержание, г/кг, соответственно удаляемого и приточного воздуха (см. расчет процессов в теплый период по I-d диаграмме). Полезный расход воздуха СКВ не должен быть меньше необходимого, обеспечивающего: а) удаление выделяющихся в помещении вредных газов, паров и пыли; б) создание подпора в кондиционируемом помещении; в) компенсацию вытяжки местными отсосами и на техноло-

гические нужды; г) санитарную норму подачи наружного воздуха. Полный расход воздуха в СКВ определяется по формуле: (2.22) G = кп⋅Gо, кг/ч, где кп – коэффициент, учитывающий потери – утечки в воздуховодах. Для воздуховодов класса «П» /15/, применяемых в СКВ, значения кп можно принять равным: кп = 1,1 – при длине воздуховодов до 50 м; кп = 1,15 – при длине воздуховодов более 50 м. Объемный расход воздуха или производительность СКВ определяется по формуле:

L=

G

ρп

м3 / ч

(2.23)

где ρп – плотность приточного воздуха, кг/м3. Вычисленное по формуле (2,23) значение сравнивается со значениями воздухообмена из расчета воздухораспределения по ПК ПРИВОЗ-М. Если расходы отличаются друг от друга более, чем на 10%, то требуется корректировка или перерасчет воздухораспределения на расчетные параметры приточного воздуха в теплый период. 2.6 Анализ режимов работы СКВ в течение года Изучение работы СКВ в течение года выявляет пределы изменения пропускной способности тепломассообменных аппаратов и воздушных клапанов при изменении параметров наружного воздуха. В течение года параметры наружного воздуха изменяются от зимних расчетных Iнх до летних расчетных Iнт

условий и наоборот. На I-d диаграмме область этих изменений ограничена климатической кривой, линией Iнт , кривой насыщения φ=100% и линией Iнх . Для построения климатической кривой можно использовать уравнение: Iн = 7,1 + 1,3 tн , к Дж/кг где tн - текущее значение температуры наружного воздуха, 0С; Iн – энтальпия , соответствующая этой температуре, кДж/кг. Анализ годового режима работы СКВ проводится с помощью I-d диаграммы, где нанесены процессы обработки воздуха для расчетных условий холодного и теплого периодов. Весь диапазон изменения энтальпии наружного воздуха разбивается на поддиапазоны регулирования. Для наглядности строятся графики регулирования при годовых изменениях энтальпии наружного воздуха Iн : - параметров внутреннего воздуха tв и φв ; - работы воздушных клапанов; - работы ТМО аппаратов Графики регулирования показывают изменение теплопроизводительности воздухонагревателей I и II подогревов, холодопотребления, изменение соотношения между расходами наружного и рециркуляционного воздуха при постоянстве общего воздухообмена, принятую последовательность работы аппаратов и характерные точки смены режимов. Кроме этого, площади фигур на графиках регулирования работы ТМО аппаратов означают годовые затраты энергии на обработку воздуха.

2.7 Компоновка центрального кондиционера из типовых секций Центральные кондиционеры могут обслуживать одно большое или несколько помещений с одинаковыми параметрами микроклимата. В некоторых случаях несколько центральных кондиционеров обслуживают одно помещение больших размеров (закрытый стадион, концертный комплекс, производственные цехи и т.п.). Центральный кондиционер состоит из отдельных типовых секций, соединенных герметично между собой. Набор секций может быть весьма разнообразен и определяется главным образом технологической компоновкой, обуславливающей последовательность обработки воздуха в кондиционере (процессы в I-d диаграмме). Размеры секций унифицированы и зависят от типоразмера кондиционера. Выбор типоразмера производится по объемному расходу воздуха или производительности СКВ, определенному по формуле (2.23). Полный состав центральной УКВ включает следующие секции: 1. блок приемный прямоточный или смесительный; 2. фильтр воздушный; 3. оросительная камера; 4. воздухонагреватели первого и второго подогрева; 5. вентиляторная секция; 6. блок присоединительный; 7. камеры обслуживания; 8. камеры воздушные для смешивания воздушных потоков; 9. клапаны воздушные для регулирования расходов воздуха. С 1989г. отечественная промышленность выпускает центральные кондиционеры серии КТЦ3 (кондиционер ти-

