Системы кондиционирования воздуха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Системы кондиционирования воздуха

Основным назначением отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха является создание определенных условий, соответствующих санитарным требованиям. При этом создание климатических условий должно увязываться с требованиями технологии.

Вместе с этим поддержание определенных климатических условий способствует сохранности и долговечности строительных конструкций.

Существуют районы, в которых температура в зимнее время равна - 80 ⁰С и районы с температурой в летнее время + 5055⁰С. Примерно 30-40 % из сжигаемого топлива расходуется на системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Назначением системы кондиционирования воздуха является обеспечение постоянства предварительно заданных параметров воздуха по температуре и относительной влажности. Система кондиционирования воздуха обладает следующими функциями:

1. Фильтрация воздуха, т.е. очистка его от пыли, возникающей как внутри помещения так и поступающей снаружи.

2. Уничтожение запахов (дезодорация).

3. Сообщение воздуху определенных приятных запахов, например, запаха моря и леса.

4. Ионизация воздуха, увеличение концентрации ионов, положительно влияющих на здоровье человека.

5. Создание умеренной циркуляции воздуха с целью равномерного распределения температуры и влажности в помещении.

Создание этих условий или части их сопровождается появлением определенного шума, который пагубно влияет на здоровье человека. Основным решением этой проблемы является удаленность установок кондиционирования от потребителя. Системы кондиционирования, призванные для обеспечения климатических условий для труда и отдыха людей, называются комфортными. Большое количество кондиционеров применяется на транспорте, в быту и промышленности.

Тепловой и влажностный режим помещений

Человеческий организм в процессе жизни постоянно выделяет тепло и влагу. Чтобы физиологические процессы организма протекали нормально необходимо, чтобы окружающая среда была комфортной, т.е. способной поглотить тепло и влагу.

Тепло передается окружающей среде конвекцией и излучением. С другой стороны, окружающая среда не должна иметь низкую температуру, чтобы не вызвать простудных заболеваний.

Теплоустойчивость ограждений

Тепловые процессы в помещениях не бывают стационарными: меняется тепловыделение в помещениях и меняется температура окружающей среды в течение дня.

Под их влиянием в ограждениях меняются и тепловые потоки.

Свойство ограждений сопротивляться влиянию температуры и тепловых потоков называется теплоустойчивостью ограждения. Свойство теплоустойчивости проявляется в том, что волна колебаний температур гасится в толщине ограждения. По направлению тепловой волны амплитуда колебания его движения постоянно уменьшается и превращается в ноль.

Способность ограждения периодически аккумулировать какое-то количество тепла и отдавать ее окружающей среде под влиянием гармонических колебаний температур определяют коэффициентом усвоения. Он представляет собой отношение амплитуды колебаний теплового потока к амплитуде колебаний температуры поверхности.

Теплозащитные свойства ограждений

Теплозащитные свойства ограждений определяются по двум показателем:

1. Сопротивление теплопередаче и теплоустойчивости. Сопротивление теплопередаче должно быть таким, чтобы обеспечить в помещении санитарно-гигиенические условия и условия, соответствующие требованиям технологического производства.

Минимально допустимые сопротивления теплопередаче, при которой в зимнее время соблюдаются санитарно-гигиенические условия, называются требуемым сопротивлением теплопередаче.

2. Требования к теплозащитным свойствам ограждений в гигиеническом отношении сводятся к тому, чтобы температура на внутренней поверхности ограждений была такой, при которой люди, находящиеся в помещении, не испытывали бы сильного радиационного охлаждения со стороны этой поверхности. Кроме того, эта температура не должна вызывать конденсации влаги воздуха на поверхности ограждений. Это ухудшает санитарно-гигиеническое состояние помещений.

Чтобы не было конденсации влаги на поверхности, температура внутренней поверхности должна быть больше температуры точки росы водяных паров, содержащихся в воздухе. Конденсат на поверхности ограждения ухудшает техническое качество его и влажные ограждения быстро выходят из строя чисто механически. Поэтому следует выполнять требование: _ВН t_Т.Р.

Теплоустойчивость ограждений оценивается по величине тепловой мощности:

D = Rn Sn (XI.I)

где: R - сопротивление теплопередаче; S - коэффициент теплоусвоения.

При одинаковых величинах сопротивления теплопередаче для двух типов ограждений температуры их внутренней поверхности могут быть разными в зависимости от их тепловой массивности.

Так, при изменении температуры окружающего воздуха для двух типов ограждений с одинаковым значением сопротивления теплопередаче, в ограждении с большой тепловой массивностью температура внутренней поверхности будет выше.

где: t ₃ - cредняя температура самой холодной пятидневки

Дополнительные теплопотери через ограждения. Дополнительные теплопотери задаются в % к основным теплопотерям.

1. Добавка на ориентацию относительно сторон света.

2. Добавка на обдуваемость ветром наружных ограждений (для районов со скоростью ветра 5 м/с - 5 % ; 10 м /с - 10%. Добавку увеличивают в 2 раза (10 %) - для районов со скоростью ветра больше 10 м/с).

3. Добавка для продуваемых угловых помещений - 5 %.

