Кондиционирование воздуха в гражданских зданиях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кондиционирование воздуха в гражданских зданиях

Владимир 2009

Исходные данные

Исходными данными являются: планы зданий, район строительства. Количество людей в здании определяется по максимальной плотности м²/чел.

Таблица 1.

Варианты заданий

Номер по списку в группе	Район строительства	Номер по списку в группе	Район строительства
1. 2. 3 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.	Волгоград Брест Астрахань Кострома Киров Киев Курск Краснодар Саратов Тула Владимир Москва	13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24.	Смоленск Псков Пенза Симферополь Ярославль Иваново Орел Вологда Брянск Калининград Санкт-Петербург Пермь

Таблица 2

Помещения	Максимальная плотность м2/чел.	Помещения	Максимальная плотность м2/чел.
Ресторан:		Гостиницы
Вестибюль	0,4	Вестибюль	3,3
Аванзал	0,15	Конференц-залы	2
Залы без курения	1,8	Залы для концертов и балов	1
Кафе:		Казино без курения	1,4
Вестибюль	0,4	Казино с курением	1,4
Залы	1,2	Офисы
Комната для игр	0,3	Рабочая комната	6
Столовые:		Кабинет	18
Вестибюль	0,5	Приемная	18
Залы	1,8	Переговорная
Бар:		Магазины
Вестибюль	0,3	Подвальные помещения	3,35
Залы без курения	1,4	Надземные помещения	5
Залы с курением	1,4	Склады	6,7
		Примерочные	5,5
		Пассажи	5
		Помещения погрузки	10
		Оптовые склады	0,2
		Цветочный магазин	12,5
		Магазин ткани, хозтовары, мебель	12,5
		Супермаркеты	12,5

Краткое содержание курсового проекта

Курсовой проект разрабатывается для какого-либо помещения или группы помещений здания общественного назначения, в котором имеются избытки тепла и газа и требуется поддерживать определенные параметры воздуха.

Курсовой проект состоит из расчетной и графической части.

Содержание расчетной части курсового проекта.

1. Ознакомление с заданием и выбор исходных данных для проектирования: введение, описание строительной части, выбор параметров наружного и внутреннего воздуха.

2. Тепловой режим расчетного помещения: расчет теплопотерь, расчет поступлений вредностей от людей, тепла от освещения и солнечной радиации, составление таблицы тепло-влажностного баланса.

3. Выбор принципиальной схемы распределения воздуха в кондиционируемом помещении.

4. Выбор принципиальной схемы обработки воздуха. Построение на i-d-диаграмме процессов кондиционирования воздуха для холодного и теплого периодов.

5. Расчет воздухообмена, выбор типа кондиционера.

6. Расчет калориферных установок.

7. Расчет работы оросительной камеры кондиционера.

8. Приближенный расчет и подбор холодильного оборудования.

9. Аэродинамический расчет системы.

10. Оформление расчетно-пояснительной записки.

Графическая часть проекта.

1. Вычерчивание планов здания. Нанесение на планы воздуховодов систем с обозначением размеров и решеток.

2. Вычерчивание аксонометрических схем систем с указанием размеров, расходов воздуха, отметок.

3. Вычерчивание компоновочного плана установки кондиционирования воздуха.

1. Определение расчетных параметров наружного и внутреннего воздуха для теплого и холодного периодов

Кондиционирование воздуха - автоматическое поддержание закрытых помещениях всех или отдельных его параметров (температуры, относительной влажности, чистоты, скорости движения) на определенном уровне с целью обеспечения главным образом оптимальных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей, ведения технологического процесса и обеспечения сохранности ценностей культуры.

Кондиционирование воздуха, согласно СНиП, подразделяется на три класса:

первого класса - для обеспечения требуемых метеорологических условий, требуемых для технологического процесса, при допускаемых отклонениях за пределами расчетных параметров наружного воздуха в среднем 100 ч/год при круглосуточной работе или 70 ч/г при односменной работе в дневное время;

второго класса - для обеспечения оптимальных санитарных или технологических норм при допускаемых отклонениях в среднем 250 ч/г при круглосуточной работе или 175 ч/г при односменной работе в дневное время;

третьего класса - для обеспечения допускаемых метеорологических условий, если они не могут быть обеспечены вентиляцией, или промежуточных условий между допускаемыми и оптимальными нормами при экономическом обосновании; допускаемые отклонения за пределами расчетных параметров наружного воздуха 450 ч/г при круглосуточной работе или 315 ч/г при односменной работе в дневное время.

Комфортные СКВ предназначены для создания и автоматического поддержания температуры, относительной влажности, чистоты и скорости движения воздуха, отвечающих оптимальным санитарно-гигиеническим требованиям.

Технологические СКВ предназначены для обеспечения параметров воздуха, в максимальной степени отвечающих требованиям производства.

Технологическое кондиционирование в помещениях, где находятся люди, осуществляется с учетом санитарно-гигиенических требований.

Параметры микроклимата при кондиционировании помещений (кроме помещений, для которых метеорологические условия установлены другими нормативными документами или заданием на проектирование) следует предусматривать для обеспечения нормируемой чистоты и метеорологических условий воздуха в пределах оптимальных норм по ГОСТ 30494 в обслуживаемой зоне жилых, общественных и административно-бытовых помещений и по ГОСТ 12.1.005 в рабочей зоне (для постоянных и непостоянных рабочих мест) производственных помещений или отдельных их участков. Относительную влажность воздуха в кондиционируемых помещениях допускается не обеспечивать по заданию на проектирование.