повой, центральный, третьей модернизации). Кондиционеры КТЦ3 имеют десять индексов, обозначающих номинальную производительность в тыс. м3/ч: КТЦ3-10; КТЦ320; КТЦ3-31,5; КТЦ3-40; КТЦ3-63; КТЦ3-80; КТЦ3-125; КТЦ3-160; КТЦ3-200; КТЦ3-250 /14, кн. 2, прил. III/. Кондиционеры КТЦ3 могут работать в двух режимах производительности по воздуху: - в режиме номинальной производительности, соответствующей цифре индекса (цифра после дефиса); - в режиме максимальной производительности, когда производительность по воздуху увеличивается в 1,25 раза при сохранении габаритных размеров кондиционера, что позволяет уменьшить занимаемые площадь и объем помещений. Пример компоновки центрального кондиционера серии КТЦ3 по технологической схеме СКВ с первой и второй рециркуляциями (рис. 1, рис. 2) приведен в приложении 1, некоторые габаритные размеры КТЦ3 – в приложении 2, экспликация оборудования - в приложении 3. Каждой секции кондиционера присваивается семизначный индекс, состоящий из индекса кондиционера (2 цифры), далее после точки указывается цифровой индекс секции: 0 – оросительная камера; 1 – воздухонагреватели; 2 – воздушный фильтр; 3 – клапаны воздушные; 4 – вентиляторная секция; 5 – вспомогательные и соединительные секции. Затем цифры индекса указывают на конструктивные особенности той или иной секции. Технические характеристики и габаритные размеры секций кондиционеров КТУЗ приведены в приложении III /14, кн.2/.

В последнее десятилетие российские производители разработали центральные кондиционеры марок КЦКП и КЦМ. Кондиционеры КЦКП (кондиционер центральный каркасно-панельный) производительностью по воздуху от 1,5 до 100 тыс.м3/ч выпускаются фирмой «Веза» /25/. Модельный ряд кондиционеров КЦМ (кондиционер центральный фирмы «МОВЕН») выпускается производительностью по воздуху от 1,5 до 110 тыс. м3/ч /27/. Современные центральные кондиционеры КЦКП и КЦМ состоят из ряда функциональных блоков – секций, которые можно комбинировать в соответствии с конкретной заданной технологией обработки воздуха. Подбор и расчет оборудования, а также компоновка кондиционеров марок КЦКП и КЦМ автоматизированы, для чего фирмами разработаны прикладные программные комплексы /24,26/. Примеры компоновки центральных кондиционеров КЦКП и КЦМ приведены в приложении 4 и 5. 2.8 Расчет и подбор тепло-, массообменных аппаратов УКВ 2.8.1 Расчет оросительной камеры При компоновке кондиционеров серии КТЦ3 в курсовой работе применяют оросительные камеры форсуночные ОКФ3, технические характеристики которых приведены в /14, Кн.2, табл. III.4/. Оросительная система ОКФ3 состоит из двух рядов стояков, оснащенных эксцентриситетными широкофакельными форсунками ЭШФ 7/10 ( диаметр входного отверстия 7 мм, соплового отверстия 10мм) с равномерным распределением воды по окружности распыла. Камеры ОКФ3 изготавливаются в двух исполнениях.

Исполнение 1 – первый по ходу воздуха ряд имеет большую плотность установки форсунок, второй – меньшую. Исполнение 2 – форсунки установлены с одинаковой плотностью в каждом ряду. Подачу воды можно предусматривать в один или два ряда стояков: - однорядные прямоточные ОКФ при подаче воды в первый по ходу воздуха ряд; - однорядные противоточные ОКФ – во второй по ходу воздуха ряд; - двухрядные ОКФ – в два ряда. ОКФ3 могут быть использованы для реализации как адиабатных, так и политропных процессов обработки воздуха. Методика расчета ОКФ3 разработана во ВНИИкондиционере, базируется на экспериментальных и теоретических исследованиях и использовании коэффициентов эффективности теплообмена Еа и Еп. Целью расчета оросительной камеры является: - выбор исполнения ОКФ3; - определение расхода охлаждающей воды W; - определение начальной twн и конечной twк температуры воды; Последовательность расчета ОКФ3 при политропном режиме (прямая задача): 1. По выбранному типоразмеру кондиционера КТЦ3 определяется индекс и технические характеристики камеры ОКФ3 /14, Кн.2, табл. III.4/. В курсовой работе рекомендуется выполнять расчеты для двух исполнений одновременно. 2. На I-d диаграмме изображается луч процесса обработки воздуха в камере орошения по теплому периоду. Точка пересечения луча процесса с кривой насыщения ϕ=100% со-

ответствует предельному состоянию воздуха в камере tпр., Iпр.. 3. Коэффициент адиабатной эффективности Еа вычисляется по формуле:

Еа =

Ι в .к . − Ι в .н . , Ι пр . − Ι в .н .

(2.24)

где Iв.к., Iв.н. – конечная и начальная энтальпия воздуха, кДж/кг. 4. Коэффициент орошения µ и коэффициент энтальпийной эффективности Еп для принятого типоразмера и исполнения камеры орошения находятся по графикам на рис. 3,4,5. На оси ординат откладывается значение Еа и проводится прямая, параллельная оси абсцисс, до пересечения с кривой Еа(µ), соответствующей выбранному типоразмеру и исполнению. Абсцисса точки пересечения определяет значение µ. Из точки пересечения на кривой Еа(µ) проводится вертикальная линия до пересечения на кривой Еп(µ), также соответствующей выбранной камере. Ордината точки пересечения определяет значение Еп. 5. Относительный перепад температур воздуха θ вычисляется по формуле:

