Учебник - Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях (989625), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Воздух внутри помещения должен иметь параметры микроклимата в соответствии с санитарно-гигиеническими нормами. Эти нормы регламентируютсяСНиП 2.04.05.-91* и не могут быть заданы произвольно. Нормируемые параметры, температура tв и относительная влажность воздуха ϕв, называются расчетными параметрами внутреннего воздуха. Температура и относительная влажность наружного воздуха могут изменяться, это влияет на теплопотребление системой кондиционирования.Установка ЦСКВ представлена на рис.17, а схема – на рис.18.
Установка представлена двумя вентиляторами приточной (7) и вытяжной вентиляции (1). Приточно-вытяжной блок обеспечивает смешениедвух потоков воздуха и регулирование расходов свежего наружного воздуха (Lн), отработанного воздуха,направляемого на смешение со свежим (Lр), и воздуха, удаляемого наружу. Воздух проходит очисткуфильтром (4) и подогревается в калорифере 1-ой ступени (5). Подогрев воздуха осуществляется горячей водой, циркулирующей в трубках калорифера. Увлажнение воздуха в холодный период года проис-87ходит в сотовом увлажнителе (6). Окончательная доводка воздуха до требуемых кондиций (температурыи относительной влажности) происходит в калорифере блока воздухонагревателя второй ступени (6).LНLПLВLП76543LР21Рис.17. Установка центральной системы кондиционирования воздухаLВ = LПtВtВВtОtП2В tП2tвх2П2tвых2LР = a LВtН ϕНLННtСtП1Сtвх1FEП1tвых1ОLПFEВРис.18.
Схема центральной установки кондиционирования воздуха.На рис.2 обозначены следующие параметры влажного воздуха: tн -температура наружного воздуха, °С;ϕн – относительная влажность наружного воздуха, %; tс – температура воздуха после смешения двухпотоков (если степень рециркуляции равна 0, то она совпадает с tн), °С; tп1.-температура воздуха послевподогревателя первой ступени, °С; t0.-температура воздуха после увлажнителя, °С; tп2.и t п2 – температуры воздуха после подогревателя второй ступени (параметры приточного воздуха) по сухому и влажному термометрам, соответственно, °С; tв.и tвв – температуры воздуха в обслуживаемом помещении посухому и влажному термометрам, соответственно, °С; Gп = ρпLп - массовый расход приточного воздуха,(кг/с); Gв – массовый расход горячей воды в калорифере первой ступени подогрева воздуха, (кг/с); Gр –массовый расход рециркулирующего воздуха, (кг/с); tвх1.и tвых1.- температуры воды на входе и на выходеиз калорифера.Процессы тепловлажностной обработки воздуха принято представлять в Н-d диаграмме.
Для нанесенияна диаграмму точки, соответствующей его состоянию, надо знать два из следующих четырех параметров: температура t (°С), относительная влажность ϕ (%), абсолютное влагосодержание d (г/кг сух. возд.)и энтальпия Н (кДж/кг К). На диаграмме эти параметры представлены линиями, вдоль которых соответствующий параметр остается постоянным.Положение точки, отвечающей текущему состоянию воздуха, можно определить также, зная закономерности протекания и изображения процессов обработки воздуха на диаграмме.
Так процессы нагрева(или охлаждения) воздуха в рекуперативных теплообменниках осуществляются при постоянном влагосодержании d. На диаграмме такие процессы изображаются отрезками линии d = const, границы которого соответствуют начальному и конечному состоянию воздуха. К таким процессам относятся процессынагрева воздуха в подогревателях первой и второй ступени. Процесс увлажнения воздуха происходитпри постоянной энтальпии (адиабатное увлажнение) и изображается на диаграмме отрезком линии постоянной энтальпии (Н = const). В конце процесса адиабатного увлажнения относительная влажностьвоздуха находится в пределах 90-95% (теоретическое значение 100%).Процесс обработки воздуха представлены на рис.18.
На диаграмме изображены следующие процессыобработки воздуха в прямоточной системе кондиционирования воздуха: Н-П1 – процесс нагрева воздухав подогревателе первой ступени, П1-О – процесс увлажнения воздуха в сотовом увлажнителе, О-П2 –88процесс нагрева воздуха в подогревателе второй ступени, П2-В – процесс политропного нагрева и увлажнения воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне.Для работы установки кондиционирования воздуха необходимы источники тепла (нагрев воздуха) и воды для увлажнения. Для перемещения воздуха в результате работы вентиляторов установка нуждаетсяв подаче электропитания.
Нагретый до нужной температуры наружный воздух подается в обслуживаемую или рабочую зону, где его состояние изменяется в результате политропного процесса, в которомвоздух нагревается из-за избытка тепла в помещении или охлаждается, если тепловой баланс помещения отрицателен. Одновременно изменяется в ту или иную сторону и влагосодержание воздуха, в зависимости от баланса влаги в помещении. Далее, отработанный воздух вытяжным вентилятором удаляется наружу. Такая схема работы ЦСКВ называется прямоточной.