В местностях с расчетной температурой наружного воздуха в теплый период года по параметрам Б 30°С и более температуру воздуха в помещениях следует принимать на 0,4°С выше указанной в ГОСТ 30494 и ГОСТ 12.1.005 на каждый градус превышения температуры наружного воздуха сверх температуры 30°С, увеличивая также соответственно скорость движения воздуха на 0,1 м/с на каждый градус превышения температуры наружного воздуха. При этом скорость движения воздуха в помещениях в указанных условиях должна быть не более 0,5 м/с.

Параметры микроклимата или один из параметров допускается принимать в пределах допустимых норм вместо оптимальных при согласовании с органами Госсанэпиднадзора России и по заданию заказчика.

Расчетную температуру и относительную влажность следует принимать для теплого периода года - максимальные, для холодного периода года - минимальные.

Значения температур и относительных влажностей сводятся в таблицу 2 и 3, в которых указываются значения скорости движения воздуха .

Значения теплосодержаний и влагосодержаний определяются по - диаграмме влажного воздуха.

Таблица 3.

Расчетные внутренние условия

Период	Оптимальные параметры воздуха
ХП
ТП

Таблица 4

Расчетные наружные условия

Период	Параметры наружного воздуха
ХП
ТП

2. Определим количество тепла и влаги, выделяющихся в помещении

Тепловой баланс для кондиционируемого помещения составляется для теплого и холодного периодов.

Общие теплопоступления в помещение складываются из:

,

где - теплопоступления от людей, находящихся в помещении, Вт;

- Теплопоступления от искусственного освещения (в холодный период года), Вт;

- теплопоступления от отопительных приборов системы отопления (в холодный период), Вт;

- теплопоступления от технологического оборудования, расположенного в помещении, Вт;

- теплопоступления от электрооборудования, Вт;

- теплопоступления от нагретых поверхностей оборудования, горячей пищи, горячей воды и прочего, Вт.

2.1 Поступление тепла от людей

Количество тепла, выделяемое человеком в помещении, зависит от метеорологических условий в помещении и интенсивности выполняемой работы. Принято считать, что женщины выделяют 85%, а дети в среднем 75% тепла от тепла, выделяемого мужчинами.

Общее количество явного тепла, выделяемого людьми в помещении, определяется по формуле, Вт:



где - количество явного тепла, выделяемого одним человеком, принимается по таблице - -; - количество людей в помещении.

Количество полного тепла:

где - количество полного тепла, выделяемое одним человеком, Вт/чел. Поступление тепла от людей определяется для теплого и холодного периодов.

2.2 Теплопоступления от искусственного освещения

Количество теплоты, поступающей от источников искусственного освещения, определяется по их фактической мощности из условия перехода энергии, затрачиваемой на освещение, в теплоту, нагревающую воздух помещения, определяется по формуле, Вт:

где - уровень освещенности, лк;

- площадь пола помещения, м²;

- удельные тепловыделения, Вт/м² лк;

- доля тепла, поступающего в помещение.

Если источник света находится в помещении, =1, если вне помещения (в чердачном помещении, за стеклянной стеной), =0,45 при люминесцентных лампах и 0,15 при лампах накаливания.

2.3 Теплопоступления за счет солнечной радиации

Теплопоступления за счет солнечной радиации через световые проемы рассчитываются для теплого периода по формуле:

, Вт,

где - теплопоступления от солнечной радиации через вертикальные окна, Вт/м²;

, Вт/м²,

где - количество тепла от прямой и рассеянной солнечной радиации, поступающее в помещение через одинарное остекление и зависящее от времени суток и широты местности. При одностороннем остеклении помещения за час принимается максимальное значение и (учетом фактического времени работы помещения). При 2- и 3-стороннем остеклении и невозможности определить расчетный час вычисляется величина солнечной радиации (суммарная со всех сторон) по всем часам работы помещения и принимается большая величина.

Коэффициент инсоляции вертикального остекления находим по формуле:

,

где - высота окна;

- ширина окна;

при отсутствии внешних солнцезащитных козырьков;

- глубина установки окон по отношению к поверхности стены (для кирпичных зданий 0,13 м);

- угол между вертикалью и проекцией солнечного луча на вертикальную плоскость, перпендикулярную окну:

- высота стояния солнца;

- солнечный азимут остекления;

- азимут солнца.

Для окон без солнцезащитных устройств при солнечном азимуте остекления ±600 для предварительных расчетов следует принимать =0,9.

Коэффициент облучения зависит от углов:

и .

.

Коэффициент относительного проникновения солнечной радиации принимается по таблице.

- учет застекления окна переплетами.

Теплопоступления от теплопередачи через окна:

.

Наружная температура

,

где - средняя температура июля;

- среднесуточная амплитуда колебания температуры наружного воздуха;

- учет гармоничного изменения температуры наружного воздуха;

- количество тепла, поступающего на вертикальную поверхность.

2.4 Теплопоступления от нагретых поверхностей

Вт,

где - площадь нагретой поверхности, - температура нагретой поверхности,

- температура воздуха в помещении; - коэффициент теплоотдачи, Вт/м2К,

,

где - скорость движения воздуха около укрытий.

2.5 Теплопоступления от бытовых электрических приборов

Определяются в зависимости от электрической мощности приборов: электронагревателей, электроутюгов, сушилок и т.д. определяют в зависимости от электрической мощности приборов:

 Вт,

где - электрическая мощность прибора, Вт;

- коэффициент, учитывающий долю тепла, поступающего в помещение.