θ = 0.33 ⋅ cW ⋅ µ ⋅ (

1 1 ), − Еп Еа

(2.25)

где 0,33 – коэффициент аппроксимации; сW = 4,187 кДж/кг 0С – удельная теплоемкость воды. 6. Начальная температура воды tw.н.:

t w.н. = t пр. +

θ

cw ⋅ µ

( Ι в .к . − Ι в .н. )

(2.26)

7. Конечная температура воды tw.к.:

t w.к. = t w.н. −

Ι в.к. − Ι в.н. cw ⋅ µ

(2.27)

8. Расход разбрызгиваемой воды W, кг/ч: W = µ⋅Gкам, (2.28) где Gв – расход воздуха, кг/ч. 9. Расход воды, подаваемой от холодильной станции Wхол.ст., кг/ч:

W хол.ст. =

Q хол. c w ⋅ (t w.к. − t w хол.ст. )

(2.29)

где Qхол. – расход холода на обработку воздуха в ОКФ, кДж/ч, twхол.ст. – температура воды, подаваемой от холодильной станции, равная 6-80С. 10. Давление воды перед форсунками ∆Рw, кПа, определяется по графику (рис. 6) в зависимости от расхода разбрызгиваемой воды и типа ОКФ3. К установке принимается оросительная камера такого исполнения, при котором расход воды W, давление ∆Рw и затраты энергии на циркуляционный насос будут наименьшими.

Рис.3 Зависимость Еп (µ) и Еа (µ) для двухрядных камер орошения ОКФ-3 (исполнение 1 и 2) 1 - ОКФ-3 01.01304, исп.2 (02.01304, исп.2) 2 - ОКФ-3 02.01304, исп.1 (06.01304, исп.2; 08.01304 исп.2; 12.01304 исп. 2; 16.01304 исп.2; 25.01304 исп.2) 3 - ОКФ-3 01.01304, исп.1 (03.01304, исп.2; 06.01304 исп.1; 08.01304 исп. 1; 04.01304 исп.2; 12.01304 исп.1; 16.01604 исп.1; 20.01304 исп.2; 25.01304 исп.1) 4 - ОКФ-3 03.01304, исп.1 (04.01304, исп.1; 20.01304 исп.1)

Рис.4 Зависимость Еп (µ) и Еа (µ) для однорядных прямоточных камер орошения ОКФ-3 (исполнение 1 и 2) 1 - ОКФ-3 01.01304, исп.2 (02.01304, исп.2) 2 - ОКФ-3 03.01304, исп.2 (04.01304, исп.2; 06.01304 исп.2; 3 - ОКФ-3 12.01304, исп.2 (16.01304, исп.2; 20.01304 исп.2; 25.01304 исп.2)

Рис.4 Зависимость Еп (µ) и Еа (µ) для однорядных противоточных камер орошения ОКФ-3 (исполнение 1) 1 - ОКФ-3 01.01304, исп.1 2 - ОКФ-3 02.01304, исп.1 (03.01304, исп.1; 04.01304 исп.1;20.01304 исп.1) 3 - ОКФ-3 06.01304, исп.1 (08.01304, исп.1; 12.01304 исп.1; 16.01304 исп.1; 25.01304 исп.1)

Рис.6 Зависимость давления воды перед форсунками ∆Рw (W) для двухрядных камер орошения ОКФ-3 1 - 01.01304, исп.1; 3 - 02.01304, исп.1; 5– 03.01304, исп.1; 7– 04.01304, исп.1; 9– 06.01304, исп.1;

2 – исп.2; 4 – исп.2; 6 – исп.2; 8 – исп.2; 10 – исп.2;

11 – 08.01304, исп.1; 13 - 12.01304, исп.1; 15 - 16.01304, исп.1; 17 - 20.01304, исп.1; 19 - 25.01304, исп.1;

12 –исп.2 14- исп.2; 16 - исп.2 18 - исп.2 20 - исп.2

2.8.2 Проверка режима работы оросительной камеры в холодный период года В этот период оросительная камера работает в режиме адиабатного увлажнения. Конструкция камеры, ее тип, исполнение и элементы оборудования остаются те же, что и для теплого периода. Обеспечение меньшего расхода воды в холодный период возможно двумя способами: - уменьшение давления воды перед форсунками; - уменьшение числа работающих форсунок. Рассмотрим расчет оросительной камеры по второму способу. Исходные данные принимаются из построения процессов в I-d диаграмме для холодного периода (рис.2) и расчета камеры в теплый период: - расход обрабатываемого в камере воздуха Gкам, кг/ч; - параметры (t, I) воздуха на входе в оросительную камеру и выходе из нее; - тип оросительной камеры и технические характеристики ее элементов; - давление воды перед форсунками ∆Рw, кПа. Последовательность расчета: 1. Коэффициент адиабатной эффективности теплообмена вычисляется по формуле:

Еа = 1 −

t в.к. − t м.т , t в.н − t м.т

(2.30)