4. Добавка для выветривания воздуха через ворота в производственных помещениях 30 %.

5. Добавка для нагревания воздуха, поступающего через щели инфильтрацией - 30-40%.

Выбор расчетных внутренних и наружных параметров воздуха.

Для комфортного кондиционирования внутренние параметры воздуха рассчитываются на поддержание оптимальных условий для нормального самочувствия людей. А для технологического кондиционирования - на поддержание условий технического производства. Если точность поддержания внутренних расчетных поддерживать в пределах 1 ⁰С, а относительную влажность 7 %.параметров в задании не оговаривается, то температуру необходимо

Расчетные внешние параметры (РВП) принимаем трех категорий: А; Б; В.

Для холодного периода в качестве РВП принимаются:

- по категории А - средняя температура самого холодного месяца в 13.⁰⁰ часов дня;

- по категории Б - средняя температура самой холодной пятидневки в 13 ⁰⁰ часов дня самого холодного месяца;

- по категории В - абсолютная минимальная температура, которая случается в данной местности самого холодного месяца в 13 ⁰⁰ часов дня.

Для теплового периода за наружную расчетную температуру по категории А принимается средняя температура в 13 ⁰⁰ часов самого жаркого дня (энтальпия, относительная влажность).

Для категории Б - температура более высокая, которая наблюдается в данной местности не более 220 часов в течение года (энтальпия, относительная влажность).

Для категории В - абсолютная максимальная температура, когда-либо встречавшаяся в данной местности, и энтальпия, соответствующая этой температуре.

Необходимо помнить, что повышение внутренних расчетных параметров в зимнее время и занижение их в летнее время, (а также завышение наружных РП в летнее время и занижение в зимнее время) при проектировании влечет за собой увеличение капитальных затрат.

Для музеев, архивов расчетные параметры необходимо принимать по категории “В”.

Промышленные здания для комфортного кондиционирования относят к категории “А”.

Общественные здания, гостиницы, кинотеатры, административные здания относятся к категории “В”.

Классификация систем кондиционирования воздуха.

I. По целевому назначению системы кондиционирования подразделяются на комфортные и технологические:

Комфортные предназначены для создания условий труда и отдыха людей, а технологические - для создания условий технологии производства.

II. По внутреннему устройству кондиционеры бывают автономные и неавтономные.

Автономные кондиционеры включают в себя все оборудование, необходимое для обработки воздуха. К этим оборудованиям относятся электрокалориферы, которые служат для нагревания воздуха и холодильные машины - для охлаждения воздуха.

Извне к автономным кондиционерам подводится только электроэнергия для включения в работу электродвигателя и вода для охлаждения конденсатора холодильной машины.

А к неавтономным кондиционерам подводится электроэнергия для работы двигателя.

Теплоноситель подводится из теплосети для работы нагревателя воздуха, хладоноситель - для работы воздухоохладителя.

По размещению кондиционеров по отношению к обслуживаемому зданию они подразделяются на центральные и местные.

Центральные кондиционеры обрабатывают всё количество воздуха,, необходимое для всего здания и по воздуховодам его направляют в каждое отдельное помещение.

По давлению, развиваемому вентиляторами, они бывают низкого давления (до 100 кг/м ² или 10,01 атм ), среднего давления (до 300 кг/м ²), и низкого давления (выше 300 кг/м ²).

Центральные кондиционеры бывают одноканальные и 2-х канальные

В 2-х канальных системах в помещении подводится горячий воздух по 1-му каналу и холодный воздух по другому.

Местные кондиционеры устанавливаются непосредственно в обслуживающем помещении. Они бывают автономные и неавтономные. Местные неавтономные кондиционеры включают в себя теплообменники, в которые летом подается холодная вода и воздух, также вентиляторы воздуха с последующей подачей его через эти теплообменники в помещения.

Достоинства и недостатки центральных и местных кондиционеров.

I. Центральные кондиционеры устанавливаются в специальных помещениях.

Для них требуется также система воздуховодов, которая занимает полезную площадь и ухудшает интерьер помещения.

II. Центральные местные кондиционеры собираются из отдельных секций, поэтому требуются большие монтажные работы.

III. Автономные местные кондиционеры поступают с завода в абсолютно готовом виде. Их монтаж и эксплуатация сводятся только к подключению к электросети и они не требуют воздуховодов, так как устанавливаются непосредственно в охлаждаемых ими помещениях.

IV. Для их эксплуатации не нужен штат работников в отличие от центральных кондиционеров.

V. Автономные местные кондиционеры занимают часть светового проема и обладают самым главным недостатком -повышенным уровнем шума, а центральные кондиционеры можно расположить на достаточном расстоянии от потребителей, поэтому от них на окружающих людей воздействует гораздо меньше шума.

Автономный бытовой кондиционер типа БК

Все узлы кондиционера собираются на металлическом поддоне (рис.XI.1). Сверху одевается металлическая крышка. Корпус кондиционера делится на 2 части теплоизолирующей перегородкой 13, поэтому кондиционер состоит из 2 отсеков: I- холодный отсек и II-горячий отсек.