Если прибор находится в помещении без укрытия, =1, при устройстве специальных укрытий с отсосом от них воздуха =0,6-0,2.

2.6 Максимальный тепловой поток на отопление здания

Максимальный тепловой поток на отопление здания следует принимать по удельной тепловой характеристике здания, определяется для холодного периода, Вт:

- справочная величина удельной тепловой характеристики здания, принимается по приложению ____, Вт/м³⁰С; - коэффициент, учитывающий влияние на удельную тепловую нагрузку местных климатических условий; - расчетная температура внутреннего воздуха; - расчетная температура наружного воздуха, 0С; -строительный объем по наружному обмеру, м².

Таблица 5

Наименование здания	Объем здания по наружному обмеру Vн, тыс. м3	Удельная тепловая характеристика общественных зданий при tо = -30 °С Вт/(м3·°С) [ккал/(ч·м3·°С)]
		для отопления qо	для вентиляции qv
1	2	3	4
Административные здания	До 5 5,01 - 10 10,01 - 15 Более 15	0,500 (0,43) 0,442 (0,38) 0,407 (0,35) 0,372 (0,32)	0,105 (0,09) 0,093 (0,08) 0,081 (0,07) 0,186 (0,16)
Клубы	До 5 5,01 - 10 Более 10	0,430 (0,37) 0,384 (0,33) 0,349 (0,30)	0,291 (0,25) 0,267 (0,23) 0,233 (0,20)
Кинотеатры	До 5 5,01 - 10 Более 10	0,419 (0,36) 0,372 (0,32) 0,349 (0,30)	0,500 (0,43) 0,454 (0,39) 0,442 (0,38)
Театры	До 10 10,01 - 15 15,01 - 20 20,01 - 30 Более 30	0,337 (0,29) 0,314 (0,27) 0,256 (0,22) 0,233 (0,20) 0,209 (0,18)	0,447 (0,41) 0,465 (0,40) 0,442 (0,38) 0,419 (0,36) 0,395 (0,34)
Универмаги, универсамы, магазины	До 5 5,01 - 10 Более 10	0,442 (0,38) 0,384 (0,33) 0,361 (0,31)	0,093 (0,08) 0,314 (0,27)
Детские сады и ясли	До 5 Более 5	0,442 (0,38) 0,395 (0,34)	0,128 (0,11) 0,116 (0,10)
Школы	До 5 5,01 - 10 Более 10	0,454 (0,39) 0,407 (0,35) 0,384 (0,33)	0,105 (0,09) 0,093 (0,08) 0,08 (0,07)
Лабораторные корпуса	До 5 5,0 - 10 Более 10	0,430 (0,37) 0,407 (0,35) 0,384 (0,33)	1,163 (1,0) 1,105 (0,95) 1,047 (0,90)
Высшие учебные заведения, техникумы, колледжи	До 10 10,01 - 15 15,0 - 20 Более 20	0,407 (0,35) 0,384 (0,33) 0,349 (0,30) 0,279 (0,24)	- 0,116 (0,10) 0,093 (0,08) 0,093 (0,08)
Поликлиники, амбулатории, диспансеры	До 5 5,01 - 10 10,01 - 15 Более 15	0,465 (0,40) 0,419 (0,36) 0,372 (0,32) 0,349 (0,30)	- 0,291 (0,25) 0,267 (0,23) 0,256 (0,22)
Больницы	До 5 5,01 - 10 10,01 - 15 Более 15	0,465 (0,40) 0,419 (0,36) 0,372 (0,32) 0,349 (0,30)	0,337 (0,29) 0,326 (0,28) 0,302 (0,26) 0,291 (0,26)
Бани	До 5 5,01 - 10 Более	0,326 (0,28) 0,291 (0,25) 0,267 (0,23)	1,163 (1,0) 1,105 (0,95) 1,047 (0,90)
Прачечные	До 5 5,01 - 10 Более 10	0,442 (0,38) 0,384 (0,33) 0,361 (0,31)	0,930 (0,80) 0,907 (0,78) 0,872 (0,75)
Гостиницы	До 5 5,01 - 10 10,01 - 15 Более 15	0,500 (0,43) 0,442 (0,38) 0,407 (0,45) 0,372 (0,32)	0,377 (0,32) 0,335 (0,29) 0,293 (0,25) 0,754 (0,65)
Предприятия общественного питания, фабрики-кухни, рестораны, кафе	До 5 5,01 - 10 Более 10	0,407 (0,35) 0,384 (0,33) 0,349 (0,30)	0,814 (0,70) 0,756 (0,65) 0,698 (0,60)
Пожарные депо	До 2 2,01 - 5 Более 5	0,558 (0,48) 0,535 (0,46) 0,523 (0,45)	0,163 (0,14) 0,105 (0,09) 0,105 (0,09)
Гаражи	До 2 2,01 - 3 3,01 - 5 Более 5	0,814 (0,70) 0,698 (0,60) 0,640 (0,55) 0,582 (0,50)	- - 0,814 (0,70) 0,756 (0,65)
Примечание. Для других расчетных температур наружного воздуха tо при определении удельной отопительной характеристики qо следует применять поправочный коэффициент , значения которого приведены в табл.

Таблица 6

Поправочный коэффициент, учитывающий район строительства здания

tо, °С	0	-5	-10	-15	-20	-25	-30	-35	-40	-45	-50	-55
?	2,05	1,67	1,45	1,29	1,17	1,08	1,0	0,95	0,90	0,85	0,82	0,80

2.7 Теплопоступления от работающих отопительных приборов

Теплопоступления от работающих отопительных приборов для холодного периода находим по формуле, Вт:

где - средняя температура теплоносителя в отопительных приборах при расчетных наружных параметрах в соответствии со СНиП 23-01-99 "Строительная климатология", - температура воздуха в помещении, принятая при расчете отопления, ⁰С; - то же, принятая при расчете кондиционирования воздуха, ⁰С.