где tв.к и tв.н - конечная и начальная температуры воздуха, С; tм.т - температура воздуха по мокрому термометру, 0С; 0

2. Коэффициент орошения µ для заданного типа ОКФ находится по графикам (рис. 3,4,5). 3. Расход разбрызгиваемой воды W, кг/ч; (ф.2.28) W =µ Gкам 4. Производительность одной форсунки ЭШФ 7/10 в зависимости от ∆РW определяется по рис. 7 - gфорс, кг/ч. 5. Количество работающих в холодный период форсунок nх.п. , шт.:

n х .п =

W g форс

6. Если число работающих в холодный период форсунок «nх.п» отличается от общего числа форсунок в ОКФ «n» более чем на 10%, то часть форсунок (чаще в первом по ходу воздуха ряду) заглушается. Количество заглушаемых форсунок: nзагл =n-nх.п Необходимо помнить, что изложенный метод расчета предполагает постоянство давления перед форсунками ∆РW=const, что обеспечивается работой насоса оросительной камеры. 7. Аэродинамическое сопротивление камеры ОКФЗ определяется по эмпирической формуле: ∆PОКФ = 14,126 (vρ) 1,81 , Па где (vρ) – массовая скорость воздуха в поперечном сечении оросительной камеры, кг/м2с.

Рис.7 Зависимость расхода воды gф от давления воды перед форсунками ∆Рw 2.8.3 Подбор и расчет воздухонагревателей для первого и второго подогрева Центральные кондиционеры КТЦ3 комплектуются воздухонагревателями без обводного канала ВН и с обводным каналом ВНО для осуществления различных способов регулирования температуры обрабатываемого воздуха. В обводном канале устанавливается воздушный клапан с электрическим (КВЭ), пневматическим (КВП) или ручным (КВР) приводом. В расчетном режиме клапан считается

закрытым, поэтому скорость воздуха в ВНО выше, чем в ВН. Необходимая поверхность нагрева набирается из базовых теплообменников высотой 1,0; 1,25; 1,50; 2,0 метра, технические характеристики которых представлены в табл.2.3. Базовые теплообменники изготавливаются с одно-, двух- и полуторорядным расположением трубок по ходу воздуха, за счет чего изменяется поверхность нагрева теплообменника. Количество базовых теплообменников, устанавливаемых по фронту, их высота, индексы и технические характеристики указаны в приложении 6. Теплоносителем служит горячая или перегретая вода с температурой от 700С до 1800С и давлением до 1,2 МПа. Параметры теплоносителя для воздухонагревателей первого подогрева определяются по температурному графику регулирования режима тепловых сетей или котельной. Для воздухонагревателей второго подогрева принимают следующие значения параметров: Тпод=Т20С, Тобр ≤ 400С. Это обусловлено круглогодичной работой воздухонагревателей второго подогрева и их подключением к системе теплоснабжения по схеме «из обратки в обратку». Исходными данными для расчета воздухонагревателей являются: - массовый расход воздуха, проходящего через воздухонагреватель Gв, кг/ч; - начальная и конечная температуры воздуха tн и tк, 0С - параметры теплоносителя Т1, Т2 0С. Расчет основан на совместном решении уравнений теплового баланса и уравнения теплопередачи, аналогично расчету калориферных установок в курсе «Системы вентиляции»: Qвозд. = Qт/н = Q

(2.31)

Расход тепла на нагревание воздуха Qвозд , Вт: (2.32) Qвозд = 0,278⋅с⋅Gв(tк – tн) При расчете воздухонагревателей первого подогрева значения Gв, tк ,tн принимаются из расчета процессов обработки воздуха в холодный период (рис.2). При расчете воздухонагревателей второго подогрева за расчетный принимается больший из расходов тепла QII по холодному и теплому периодам. Количество тепла, отдаваемое теплоносителем Qт/н, Вт: Qт/н = 0,278⋅сw⋅W⋅((Т1 – Т2),

(2.33)

где сw = 4,187 кДж/кг град – удельная теплоемкость воды; W – расход теплоносителя, кг/ч; (2.34) W = 3600⋅ω⋅fт/н⋅ρw, где ω - скорость движения теплоносителя по трубкам теплообменника, м/с; fт/н – площадь сечения трубок для прохода теплоносителя, м2 (табл. 2.3); ρw = 1000 кг/м3 – плотность теплоносителя – воды. В результате совместного решения уравнений 2.32 – 2.34 получена формула для определения скорости движения теплоносителя: ω=

Qвозд. 3600⋅ сw ⋅ ρw ⋅ (Т1 − Т 2) ⋅ f т / н ⋅ 0,278

(2.35)

Скорость воды в трубках рекомендуется принимать в пределах ωрек.= 0,15÷0,8 м/с.