С удаляемым воздухом наружу выбрасывается и тепло, поэтому такая схема неэкономична и расточительна с точки зрения энергосбережения. Для того, чтобы использовать теплоту вентиляционных выбросов применяют различные методы.Одним из таких методов является рециркуляция.Рециркуляцией называется частичная подача отработанного вытяжного воздуха, имеющего объемныйрасход Lр, в приточно-вытяжной блок (2) для смешения его со свежим воздухом, поступающим снаружии имеющим расход L0. Если степень рециркуляции (а = Lр/Lп) равна 0, то есть Lр =0, то такая схема ЦСКВназывается прямоточной. Расход приточного воздуха (Lп) равен сумме расходов рециркулирующего исвежего воздуха и в результате смешения двух потоков имеет параметры (температуру и влажность)средние между параметрами смешивающихся потоков воздуха.
Если степень рециркуляции а = Lр/Lп = 0,то потребности ЦСКВ в теплоте будут максимальные.Увеличивая степень рециркуляции, можно снизить затраты теплоты на подогрев наружного воздуха идоведение его параметров до нужных кондиций – температуры tп2 и относительной влажности ϕп2 приточного воздуха. Здесь следует отметить, что степень рециркуляции не может быть увеличена вышеопределенного предела. Этот предел зависит от нормирования расхода свежего приточного воздуха,регламентируемого СНиП. Параметры приточного воздуха необходимо поддерживать постоянными, независимо от изменяющихся условий наружной среды.
Это можно обеспечить, изменяя степень рециркуляции или расход греющей воды в подогревателе первой ступени. При заданной степени рециркуляциинужные параметры приточного воздуха создаются в результате регулирования расхода воды в подогревателе, считая, что температура воды на входе в калорифер-подогреватель и в обратной линии поддерживается постоянной.Экономия тепловой мощности наглядно демонстрируется и может быть количественно оценена с использованием Н-d диаграммы. Вновь обратимся к рис.19, на котором дополнительно к процессу обработки воздуха в прямоточной системе показаны процессы при частичной рециркуляции с различной степенью.
В этих случаях необходимо показать процессы смешения потоков наружного и отработанного(вытяжного) воздуха. Точка, соответствующая на диаграмме состоянию воздуха после смешения («С'»или «С''» на рис.3), принадлежит отрезку, соединяющему точки «Н» и «В». Указанные точки отвечаютсостояниям наружного и вытяжного воздуха. Параметры приточного воздуха после смешения могут бытьвычислены по заданной степени рециркуляции. Другой путь – непосредственное измерение одного изпараметров, например, температуры.
Расчетные значения энтальпии и влагосодержания получаются изматериального и теплового баланса.dВП1ВtВП2П1’П1’’tВВϕ = 100%НВϕОНП2ОНО = constНС’’dС’’= constНdС’ННdН= constРис.19. Процессы обработкивоздуха в ЦСКВ.ρпLпНс = ρнLнНн + ρвLрНв(13)ρпLпdп = ρнLнdy н + ρвLрdв(14)Нс = aHв + (1 − а )Нн(15)dс = adв + (1 − a )dн(16)где а = ρвLр/ρпLп –степень рециркуляции. Из уравнения (4)следует, чтоHс − Hн=aHв − HнНС’tН(12)В приведенных уравнениях L – объемный расход воздуха(м3/с), Н – энтальпия (кДж/кг), d – влагосодержание воздуха (г/кг сух.
возд.), ρ- плотность воздуха (кг/м3). Энтальпияи влагосодержание перед подогревателем первой ступени согласно (12)-(14) будут:С’’ϕН С’ρпLп = ρнLн + ρвLр(17)Расчет потребности системы кондиционирования в теплоте.Из диаграммы следует, что для нагрева воздуха в прямоточной системе необходима тепловая мощность (кВт),равная89Qпр = ρпLп (H0 − Hн ) + ρпLп (Hп2 − H0 ) = ρпLп (Hп2 − Hн ) .(18)При применении такого энергосберегающего метода, как рециркуляция, необходимая для нагрева воздуха тепловая мощность (кВт) будетQр = ρпLп (H0 − Hс ) + ρпLп (Hп2 − H0 ) = ρпLп (Hп2 − Hс )(19)Энергосберегающий эффект от применения рециркуляции составитС учетом (15) из уравнения (18) следует, что∆QЭ = Qпр − Qр = ρпLп (Hс − Hн )(20)∆QЭ = ρпLп (aHв + (1 − a )Hн − Hн ) = ρпLпa(Hв − Hн )(21)Зависимости (18)-(21) получены при условии, что параметры приточного воздуха (точка «П2») поддерживаются постоянными независимо от изменяющихся внешних условий и степени рециркуляции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