2.8 Теплопотери через наружные ограждения

Потери теплоты через наружные ограждения за счет теплопередачи при кондиционировании определяется по формуле:

где

- температура наружного воздуха, ⁰С.

2.9 Поступление скрытого тепла пара в помещение

Поступление скрытого тепла пара в помещение для теплого и холодного периодов можно определить по формуле:

где

- температура воздуха в помещении, принятая при расчете отопления, - количество влаги, выделяемой в помещении, кг/ч.

2.10 Количество влаги от людей

Влаговыделения от людей зависят от температуры, степени тяжести работы и рассчитываются для теплого и холодного периодов по формуле:

где - количество влаги, выделяемой одним человеком определяется по табл. ___, - количество людей в помещении, учитывая, что женщины выделяют 85%, а дети 75% влаги по сравнению с мужчинами.

2.11 Газовыделения в помещении от людей

Газовые выделения в помещении зависят от категории тяжести работ и определяются для теплого и холодного периодов по формуле, л/ч:

где - количество углекислого газа, выделяемое одним человеком:

состояние покоя 23 л/ч

легкая работа 25 л/ч

работа средней тяжести 35 л/ч

тяжелая работа 45 л/ч

Однако расчет по газовыделениям обычно заменятся нормативным количеством свежего воздуха на одного человека в соответствии со СНиП 41-01-2003.

Остальные случаи выделения тепла, влаги и газа в курсовом проекте рассчитываются по указанию преподавателя.

По результатам подсчета тепловыделений, теплопотерь, влагогазовыделений составляются балансы по теплу и влаги для теплого и холодного периодов отдельно для каждого помещения. Результаты расчетом сводятся в табл. ____ и ___.

Таблица 7

Тепловлагопоступления и теплопотери помещения с кондиционированием воздуха

№ помещения

Наименов. помещения

Период года

,

Теплопоступления в помещение, Вт

Теплопотери, Вт

Избыточное тепло, Вт

от людей

От других источн.

Всего

Таблица 8

Тепловлаговыделния в помещении

Наименование помещения	Объем помещения	Расчетный период	Тепловые избытки	Влаговыдеения	Газовыделенния
			Явное тепло	Скрытое тепло	Полное тепло
			Вт	Вт/м3	Вт	Вт	кг/ч	л/ч

3. Выбор принципиальной схемы распределения воздуха в кондиционируемом помещении

Выбор схемы распределения воздуха оказывает большое влияние на эффективность системы кондиционирования воздуха. От выбора принципиальной схемы распределения воздуха зависит соблюдение требуемых параметров воздуха в рабочей зоне и приточного, разность между температурами удаляемого и приточного воздуха. При увеличении перепада температур уменьшается величина воздухообмена.

Обычно величину перепада температур воздуха рабочей зоны и приточного принимают 6-8⁰С. Однако при подаче воздуха в рабочую зону эта величина может быть снижена до 2⁰С, а при подаче вне рабочей зоны через специальные воздухораспределители она может быть увеличена до 12⁰С и более.

При подаче воздуха в нижнюю или среднюю зону и удалении из верхней зоны температура воздуха, удаляемого из помещений гражданских зданий, превышает температуру воздуха рабочей зоны на 2-3⁰С в теплый период и несколько меньше в холодный.

При подаче воздуха в верхнюю зону температура удаляемого воздуха следует принимать равной температуре воздуха рабочей зоны. При выборе конкретной схемы организации воздухообмена необходимо пользоваться общими рекомендациями по организации воздухообмена.

4. Расчет воздухообмена, выбор принципиальной схемы обработки воздуха

При расчете воздухообмена рекомендуется пользоваться указаниями, причем он производится по всем видам вредностей, выделяемых в помещении. При этом количество наружного воздуха, подаваемого в помещение, должно быть не менее чем требуется для разбавления и удаления выделяющейся углекислоты.

При выборе схемы обработки воздуха необходимо использовать схемы с утилизацией тепла удаляемого воздуха. Рекомендуется применять схемы с рециркуляцией, если она допустима по санитарно-гигиеническим условиям. Рециркуляция не допускается, если в помещении выделяются токсичные или пахнущие вещества, например, в лечебных учреждениях и т.п. В теплое время рециркуляцию целесообразно применять, если энтальпия удаляемого воздуха ниже энтальпии наружного воздуха.

Вопрос выбора принципиальной схемы обработки воздуха может быть решен в процессе построения на - диаграмме, а также при сопоставлении возможных вариантов.

5. Построение на - диаграмме процессов кондиционирования воздуха

Расчет начинают с теплого периода, при котором требуется охлаждение воздуха. Относительную влажность следует принимать максимально разрешенную либо близкую к ней, чтобы избежать лишних энергозатрат на осушку воздуха. воздуха. Для расчета требуется иметь данные по тепловому балансу (положительному) и величине влагопоступления. Величину углового коэффициента изменения состояния воздуха в помещении определяют по формуле, кДж/кг,

где - общее расчетное количество избытков полного тепла, определяют из таблицы 4 для теплого периода, Вт; - количество испарившейся влаги, определяется по таблице 5, кг/ч.