Повышение скорости ωрек >0,8 м/с не приводит к существенному увеличению теплоотдачи, но значительно возрастает гидравлическое сопротивление воздухонагревателя, а при уменьшении скорости ωрек< 0,15 м/с отмечается заметное снижение теплоотдачи и возрастает опасность замерзания воздухонагревателей первого подогрева. Уравнение теплопередачи: Q = к⋅F⋅∆t,

(2.36)

где к – коэффициент теплопередачи, Вт/м2К; F – поверхность теплообмена, м2. /прил.6/ ∆t = (Т1+Т2)/2 – (tн + tк)/2 – средняя разность температур, 0С. Коэффициент теплопередачи к определяется по эмпирическим зависимостям: к = а⋅(vρ)0,49⋅ω0,13,

(2.37)

где а – опытный коэффициент, равный: а=16,86 для однорядных теплообменников, а=15,6 для двухрядных и полуторорядных тепло обменников. (vρ) – массовая скорость воздуха, кг/м2⋅с, вычис ляемая по формуле:

(v ρ ) =

Gв , 3600 ⋅ f в

(2.38)

где fв – площадь фронтального сечения для прохода воздуха, м2 /прил. 6/ Сопоставляя значения теплоотдачи воздухонагревателей Q (2.36) и требуемого расхода тепла на нагревание воздуха Qвозд (2.33) определяется процент запаса по теплопроизводительности:

% запаса

=

Q − Q возд Q возд .

.

2.9 Подбор остального оборудования УКВ .2.9.1 Подбор воздушных фильтров

⋅ 100 %,

Для воздухонагревателей первого подогрева процент запаса должен быть не более 15%. Если это условие не выполняется, то делается пересчет. Воздухонагреватели второго подогрева допускается устанавливать с минимальным или даже нулевым запасом. Аэродинамическое сопротивление воздухонагревателей зависит от конструкции (ВН или ВНО), рядности базового теплообменника, режима работы кондиционера и количества теплообменников, установленных последовательно по воздуху /14, Кн. 2, табл. III.7/ Таблица 2.3

Техническая характеристика базовых теплообменников кондиционеров КТЦ 3

Высота теплообменника, м

Количество рядов теплоотдающих элементов

Количество ходов

Площадь живого сечения хода fт/н, м2

1,00 1.00 1.25 1,25 1,50 1,50 2,00 2,00

1 2 (1,5) 1 2 (1,5) 1 2 (1,5) 1 2 (1,5)

4 4 6 6 6 6 8 8

0,00148 0,00296 0,00123 0,00246 0,00148 0,00296 0,00148 0,00296

Для очистки воздуха от пыли в СКВ применяют фильтры, конструктивное решение которых зависит от характера пыли, начальной запыленности воздуха и требуемой степени очистки. Выбор воздушного фильтра для КТЦЗ осуществляется согласно /14, Кн2, прил.III). 2.9.2 Подбор камер обслуживания и смешивания воздушных потоков. Камеры обслуживания КО-3 предназначены для формирования воздушных потоков и обслуживания соседнего оборудования в кондиционере. Для смешения наружного и рециркуляционного воздуха и обслуживания соседнего оборудования предназначены камеры воздушные КВ 0,5-3 шириной 565 мм и камеры воздушные КВ 13 шириной 1080 мм. Основные данные по камерам КОЗ и КВ представлены в табл. III.17 и III.18 /14, Кн2/. 2.10. Аэродинамический расчет воздуховодов СКВ При проектировании СКВ в зданиях гражданского назначения применяются стальные воздуховоды прямоугольного сечения класса «П». Расчет воздуховодов выполняется по методике, рассмотренной в курсе «Системы вентиляции». В рециркуляционных СКВ с одним приточным вентилятором необходимо обратить особое внимание на увязку потерь давления по рециркуляционным воздуховодам и в оборудовании УКВ до точки слияния воздушных потоков. При невозможности увязки изменением сечений рециркуляционных воздуховодов можно использовать

воздушные клапаны на рециркуляциях или утепленный клапан на наружном воздухе. В расчетном режиме клапаны считаются полностью открытыми, при увязке клапанами створки прикрываются и определяется угол закрытия створок клапанов. Технические характеристики воздушных клапанов кондиционеров КТЦЗ даны в табл. III.19 /14, кн.2). 2.11 Подбор вентиляторной секции УКВ В центральных кондиционерах применяются радиальные вентиляторы одностороннего и двухстороннего всасывания. Производительность вентилятора принимается равной расходу воздуха в СКВ-Lв, м3/ч. Полное давление , развиваемое вентилятором, находится по формуле: Pв = 1,1 (∆РУКВ + ∆Рнагн) ,

(2.39)

где 1,1 - коэффициент запаса на неучтенные потери, ∆РУКВ – потери давления в оборудовании УКВ на стороне всасывания, Па, ∆Рнагн = Σ (Rl +Z) маг – потери давления по участкам магистрали СКВ, Па. Потери давления на всасывающей линии вентилятора определяются суммированием ∆Р по отдельным элементам кондиционера: ∆РУКВ = ∆РВЗУ+∆РБП +∆РI+∆РОКФ + ∆РФ +∆РII +∆РПС , (2.40) где ∆РВЗУ – потери давления в воздухозаборном устройстве, Па;

