122957 (Выбор и обоснование типа систем кондиционирования воздуха), страница 2

ε_х = (41945,2·3,6)/11,4 = 13246

3 РАСЧЕТ СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

3.1 Выбор и обоснование типа систем кондиционирования воздуха

Выбор и обоснование типа СКВ осуществляют на основе анализа условий функционирования кондиционируемого объекта, указанных в задании на проектирование.

Исходя из количества помещений, предусматривают одно- или многозональные системы кондиционирования воздуха, а затем производят оценку возможности их применения с рециркуляцией отработавшего воздуха, которая позволяет уменьшить расход тепла и холода.

СКВ с первой и второй рециркуляцией обычно используют для помещений, не требующих высокой точности регулирования температуры и относительной влажности.

Принятие окончательного решения по выбору принципиальной схемы обработки воздуха производят после определения производительности СКВ и расхода наружного воздуха.

3.2 Выбор схем воздухораспределения. Определение допустимой и рабочей разности температур.

По гигиеническим показателям и равномерности распределения параметров в рабочей зоне для большинства кондиционируемых помещений наиболее приемлемой является подача приточного воздуха с наклоном в рабочую зону на уровне 4…6 м и с удалением общеобменной вытяжки в верхней зоны.

1. Определяем допустимый перепад температур

Δt_доп = 2°С.

2. Определяем температуру приточного воздуха

t_п = t_в - Δt_доп (10)

t_п^теп = 22 – 2 = 20°С,

t_п^хол = 20 – 2 = 18 °С.

3. Определяем температуру уходящего воздуха

t_у = t_в + grad t(H – h),(11)

где grad t – градиент температуры по высоте помещения выше рабочей зоны, °С;

H – высота помещения, м;

h – высота рабочей зоны, м.

Градиент температуры по высоте помещения определяют в зависимости от удельных избытков явного тепла в помещении q_я, Вт

q_я = ΣQ/V_пом = (ΣQ_п-Q_п+ Q_я)/ V_пом (12)

q_я^тепл = (40290,8 – 22800 + 22230)/1820,7 = 21,8 Вт

grad t = 1,2;

q_я^хол = (41945,2 – 34200 + 25650)/ 1820,7 = 18,3 Вт

grad t = 0,3.

t_у^тепл = 22 + 1,2(6,3 – 1,5) = 27,76°С;

t_у^хол = 20 + 0,3(6,3 – 1,5) = 21,44°С.

4. Определяем рабочую разность температур

Δt_р = t_у - t_п(13)

Δt_р^тепл = 27,76 – 20 = 7,76°С;

Δt_р^хол = 21,44 – 18 = 3,44°С.

3.3 Определение производительности систем кондиционирования воздуха

Для систем кондиционирования воздуха различают полную производительность G, учитывающую потерю воздуха на утечку в сетях приточных воздуховодов, кг/ч, и полезную производительность G_п, используемую в кондиционируемых помещениях, кг/ч.

Полезную производительность СКВ определяем по формуле

G_п = ΣQ_т/[(J_у – J_п)·0,278],(14)

где ΣQ_т – суммарные теплоизбытки в помещении в теплый период года, Вт;

J_у, J_п – удельная энтальпия уходящего и приточного воздуха в теплый период года, кДж/кг.

G_п = 40290,8/[(51 – 40) )·0,278] = 13176кг/ч.

Полную производительность вычисляем по формуле

G = К_п·G_п,(15)

где К_п – коэффициент, учитывающий величину потерь в воздуховодах.

G = 1,1·13176= 14493,6 кг/ч.

Объемную производительность систем кондиционирования воздуха L, м³/ч, находим по формуле

L = G/ρ,(16)

где ρ – плотность приточного воздуха, кг/м³

ρ = 353/(273+t_п)(17)

ρ = 353/(273+20) = 1,2кг/м³;

L = 14493,6 /1,2 = 12078 м³/ч.

3.4 Определение количества наружного воздуха

Количество наружного воздуха, используемого в СКВ, влияет на затраты тепла и холода при тепловлажностной обработке, а также на расход электроэнергии на очистку от пыли. В связи с этим всегда следует стремиться к возможному уменьшению его количества.

Минимально допустимое количество наружного воздуха в системах кондиционирования воздуха определяют, исходя из требований:

- обеспечения требуемой санитарной нормы подачи воздуха на одного человека, м³/ч

L_н΄ = l·n,(18)

где l – нормируемый расход наружного воздуха, подаваемого на одного человека, м³/ч;

n – число людей в помещении, чел.

L_н΄ = 25·285 = 7125 м³/ч;

- компенсации местной вытяжки и создания в помещении избыточного давления

L_н΄΄ = L_мо + V_пом·К΄΄ , (19)

где L_мо – объем местной вытяжки, м³/ч;

V_пом – объем помещения, м^3;

К΄΄-кратность воздухообмена.

L_н΄΄ = 0 + 1820,7·2 = 3641,4 м³/ч.

Выбираем большее значение из L_н΄ и L_н΄΄ и принимаем для дальнейших расчетов L_н΄ = 7125 м³/ч.

Определяем расход наружного воздуха по формуле

G_н = L_н·ρ_н, (20)

гдеρ_н – плотность наружного воздуха, кг/м³.

G_н =7125·1,18 = 8407,5 кг/ч.

Проверяем СКВ на рециркуляцию:

1.G > G_н

14493,6 кг/ч >8407,5кг/ч, условие выполняется.

2. J_у < J_н

51 кДж/кг < 60 кДж/кг, условие выполняется.

3. В воздухе не должны содержаться токсичные вещества.

Примечание: все условия выполняются, поэтому применяем схему СКВ с рециркуляцией.