В качестве примера рассмотрим построение процесса обработки воздуха с первой рециркуляцией (рис.1). Если энтальпия уходящего воздуха в теплый период ниже, чем наружного то предусматривается рециркуляция, которая может сократить затраты на холод и, иногда, влагу.

Построение процесса изменения состояния воздуха начинают с нанесения на - диаграмму точки В, соответствующую параметрам внутреннего воздуха, через которую проводят луч процесса до пересечения с изотермой , соответствующую параметрам приточного воздуха (точка ). Температура приточного воздуха задается на 4-50С ниже температуры внутреннего воздуха. Температура уходящего воздуха по тепловой напряженности помещения и высоте помещения:



где - высота помещения, м; - высота рабочей зоны, - градиент температуры воздуха по высоте.

Таблица 9

Тепловая напряженность помещения,	, 0С/м
кДж/м3	Вт/м3
Более 80	Более 23	0,8-1,5
40-80	10-23	0,3-1,2
Менее 40	Менее 10	0-0,5

На наносят точку У, соответствующую параметрам удаляемого воздуха.

Требуемое количество воздуха находим по уравнениям, кг/ч:

,

Количество наружного воздуха определяется нормативным воздухообменом по СНиП "Отопление , вентиляция и кондиционирование". Количество воздуха на рециркуляцию определяется по формуле:

Положение точки смеси С определяется из расчета - влагосодержания:

.

Точки и соединяем и на пересечении с получаем точку . Из точки проводим линию =const до пересечения с линей =90% - 95% в точке О. Точку О и точку С соединяем.

В холодный период в целях энергосбережения применяется рециркуляция рис.2. Смешивание удаляемого воздуха и наружного без подогрева последнего в условиях России обычно не получается, т.к. смесительная камера обледеневает. Поэтому наружный воздух нагревают, а затем смешивают с воздухом из помещения. Построение процесса обработки воздуха начинают с нанесения на - диаграмму точек В и Н. Положение точки П определяют из расчета . Расход приточного воздуха принимают по теплому периоду.

Отрезок НСВ - процесс смешивания воздуха первой рециркуляции и наружного. Если точка С лежит выше линии , то далее определяют положение точки О, характеризующее состояние воздуха на выходе из блока адиабатного увлажнения, определяют на пересечении линии постоянного влагосодержания и . Через точку О проводят линию постоянной энтальпии до пересечения с линией получают точку К, характеризующая состояние воздуха после воздухонагревателя первого подогрева.



Рис. 1

Тогда НСВ - процесс смешения наружного и рециркуляционного воздуха, СК - процесс нагрева воздуха в воздухонагревателе первого подогрева, КО - процесс адиабатного увлажнении воздуха, ОП - процесс нагрева воздуха в воздухонагревателе второго подогрева, ПВ - процесс изменения воздуха в помещении.



Рис. 2

Если точка С лежит ниже линии , т.е. в области тумана, то это может привести к конденсации водяных паров внутри блока смешения. В этом случае необходимо наружный воздух предварительно нагреть, а затем смешать с рециркуляционным воздухом. Чтобы определить положение точки С, провести линию постоянной энтальпии до пересечения с линией постоянного влагосодержания в точке С, характеризующей состояние погретого наружного воздуха и рециркуляционного воздуха. Линию В?С продолжить до пересечения с линией постоянного влагосодержания в точке К, характеризующей состояние наружного воздуха после его подогрева в воздухонагревателе первого подогрева.



Рис. 3.

Таким образом, воздух сначала нагревается в воздухонагревателе первого подогрева (процесс НК), далее смешивается с рециркуляционным воздухом (процесс ВК), далее увлажняется (процесс СО) в оросительной камере.

6. Выбор кондиционера

После составления схемы обработки воздуха в центральном кондиционере необходимо выбрать типоразмер центрального кондиционера, рассчитать и подобрать функциональные и вспомогательные блоки, скомпоновать центральный кондиционер из отдельных блоков в последовательности, соответствующей принятой технологической схеме.

При этом применяется модульный принцип построения, в основу которого положено использование единого модуля, соответствующего размерам воздушных фильтров, производимым по международным стандартам. Отдельными производителями, например российскими "Веза" и итальянским "Clivet", в качестве модуля принят квадрат с размерами ячейкового фильтра или карманного фильтра на направляющих - 610х610, его половина - 610х305 или четверть 305х305, другими - размеры карманного фильтра на каркасе или фильтров тонкой очистки - 428х428, 490х490, 592х592, 592х287.

Типоразмер центрального кондиционера, определяемый размерами фронтального сечения для прохода воздуха, выбирают по рекомендуемому значению скорости воздуха а этом сечении. Рекомендуются следующие диапазоны скорости: от 1,5 до 2,5 м/с, от 2,5 до 3,5 м/с, от 3,5 до 4,5 м/с. Значения скорости установлены из следующих соображений:

1) ограничения по потерям давления в блоках центральных кондиционеров, особенно при наличии большого количества блоков (до 2,5 м/с);

2) недопустимостью уноса капель из блоков увлажнения, а также при конденсации водяных паров из воздуха в процессе охлаждения в поверхностных воздухоохладителях и политропных в оросительных камерах (до 3 м/с);

3) обеспечения высокой интенсивности теплообмена в воздухонагревателях (до 4,5 м/с) в установках без воздухоохладителей и при ограничениях на габариты установки;

4) допустимый уровень шума.