∆РБП – сопротивление блока приемного, равное 70 Па при номинальной нагрузке; ∆РI, ∆РII – сопротивление воздухонагревателей первого и второго подогрева, Па; ∆РОКФ – сопротивление ОКФ, Па; ∆РФ сопротивление фильтра с учетом его загрязнения, Па; ∆РПС – сопротивление присоединительной к вентилятору секции, равное 50 Па при номинальной нагрузке. Технические характеристики вентиляторных агрегатов кондиционеров КТЦ3 представлены в табл. III.22 /14, кн.2/. 2.12

Приближенный расчет и подбор холодильного оборудования

Расчет основного оборудования системы холодоснабжения выполняется с целью выбора типа холодильной машины и определения режимных параметров работы холодильной машины, а также проведение на их основе поверочного расчета основных элементов – испарителя и конденсатора. 1. Требуемая холодопроизводительность машины определяется с учетом запаса в 5 – 15% по формуле: (2.41) Qх.м. = (1,05 ÷ 1,15) Qхол, где Qхол – расчетный расход холода, Вт. 2. По величине Qх.м. выбирается тип холодильной машины /1,2,8,9,10/ и приводится ее техническая характеристика. 3. Режим работы холодильной машины характеризуется следующими температурами: - температура испарения хладагента в испарителе, 0С. (2.42) tu = twх.ст – (2 ÷ 4)0 ≥ + 10С

- температура конденсации паров хладагента в конденсаторе, 0С. (2.43) tк = tw2 + (3 ÷ 4)0 ≤ 30 ÷ 360С где tw2 – температура воды на выходе из конденсатора с во дяным охлаждением tw2 = tw1 + (4 ÷ 6), 0С tw1 - температура воды на входе в конденсатор. При применении проточной водопроводной воды для охлаждения конденсатора температура tw1 = 20 ÷ 220C (холодильные машины малой и средней мощности). Для холодильных машин большой мощности и для холодильных станций устраивают системы оборотного водоснабжения, в которых вода из конденсаторов охлаждается в вентиляторных градирнях воздушно-испраительным способом. В этом случае температура tw1 = tм.т + (4 ÷ 6),0С, где tм.т – температура наружного воздуха по мокрому термометру в теплый период, 0С. - температура всасывания паров хладагента в цилиндр компрессора, 0С (2.44) tвс = tu + (10 ÷ 40),0С, - температура переохлаждения жидкого хладагента перед терморегулирующим вентилем, 0С (2.45) tп = tк - (3 ÷ 5),0С Стандартный режим работы хладоновых холодильных установок для кондиционирования воздуха характеризуется следующими значениями: tu = 50C; tк = 350С; tвс = 150С; tп = 300С. Если температурные режимы значительно отличаются от стандартных, то действительная холодопроизводительность машины вычисляется по формуле: (2.46) Q = Qхмст λ qv / λст qvст ,Вт

где Qхмст – каталожная холодопроизводительность машины, Вт; λст, λ - коэффициенты подачи компрессора при работе в стандартном и расчетном режиме; qvст, qv – удельная объемная холодопроизводительность хладагента при работе машины в стандартном и расчетном режиме, кДж/м3. 4. Поверочный расчет поверхностей теплообмена испарителя и конденсатора выбранной холодильной машины. 4.1. Поверхность испарителя определяется по формуле:

Fu =

Qхол , м2 кu ∆t ср.исп

(2.47)

где кu = 350 ÷ 530 Вт/м2 град – коэффициент теплопередачи кожухотрубного испарителя для хладона R12 кu ≤ 350 Вт/м2 град; для хладона R22 кu ≥ 400 Вт/м2 град; ∆tср.исп – среднелогарифмическая разность температур в испарителе, град

∆t ср.исп

(t wk − t u ) − (t wх.ст − t u ) , = (t wk − t u ) λn х.ст (t w − t u )

(2.48)

4.2. Поверхность конденсатора вычисляется по формуле:

Fk =

Qk , м2 к k ∆t ср.конд

где Qк – тепловая нагрузка на конденсатор, Вт: Qк = Qхол + Ni = Qхол + Nп η, Ni – индикаторная мощность компрессора, Вт; Nп – потребляемая мощность компрессора, Вт;

(2.49)

(2.50)

η = 0,8 – 0,9 – механический кпд; кк = 450 ÷ 600 Вт/м2 град – коэффициент теплопередачи кожухотрубного конденсатора с водяным охлаждением, для хладона R12 кк ≤ 480 Вт/м2 град; для хладона R22 кк ≤ 600 Вт/м2 град; ∆tср.конд – среднелогарифмическая разность температур в конденсаторе, град

∆t ср.конд =

(t k − t w1 ) − (t к − t w2 ) , (t k − t w1 ) λn (t к − t w2 )

(2.51)

4.3. Расход воды, охлаждающий конденсатор, м3/ч:

Wk =

1.1Qk , 0.278cw (t w2 − t w1 ) ρ w

(2.52)

где сw = 4.187 кДж/кг град – удельная теплоемкость воды; ρw = 1000 кг/м3 плотность воды. Полученные значения Fu, Fк и Wк должны не более чем на 15% отличаться от каталожных данных серийно выпускаемых холодильных машин. При выборе схемы холодоснабжения оросительной камеры кондиционера рекомендуется использовать литературу /1,2,14, кн.2/.