В горячем отсеке (II), который располагается со стороны улицы, находятся тепловыделяющие элементы 8-9 и шумные узлы кондиционера.

С помощью центробежного вентилятора 3 обеспечивается циркуляция комнатного воздуха через испаритель 2. Этот воздух очищается от пыли в фильтре 1, затем охлаждается при прохождении через испаритель 2 и возвращается в помещение.

За счет тепла комнатного воздуха в испарителе кипит хладагент-фрион 22. Пары хладагента засасываются компрессором 5 из испарителя через расширитель 4. В расширителе испаряются захваченные вместе с паром капельки хладагента. Таким образом, расширитель предотвращает попадание влаги в компрессор.

Компрессор кондиционера герметичный, ротационный. В компрессоре во избежание утечек хладона электродвигатель располагают в одном корпусе с компрессором. Это вызывает необходимость охлаждения обмоток электродвигателя. Для нормальной работы электродвигателя температура его обмотки не должна превышать 105 ⁰С.

При высоких температурах происходит размягчение изоляции и разрушение ее. Для такого охлаждения предусмотрен теплообменник 8.

Конденсатор и испаритель кондиционера представляет собой змеевиковый аппарат из медных трубок диаметром 10 мм. На трубки наложены металлические ребра. Конденсатор снаружи обдувается наружным воздухом с помощью осевого вентилятора 7.

В конденсаторе хладон, сталкиваясь с холодной стенкой труб конденсатора, конденсируется.

Рис. XI.I. Устройство автономного кондиционера типа БК 1 - фильтр, 2 - испаритель, 3- центробежный вентилятор, обслуживающий испаритель, 4 - расширитель, 5 - компрессор, 6 - электродвигатель, 7 - осевой вентилятор, обслуживающий конденсатор и теплообменник, 8 - теплообменник, 9-конденса-тор, 10- фильтр-осушитель, 11- капилляторная трубка, 12- кор-пус, 13- стенка, перегородка

Во вторых, в конденсаторе происходит высвобождение теплоты конденсации и выброс ее в окружающую среду. Вместе с теплотой конденсации выбрасывается теплота механической работы электродвигателя

Таким образом, конденсатор выполняют 2 функции:

1. Превращение парообразного хладона в жидкий.

2. Выброс теплоты, которую хладон забрал из воздуха помещения, также теплоты работы электродвигателя в окружающую среду.

Благодаря этому возможно совершение следующего цикла. Жидкий хладон из конденсатора проходит через фильтр- осушитель 10. Здесь в фильтре происходит также очищение от мелких частичек, оставленных при сборке кондиционера или попавших при зарядке ее.

Затем хладон проходит через капиллярную трубку 11 диаметром 1 и 2 мм, поэтому очистка хладона очень важна. Кроме того, в фильтре-осушителе хладон проходит через осушительный патрон, заполненный силикагелем, который абсорбирует влагу (капельки воды). В противном случае эта вода может замерзнуть в капиллярных трубках и система застопорится.

В капиллярных трубках происходит дросселирование хладона, т.е. понижение давления с высокого до давления испарения. Благодаря этому хладон может кипеть в испарителе при низкой температуре, после капиллярной трубки парожидкостная смесь поступает в испаритель и цикл повторяется.

кондиционирование воздух кондиционер влажностный

Центральные кондиционеры

Центральные кондиционеры изготавливаются с типовыми и со специальными схемами обработки воздуха.

Типовые базовые схемы предусматривают минимальное количество секций для обработки воздуха. В том случае, когда невозможно обеспечить обработку воздуха с помощью базовой схемы, разрабатываются специальные схемы кондиционеров, дополняя базовые схемы необходимыми секциями.

Производительность типовых центральных кондиционеров КТЦ лежит в пределах от 30 до 300 тысяч м³ /ч воздуха.

Секции у кондиционеров разделяются на рабочие и вспомогательные (рис.3.2). В рабочих секциях производится обработка воздуха, а вспомогательные секции предназначены для обслуживания рабочих секций. Поэтому при сборке рабочие и вспомогательные секции чередуются одна за другой. К рабочим секциям относятся воздухоподогреватель, оросительные камеры, фильтры, смесительные камеры.

Рис. XI.2 Схема центральных кондиционеров. 1 - блок-приемник; 2 - фильтр; 3 - камера обслуживания; 4 - воздухонагреватель первого блока; 5 - оросительная камера; 6 - воздухонагреватель второго подогрева; 7 - блок присоединительный; 8 - блок вентиляторный

Литература

1. Андреевский А.К. Отопление Минск. Вышейшая школа, 1982.

2. Богословский В.И. Тепловой Режим здания М: Строй издат., 1979.

3. Отопление и вентиляция В.Н. Богословсий, В.П.Щеглов, Н.Н.Разумов. М. 1980.

4. Пеклов А.А. Кондиционирование воздуха. Киев. Издат. «Будивельник» 1987.

5. Сканави А.Н. Конструирование и расчет систем водяного и воздушног отопления зданий. М. Стройиздат, 1983.

6. Шекин Р.В., Березовский В.А., Потапов В.А. Расчет систем центральго отопления. Киев: Вищ. Школа. 1975.

Размещено на Allbest.ru