Для выбора необходимого типоразмера в каталогах фирм-производителей обычно приводится диаграмма. Не диаграмме, предназначенной для выбора типоразмера центрального кондиционера НС фирмы "Clivet", для каждого типоразмера в каталогах фирм-производителей обычно приводится диаграмма. На диаграмме, предназначенной для выбора типоразмера центрального кондиционера НС фирмы "Clivet", для каждого типоразмера дана линейка скоростей из трех диапазонов: от 2 до 2,5 м/с, от 2,5 до 3 м/с, от 3 до 4 м/с.

В обозначении центрального кондиционера, производимого фирмой "Clivet", НС-040 цифра 040 в обозначает значение номинальной производительности кондиционера (3960 м³/ч), деленное на 100. Скорость воздуха во фронтальном сечении при этом значении производительности составляет 2,5 м/с. Выпускается 19 типоразмеров центральных кондиционеров НС, производительностью по воздуху от 1000 до 100000 м³/ч.

Рис. 4.

Центральный кондиционер, производимый фирмой "Веза", обозначается КЦКП-5; цифра 5 означает номинальную производительность кондиционера в тыс. м³/ч, которой соответствует скорость воздуха во фронтальном сечении около 2,65 м/с.



Рис. 5.

7. Расчет воздухонагревателей

В упрощенном поверочном расчете искомой величиной является площадь поверхности теплообмена при заданных начальных и конечных параметрах теплообменивающихся сред и их расходах.

Исходные данные для расчета воздухонагревателя:

- начальные и конечные параметры воздуха ;

- расход воздуха , кг/ч;

- начальная и конечная температура теплоносителя .

Требуется определить: необходимую площадь поверхности теплообмена воздухонагревателя , м², аэродинамическое сопротивление и гидравлическое сопротивление , Па.

Необходимая площадь поверхности теплообмена обеспечивается подбором числа рядов труб теплообменника при выбранном значении расстояния между пластинами.

Расстояние между пластинами воздухонагревателя может быть равным 1,8; 2,5: 4 мм.

Число ходов по теплоносителю определяется в зависимости от рекомендуемой скорости движения теплоносителя в трубках. Для воздухонагревателей рекомендуется скорость от 1,5 до 2,0 м/с.

1. Определяют массовую скорость воздуха во фронтальном сечении кондиционера, кг/с•м²;

.

Таблица 10

Технические характеристики воздухонагревателей центральных кондиционеров HC Clivet

Типоразмер кондиционера HC	Площадь фронтального сечения, м2	Размеры, мм	Количество трубок в одном ряду при шаге труб, мм
		Длина трубок	Высота трубной решетки	60	30
13	0,14	400	360	6	12
16	0,18	500	360	6	12
20	0,23	550	420	7	14
25	0,28	620	540	9	18
30	0,36	670	540	9	18
40	0,44	730	600	10	20
50	0,55	910	600	10	20
60	0,68	950	720	12	24
80	0,86	1200	720	12	24
100	1,09	1300	840	14	28
120	1,34	1400	960	16	32
150	1,71	1500	1140	19	38
190	2,10	1750	1200	20	40
240	2,62	1820	1440	24	48
300	3,28	2100	1560	26	52
360	4,03	2400	1680	28	56
460	5,04	3000	1680	28	56
580	6,34	3300	1920	32	64
720	7,96	3900	2040	34	68

2. Рассчитываем количество теплоты для нагревания воздуха, Вт:

3. Определяем расход теплоносителя, кг/ч:

4. Задаваясь скоростью движения теплоносителя в трубках от 1,2 до 1,5 м/с, определяется число ходов и площадь живого сечения для прохода воды. Предварительно также следует задаться числом рядов трубок по ходу движения воздуха, .

Общее количество трубок:

здание влажностный кондиционер воздух

где - высота трубной решетки, м;

- шаг т, труб по высоте, м, для КЦКП =0,05, для HC =0,06 или =0,03.

Число ходов:

где - число трубок, подключаемых к подающему коллектору, определяемое ориентировочно по заданному значению скорости движения воды в трубках:

.

Для воздухонагревателей центральных кондиционеров НС фирмы "Clivet" число трубок, подключаемых к коллектору, приведено в таблице в зависимости от расхода воды:

Таблица 11

Число трубок, подключаемых к коллектору воздухонагревателей центральных кондиционеров НС фирмы "Clivet"

Число подключений к коллектору,	Расход воды, кг/ч	Диаметр коллектора, дюйм
2-6	3500	1
7-12	10000	1,5
14-22	20000	2
23-54	54000	3
88-90	90000	4

Число ходов может быть равным 2, 4, 6, 8, 12, 16.

Принимают ближайшее значение числа ходов, определяют количество подключений к коллектору и уточняют скорость движения воды в трубках, м/с:

,

где - площадь живого сечения медной трубки, м² при внутреннем диаметре трубки 11,8 мм (КЦКП) составляет 0,0001108 м².

5. Определяем коэффициент теплопередачи, К, Вт/м²⁰С; для воздухонагревателей центрального кондиционера КЦКП фирмы "Веза"

6. Аэродинамическое сопротивление воздухонагревателя, Па, определяется по формуле:

7. Гидравлическое сопротивление воздухонагревателя, кПа, определяется по формуле:

где - приведенная длина хода воды в трубках, определяется произведением числа ходов на длину трубок из таблицы

Значения эмпирических коэффициентов определяются по таблице

Таблица 12

Эмпирические коэффициенты для расчета воздухонагревателей

Обозначение показателя	Количество рядов трубок по ходу воздуха
	1	2	3	4
	Шаг пластин, мм
	1,8	2,5	4	1,8	2,5	1,8	1,8
А	20,94	21,68	23,11	20,94	21,68	20,94	20,94
Б	2,104	1,574	1,034	4,093	3,035	6,044	7,962
	1,64	1,74	1,81	1,65	1,72	1,66	1,59

8. Требуемая площадь поверхности теплообмена:

.