Приложение 1 Схема компоновки центрального кондиционера КТЦ3 с I и II рециркуляциями

Приложение 3 Экспликация оборудования кондиционера КТЦ3

Приложение 2 Габаритные размеры кондиционеров КТЦ3 Тип кондиционера КТЦ3-10 КТЦ3-20 КТЦ3-31,5 КТЦ3-40 КТЦ3-63 КТЦ3-80 КТЦ3-125 КТЦ3-160 КТЦ3-200 КТЦ3-250

Индекс кондиционера 01. 02. 03. 04. 06. 08. 12. 16. 20. 25.

L1

L2

1440 1440 1440 2005 1440 2005 2005 2520 2005 2520

740 770 810 810 810 810 1020

Размеры, мм L3 L4 1250 1825 1850 1850 2900 2900 3510 6543 7180 7130

580 705 725 725 950 950 1120 3187 3664 3615

H

h

1952 1953 2845 3345 2845 3345 4845 4845 4845 5845

217 18 530 530 255 255 530 350 390 390

Поз Обозначение Наименование (индекс) 1 с.1.494-27 Воздухозаборная решетка СТД 2 ХХ.51ХХ4 Блок приемный прямоточный с эл.приводом БПЭ-3 3 ХХ.10Х14 Воздухонагреватель I подогрева ВН 4 ХХ.52Х04 Камера воздушная КВ 0,5 - 3 5 ХХ.01304 Оросительная камера форсуночная ОКФ - 3 6 ХХ.2ХХ34 Фильтр воздушный 7 ХХ.50004 Камера обслуживания КО -3 8 ХХ.10Х14 Воздухонагреватель II подогрева ВН 9 Блок присоединительный БП 1 - 3 10 ХХ.41ХХ4 Вентиляторный агрегат 11 ХХ.3ХХХ4 Клапан воздушный с эл./приводом КЭ 0,5-3

Кол

Примеч

1 1 2 1 1 1 1 1 1 2

Примечание: В индексах оборудования «Х» обозначены цифры, характеризующие производительность кондиционера по воздуху и конструктивные особенности отдельных секций.

КАМЕРА ОРОШЕНИЯ Вход темп.возд.: 28,2 0С Тс/20 0С Тм Темп.возд.на вых.: 12 0С Тс Макс.эффективн.: 95% Рез.насос: Не

ПРЕДПОДОГРЕВ Теплопроизводительность 59882 ккал/ч Теплоноситель 110,8/63,6 0С Вход .воздух: - 200СТс Вых ..воздух: - 6,2540СТс Число рядов :1 Теплообм.:Cu/Al

ДОГРЕВАЮЩИЙ Т\О Теплопроизводительность 24953 ккал/ч Теплоноситель 65,6/45 0С Вход .воздух: - 10,2 0СТс Вых.воздух: - 15928 0СТс Число рядов :1 Теплообм.:Cu/Al

ПРИТОЧНЫЙ Объем возд.15022м3/ч Свободное давление: 366,65 Па Полное давление: 860Па Вентил-р RDN 560-R Скорость вент.: 1742 об. Мощность вент.:6,97 ЛС Мощно.зв. (дБ):88,49 Мощн.двигат. 7,5/10 kW/ЛС Скорость двигат.: 1430об. Шкив вентил. 224х2К х SPA Шкив двигат. 280х2К х SPA Режим 12,5 х 2250

Приложение 5. Схема компоновки центрального кондиционера КЦМ

Приложение 4. Схема компоновки центрального кондиционера КЦКП

Без обводного канала

Приложение 6

Технические характеристики воздухонагревателей КТЦ3

Продолжение прил.6

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Богословский В.Н., Кокорин О.Я., Петров Л.В. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение. – М.: Стройиздат, 1985. 2. Баркалов Б.Н., Карпис Е.Е. Кондиционирование воздуха в промышленных, общественных и жилых зданиях. –М.: Стройиздат, 1982. 3. Нестеренко А.В. Основы термодинамических расчетов вентиляции и кондиционирования воздуха. – М.: Высшая школа, 1971. 4. Голубков Б.Н., Романова Т.М., Гусев В.А. Проектирование и эксплуатация установок кондиционирования воздуха и отопления. – М.: Энергоатомиздат, 1988. 5. Карпис Е.Е. Энергосбережение в системах кондиционирования воздуха. М.: Стройиздат, 1986. 6. Пекер Я.Д., Мардер Е.Я. Справочник по выбору оборудования для кондиционирования воздуха. – Киев: «Будивэльнык», 1990. 7. Ананьев В.А., Балуева Л.Н. и др. Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика. – М.: Евроклимат, 2000. 8. Ананьев В.А., Седых И.В. Холодильное оборудование для современных центральных кондиционеров. Расчеты и методы подбора. –М.: Евроклимат, 2001. 9. Холодильные машины. Справочник. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. 10. Чумак И.Г. и др. Холодильные установки. – М.: Агропромиздат, 1991. 11. Титов В.П. и др. Курсовое и дипломное проектирование по вентиляции гражданских и промышленных зданий . - М.: Стройиздат, 1985.