Принятый расход наружного L_н должен составлять не менее 10% от общего количества приточного воздуха, то есть должно выполняться условие

G_н≥ 0,1G

8407,5кг/ч ≥ 0,1· 14493,6

8407,5кг/ч ≥ 1449,36 кг/ч, условие выполняется.

3.5 Построение схемы процессов кондиционирования воздуха на J-d диаграмме

3.5.1 Построение схемы процессов кондиционирования воздуха для теплого периода года

Схема процессов кондиционирования воздуха на J-d диаграмме для теплого периода года приведена в приложении А.

Рассмотрим порядок построения схемы СКВ с первой рециркуляцией.

а) нахождение на J-d диаграмме положения точек Н и В, характеризующих состояние наружного и внутреннего воздуха, по параметрам, которые приведены в таблицах 1 и 2;

б) проведение через т. В луча процесса с учетом величины углового коэффициентаε_т ;

в) определение положения других точек:

- т. П ( то есть состояние приточного воздуха), которая лежит на пересечении изотермы t_п с лучом процесса;

- т. П΄ ( то есть состояние приточного воздуха на выходе из второго воздухонагревателя ВН2), для чего от т. П вертикально вниз откладывают отрезок в 1°С ( отрезок ПП΄ характеризует нагрев приточного воздуха в воздуховодах и вентиляторе);

- т. О ( то есть состояние воздуха на выходе из оросительной камеры), для чего от т. П΄ вниз по линии d = const проводят линию до пересечения с отрезком φ = 90% ( отрезок ОП΄ характеризует нагрев воздуха во втором воздухонагревателе ВН2);

- т. У ( то есть состояние воздуха, уходящего из помещения), лежащей на пересечении изотермы t_у с лучом процесса ( отрезок ПВУ характеризует ассимиляцию тепла и влаги воздухом в помещении);

- т. У΄ ( то есть состояние рециркуляционного воздуха перед его смешиванием с наружным воздухом), для чего от т. У по линииd = const

откладывают вверх отрезок в 0,5 °С ( отрезок УУ΄ характеризует нагрев уходящего воздуха в вентиляторе);

- т. С ( то есть состояние воздуха после смешивания рециркуляционного воздуха с наружным воздухом).

Точки У΄ и Н соединяют прямой. Отрезок У΄Н характеризует процесс смешивания рециркуляционного и наружного воздуха. Точка С находится на прямой У΄Н ( на пересечении с J_с).

Удельную энтальпию J_с, кДж/кг, точки С вычисляем по формуле

J_с = (G_н· J_н + G_1р· J_у΄)/ G, (21)

гдеJ_н – удельная энтальпия наружного воздуха, кДж/кг;

J_с – удельная энтальпия воздуха, образовавшегося после смешения наружного и рециркуляционного, кДж/кг;

G_1р – расход воздуха первой рециркуляции, кг/ч

G_1р =G - G_н (22)

G_1р =14493,6– 8407,5= 6086,1 кг/ч

J_с = (8407,5 ·60+6086,1 ·51)/ 14493,6= 56,4 кДж/кг

Точки С и О соединяют прямой. Получившийся отрезок СО характеризует политропический процесс тепловлажностной обработки воздуха в оросительной камере. На этом построение процесса СКВ заканчивают. Параметры базовых точек заносим по форме в таблицу 4.

3.5.2 Построение схемы процессов кондиционирования воздуха для холодного периода года

Схема процессов кондиционирования воздуха на J-d диаграмме для холодного периода года приведена в приложении Б.

Рассмотрим порядок построения схемы с первой рециркуляцией воздуха на J-d диаграмме.

а) нахождениена J-d диаграмме положения базовых точек В и Н, характеризующих состояние наружного и внутреннего воздуха, по параметрам, которые приведены в табл. 1, 2;

б) проведение через т. В луча процесса с учетом величины углового коэффициента ε_х;

в) определение положения точек П, У, О:

- т. У, расположенной на пересечении изотермы t_у ( для холодного периода) с лучом процесса;

- т. П, расположенной на пересечении изоэнтальпы J_п с лучом процесса; численное значение удельной энтальпии J_п приточного воздуха для холодного периода года вычисляют предварительно из уравнения

J_п = J_у – [ΣQ_х/(0,278·G)],(23)

гдеJ_у – удельная энтальпия воздуха, уходящего из помещения в холодный период года, кДж/кг;

Q_х – суммарные полные теплоизбытки в помещении в холодный период года, Вт;

G – производительность СКВ в теплый период года, кг/ч.

J_п = 47 - [41945,2/(0,278·14493,6)] = 38,6 кДж/кг

Отрезок ПВУ характеризует изменение параметров воздуха в помещении.

- т. О (то есть состояние воздуха на выходе из оросительной камеры), расположенной на пересечении линии d_п с линией φ = 90%; отрезок ОП характеризует нагрев воздуха во втором воздухонагревателе ВН2;

- т. С (то есть состояние воздуха после смешения наружного воздуха, прошедшего нагрев в первом воздухонагревателе ВН1, с уходящим из помещения воздухом), расположенной на пересечении изоэнтальпы J_о с линией d_с; численное значение вычисляют по формуле

d_с = (G_н· d_н + G_1р· d_у)/ G (24)

d_с = (8407,5· 0,8 + 6086,1 · 10)/ 14493,6= 4,7 г/кг.

- т. К, характеризующей состояние воздуха на выходе из первого воздухонагревателя ВН1 и находящейся на пересечении d_н (влагосодержание наружного воздуха) с продолжениемпрямой УС.

Параметры воздуха для базовых точек заносим по форме в таблицу 5.

Таблица 5 – Параметры воздуха в базовых точках в холодный период года

3.6 Определение потребности теплоты и холода в системах кондиционирования воздуха