Выбирают число рядов трубок воздухонагревателя и соответствующую фактическую площадь поверхности теплообмена. Определяют запас поверхности теплообмена %.

Таблица 13

Технические характеристики воздухонагревателей центральных кондиционеров КЦКП

Типоразмер кондиционера	Обозначение воздухонагревателя ВНВ, воздухоохладителя ВОВ	Площадь фронтального сечения, м2	Размеры, мм	Площадь теплообмена однорядного теплообменника, м2, при шаге пластин, мм
			Длина трубок	Высота трубной решетки	1,8	2,5
КЦКП-5	243.1-073-065	0,475	730	650	12,4	9,8
КЦКП-6,3	243.1-103-065	0,67	1030	650	18,3	13,8
КЦКП-8	243.1-072-085	0,865	720	850	23,6	17,9
КЦКП-10	243.1-102-085	0,927	1020	850	25,3	19,1
КЦКП-12,5	243.1-102-115	1,236	1020	1150	33,8	25,5
КЦКП-16	243.1-133-115	1,596	1330	1150	43,6	33,0
КЦКП-20	243.1-133-145	1,956	1330	1450	53,5	40,4
КЦКП-25	243.1-166-145	2,445	1660	1450	66,9	50,5
КЦКП-31,5	243.1-166-175	2,934	1660	1750	80,2	60,6
КЦКП-45	243.1-196-205	3,474	1960	2050	95	71,7
КЦКП-50	243.1-185-200	3,96	1850	2000	108,3	81,8

8. Расчет воздухоохладителя центрального кондиционера

Исходные данные для расчета воздухоохладителя:

- начальные и конечные параметры воздуха: температура , энтальпия кДж/кг;

- расход воздуха , кг/ч;

- начальная температура холодной воды , ⁰С.

Требуется определить: необходимую площадь поверхности теплообмена воздухоохладителя , м², аэродинамическое сопротивление и гидравлическое сопротивление , Па.

В поверхностных теплообменниках воздухоохладителей центральных кондиционеров направление процесса охлаждения воздуха и конечные его параметры определяются температурой поверхности теплообменника, которая зависит от температуры холодной воды, поступающей в него. При температуре поверхности выше температуры точки росы начальное состояние воздуха, хотя бы на несколько градусов, наблюдается так называемое "сухое" охлаждение; при температуре поверхности ниже температуры точки росы происходит конденсация водяных паров, содержащихся в воздухе, и осушение за счет уменьшения его влагосодержания - "мокрое" охлаждение.

1. Значение температуры холодной воды на входе в поверхностный воздухоохладитель принимают по соотношению:

,

где - температура воды, поступающей в поверхностный воздухоохладитель, ⁰С;

- температура мокрого термометра начального состояния воздуха, 0С,

- перепад температур, принимается .

2. Расход холодной воды определяется по уравнению теплового баланса из условия, что перепад температур холодной воды в теплообменнике не может быть выше 50С:

.

3. Определяют, аналогично поверхностным воздухонагревателям:

- массовую скорость движения воздуха во фронтальном сечении;

- число ходов по рекомендуемому значению скорости движения воды в трубках от 0,8 до 1 м/с, задаваясь числом рядов трубок по ходу воздуха;

- уточненную с учетом принятого числа ходов скорость движения воды;

- коэффициент теплопередачи.

4. Определяют относительный водяной эквивалент по формуле

и коэффициент эффективности теплообменника воздухоохладителя при условно "сухом" охлаждении:

,

где , - расчетные значения температур в точках пересечения энтальпий с линией d=const характеризующей процесс "сухого" охлаждения.



Рис. 6

5. По графику на рис.6 при значении относительного эквивалента и коэффициента эффективности определяют число единиц переноса теплоты и требуемую площадь поверхности теплообмена:

.

6. Определяют требуемое число рядов трубок воздухоохладителя по воздуху и определяют фактическую площадь поверхности теплообменника.

7. Решают прямую задачу поверочного расчета теплообменника воздухоохладителя, определяя при фактической площади поверхности теплообмена расход холодной воды и ее температуру на выходе из воздухоохладителя.

Пример расчета поверхностного воздухоохладителя центрального кондиционера КЦКП фирмы "Веза"

Исходные данные: начальные и конечные параметры воздуха -iвн=51,3 кДж/кг, iвк=39,7 кДж/кг, tн=25,6⁰С, tк=16,0⁰С, расход воздуха Gв=23428 кг/ч, начальная температура холодной воды twн=7,5⁰С, воображаемый расход холода 91182 Вт.

Требуется определить необходимую площадь поверхности теплообмена воздухонагревателя, его аэродинамическое и гидравлическое сопротивление.

Задаемся перепадом температур воды в теплообменнике 40С и определяем расход холодной воды:

Определяем расчетные начальную и конечную температуры воздуха для условного процесса "сухого" охлаждения:

Задаемся числом трубок по ходу воздуха 6, определяем общее количество трубок:

Принимаем скорость движения воды в трубках 1,5 м/с. Тогда

Принимаем и определяем число ходов

Принимаем число ходов 6.

Скорость движения воды в трубках:

Коэффициент теплопередачи:

Относительный водяной эквивалент:

Коэффициент эффективности воздухоохладителя при условно"сухом" охлаждении:

Число единиц переноса теплоты по графику рис.6 для противотока составит

Требуемая площадь поверхности теплообмена :

Фактическая площадь поверхности теплообмена 6-рядного теплообменника при шаге пластин 2,5 мм составляет 6х40,4=242,5 м².