12. Бодров В.И. и др. Микроклимат зданий и сооружений. –Нижний Новгород: Арабеск, 2001. 13. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Ч.1. Теоретические основы создания микроклимата здания: Уч.пос. /Полушкин В.И. и др. – СПб: Профессия, 2000. 14. Внутренние санитарно-технические устройства. Справочник проектировщика. Часть 3 Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн.1,2. –М.: Стройиздат, 1992. 15. СНиП 2.04.05 – 91* Отопление, вентиляция и кондиционирование. –М.: ГУП ЦПП, 2002. 16. СНиП II-3-79* Строительная теплотехника. –М.: ГУП ЦПП, 2002. 17. ГОСТ 30494-96 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. –М.: ГУП ЦПП, 1999. 18. СНиП 23-01-99 Строительная климатология. –М.: ГУП ЦПП, 2002. 19. СНиП 2.08.02-89* Общественные здания и сооружения. -М.: ГУП ЦПП, 2000. 20. Ведомственные строительные нормы ВСН 45-86 Культурно-зрелищные учреждения. –М.: Стройиздат, 1988. 21. ВСН 50-86 Общеобразовательные школы интернаты. –М.: Прейскурантиздат., 1988. 22. ВСН 51-86 Профессионально-техниические училища и лицеи. –М.: Стройиздат, 1988. 23. Федорова В.В., Аюрова О.Б. Методические указания для работы с программным комплексом «Воздушно тепловые балансы помещений». - Улан-Удэ: РИО ВСГТУ, 1998.

24. Прикладной программный комплекс ОАО «ВЕЗА» Кондиционеры центральные каркасно-панельные КЦКП. - М: ОАО «ВЕЗА», 2001 25. Прикладной программный комплекс ОАО «МОВЕН» Кондиционеры центральные КЦМ. - М: ОАО «МОВЕН» , 2001 26. Полищук В.В.AUTOCAD 2000. Практическое руководство. М.: 2000 27. Аюрова О.Б. САПР в системах теплогазоснабжения и вентиляции. Методические рекомендации для студентов специальности 290700 ТГВ.- Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2002 28. Каталог оборудования ОАО «ВЕЗА» Кондиционеры центральные каркасно-панельные КЦКП. - М: ОАО «ВЕЗА», 2001 29. Каталог продукции ОАО «МОВЕН» Кондиционеры. Ч.5. - М:, 2001 30. СТП 2.02-2002 Правила выполнения рабочей документации отопления, вентиляции и кондиционирования. Основные требования. – М.: Госстрой России, ФГУП «СантехНИИПроект», 2002

Содержание 1. Состав курсовой работы 3 2. Указания по выполнению курсовой работы 4 2.1.Выбор расчетных параметров наружного воздуха 5 2.2.Выбор расчетных параметров внутреннего воздуха 6 2.3.Расчет балансов вредностей в кондиционируемом помещении 8 2.4. Выбор схемы организации воздухообмена в помещении 11 2.5. Выбор принципиальной схемы обработки воздуха и расчет процессов кондиционирования воздуха 14 2.6. Анализ режимов работы СКВ в течение года 25 2.7. Компоновка центрального кондиционера из типовых секций 27 2.8. Расчет и подбор тепло-, массообменных аппаратов УКВ 30 2.9. Подбор остального оборудования УКВ 44 2.10.Аэродинамический расчет воздуховодов СКВ 44 2.11.Подбор вентиляторной секции УКВ 45 2.12.Приближенный расчет и подбор холодильного оборудования 46 Приложение 1. Схема компоновки центрального кондиционера КТЦ3 с 1и 2 рециркуляциями 50 Приложение 2. Габаритные размеры КТЦ3 51 Приложение 3. Экспликация оборудования КТЦ3 52 Приложение 4. Схема компоновки центрального кондиционера КЦКП 53 Приложение 5. Схема компоновки центрального кондиционера КЦМ 54 Приложение 6. Технические характеристики воздухонагревателей КТЦ3 55 Список рекомендуемых источников 57

Редактор Т.А.Стороженко Подписано в печать 25.12.2003 г. Формат 60х84 1/16 Объем в усл. п..л. 3,49, уч.-изд.л. 3,0. Тираж 150 экз. Заказ № 183 Издательство ВСГТУ г.Улан-Удэ, ул.Ключевская,40 в