Аэродинамическое сопротивление воздухоохладителя:

Гидравлическое сопротивление воздухоохладителя:

9. Расчет оросительной камеры

9.1 Камеры орошения при политропном процессе обработки воздуха

Исходные данные для расчета определяют на основе построения процесса обработки воздуха на i-d-диаграмме влажного воздуха в теплый период (политропное охлаждение и осушение воздуха):

1. Параметры начального и конечного состояния воздуха -

2. Расход воздуха через камеру орошения -

При расчете камер орошения требуется определить: расход орошаемой воды, начальную и конечную температуру холодной воды , , ⁰С, необходимое давление воды перед форсунками , Па, потери давления по воздуху и по воде , Па.

1. На i-d- диаграмме через точки начального и конечного состояния воздуха проводят прямую линию до пересечения с кривой насыщения и определяют параметры предельного состояния воздуха , , .

2. Вычисляют коэффициент адиабатной эффективности:

.

3. Находится коэффициент орошения и коэффициент энтальпийной эффективности по графику рис. 7.



Рис. 7

4. Вычисляют относительный перепад температуры жидкости

=0,33 кг•К/кДж,

- теплоемкость жидкости, кДж/кг•К.

5. Определяют начальную температуру воды, ⁰С:

Начальная температура воды не должна быть ниже температуры холодной воды от источника холода, но ниже 5⁰С.

Конечная температура воды, ⁰С:

Примечание: при расчете адиабатных камер орошения пункт 5 не выполняется.

6. Определяют расход орошающей воды, кг/ч:



и расход воды через одну форсунку, кг/ч:

,

где - количество форсунок в оросительной камере, - расход воды через одну форсунку. Для устойчивой работы форсунок расход воды на одну форсунку не должен быть менее Эта проверка необходима для управляемых процессов.

7. Необходимое давление воды перед форсунками и потери давления по воде в форсунках, коллекторах и стояках камеры орошения определяют по таблицам или графикам каталогов соответствующих производителей камер орошения.

9.2 Адиабатные камеры орошения

При адиабатном увлажнении воздух контактирует с водой, температура которой близка к температуре "мокрого" термометра. Это достигается работой насоса в режиме полной рециркуляции воды. Эффективность процесса адиабатного увлажнения оценивается с помощью коэффициента адиабатной эффективности:

где , -начальная и конечная температура воздуха, 0С;

- температура "мокрого" термометра.

9.3 Порядок расчета адиабатной камеры орошения

1. На i-d-диаграмме через точку начального состояния воздуха проводят линию постоянной энтальпии и на ее пересечении с кривой определяют значение температуры "мокрого" термометра .

2. Вычислют требуемый коэффициент адиабатной эффективности.

3. При использовании стандартного насоса, поставляемого в комплекте с форсуночной камерой орошения, принимают ближайшее значение коэффициента адиабатной эффективности по таблице для центрального кондиционера КЦКП. Определяют расход орошающей воды , кг/ч, и необходимое давление перед форсунками , Па. Если производительность кондиционера КЦКП отличается от номинального расхода воздуха, то определяют соотношение по формуле:

Таблица 14

,

и по графику рис. 8 - уточненное значение коэффициента .



Рис. 8.

Кривая 1 - 2 - 3 -

4. Для камер орошения центрального кондиционера HC Clivet принимают тип оросительной камеры по графику рис.9а в зависимости от требуемого значения коэффициента адиабатной эффективности и скорости воздуха во фронтальном сечении блока увлажнения и уточняют значение коэффициента адиабатной эффективности.

Рис. 9.

Определяют коэффициент , равный отношению объемных расходов орошающей воды, л/ч, и воздуха, м3/ч, по графику на рис. 9.9б в зависимости от принятого типа камеры орошения и скорости воздуха во фронтальном сечении. Определяют расход орошаемой воды, кг/ч:

.

5. Корректируют построение на i-d-диаграмме, определяя температуру воздуха после охлаждения и увлажнения по формуле:

.

Пример расчета адиабатных камер орошения КЦКП-2-("Веза") и HC190(Clivet)

Параметры начального и конечного состояния воздуха кДж/кг, , . Расход воздуха через орошения Температура "мокрого" термометра

Требуемый коэффициент адиабатной эффективности:

Камера орошения КЦКП-20.

Отношение :

.

Уточненное значение .

По таблице 11 для коэффициента адиабатной эффективности 0,85 расход орошающей воды кг/ч, необходимое давление воды перед форсунками . Если принять потери напора в гидравлической сети камеры орошения 1,0 м. вод. ст., а высоту подъема воды 1,5 м, то напор развиваемый насосом, должен быть равен:

м. вод. ст.

Требуемая мощность электродвигателя при коэффициенте полезного действия составит:

кВт.

Мощность, потребляемая насосом, по таблице каталога КЦКП составляет 2,2 кВт.

Корректируем построение на i-d-диаграмме, определяя температуру воздуха после охлаждения и увлажнения:

2. Камера орошения HC190 (площадь фронтального сечения 2,1 м²).

Определяем скорость воздуха во фронтальном сечении кондиционера:

.

По графику рис. 8 принимаем выбираем двухрядную камеру орошения U.120 и коэффициент адиабатной эффективности 90,5%, соответствующий полученному значению скорости во фронтальном сечении. Температура воздуха после охлаждения и увлажнения:

Коэффициент при скорости 2,58 м/с для п...