книги / Отопление и вентиляция

5. При последовательном перемещении воды через трубки калорифера скорость движения воды

_________ Q_________ __________ 145000__________

= 0,098 м/сек;

3600-1000 / тр (tr— t0) 3600-1000-0,0092 (105— 60)

tv и t0 при tH= — 15,2° соответственно равны 105 и 60° С.

6. Коэффициент теплопередачи калориферов после интерполяции по

22

8.Количество устанавливаемых калориферов КФС-7.

96,6

по схеме 3 (рис. X V II,11).

10. Запас при принятой поверхности нагрева около 22%.

Воздушно-отопительные агрегаты

В системах воздушного отопления могут быть применены воз­ душно-отопительные агрегаты, включающие в качестве основных элементов калориферы, вентиляторы и электродвигатели.

Рис. XVII. 12. Агрегат отопительный АПВС

Основные требования, предъявляемые к агрегатам: расход металла и электроэнергии на единицу тепла должен быть наимень­ шим; уровень громкости шума при работе агрегата должен быть не больше максимально допустимых; конструкция агрегата — компактной.

Для того или иного направления потока воздуха агрегаты снабжены направляющими лопатками.

На рис. XVII. 12 приведен агрегат АПВС с осевым вентилято­ ром, а в таблице приложения 23 приведены размеры.

Рис. XVII. 13. Агрегат отопительный АГ1В

На рис. XVII. 13 приводится агрегат АПВ, а в таблице прило­ жения 24 — его размеры. Технические показатели агрегатов АПВС и АПВ приведены в таблице приложения 25, а характеристика их оборудования — в таблице приложения 26.

Рис. XVII. 14. Агрегат отопительный СТД-300 М

Г л а в а XVIII

ВИДЫ СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА И ИХ УСТРОЙСТВО

Внутренний воздух помещения в результате технологических и бытовых выделений тепла и влаги изменяет свое тепловлажност­ ное состояние. Параметры наружного воздуха в течение года также непрерывно изменяются. Для поддержания заданных характе­ ристик внутреннего воздуха в помещение необходимо подавать приточный воздух определенного состояния. В годовом периоде, особенно летом и зимой, температура и влажность приточного воздуха может заметно отличаться от температуры и влажности наружного воздуха. Поэтому наружный воздух, прежде чем его подать в помещение, необходимо специально приготовить, придать ему определенные кондиции. Этот процесс называют к о н д и ц и о ­ н и р о в а н и е м в о з д у х а . В общем случае под кондицио­ нированием воздуха имеют в виду нагревание или охлаждение, увлажнение или осушку и очистку воздуха от пыли. В некоторых случаях дополнительно необходимо исключить неприятные запахи, ионизировать воздух, придать ему приятные для обоняния чело­ века свойства. Тепловлажностная обработка воздуха обычно яв­ ляется основной в процессе его кондиционирования.

В жаркие летние дни наружный воздух имеет высокие темпе­ ратуру и влагосодержание. Прежде чем подать в помещение та­ кой воздух, его необходимо охладить и осушить. Зимой воздух имеет низкие температуру и влагосодержание, поэтому его при­ ходится перед подачей в помещение нагревать и увлажнять. Тер­ мовлажностная обработка воздуха производится в специальных ка­ мерах или аппаратах. Установки кондиционирования воздуха состоят из ряда специальных устройств, в которых воздух подвер­ гается всем необходимым видам обработки.

Воздух нагревают обычно в калориферах, где он получает тепло от оребренных или гладких поверхностей труб, по которым протекает теплоноситель.

Воздух охлаждается в воздухоохладителях, которые бывают двух типов: поверхностные и контактные. В поверхностных воз­ духоохладителях, которые по устройству подобны калориферам, воздух отдает тепло поверхности труб,1 по которым пропускают холодную воду или хладоагент (аммиак, фреон и т. д.). Если эти поверхности будут иметь температуру ниже точки росы воздуха, то из них будет выпадать конденсат. Воздух при этом будет

9* 243

и охлаждаться, и осушаться. Поверхность воздухоохлади­ теля в некоторых случаях специально орошают водой. Воздух интенсивнее отдает тепло смоченной поверхности. Кроме того, в этом случае воздух можно наряду с охлаждением осушать и ув­ лажнять. В контактных охладителях воздух охлаждается в резуль­ тате непосредственного контакта с охлажденной водой. Воздух проходит через дождевое пространство оросительной камеры, в которой форсунками разбрызгивается охлажденная вода. В неко­ торых случаях используют контактные охладители с орошаемой насадкой. В них охлажденной водой орошается слой (насадка) из фарфоровых, металлических или пластмассовых колец. Воздух, проходя через лабиринтовые ходы смоченной насадки, охлажда­ ется и осушается или увлажняется.

Для осушки воздуха иногда используют твердые (силикагель, алюкагель) или жидкие (растворы солей) влагопоглощающие вещества.

§ 61. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Системы кондиционирования воздуха (рис. XVIII. 1) состоят: из устройств или аппаратов, в которых происходит тепловлажност­ ная обработка воздуха; сетей для транспортирования воздуха и

расположенных в отдельных помещениях. Распределительная система воздуховодов в здании в этом случае отсутствует.

244

Системы кондиционирования разделяются по принципу цент­ рализации их отдельных элементов и характеру теплохолодоснабжения на автономные и неавтономные.

Автономные системы отличаются тем, что каждый кондиционер имеет свою систему теплохолодоснабжения, состоящую из встро­ енной в него холодильной машины, подводящей сети трубопро­ водов и аппаратов, служащих источниками или стоками тепла и влаги для воздуха.

Неавтономные системы имеют централизованные, единые для всего здания генераторы тепла и холода, от которых разветвлен­ ной сетью теплохолодоноситель может подводиться к отдельным местным кондиционерам.

В больших общественных и промышленных зданиях применяют комбинированные системы. В них производят централизованную первичную обработку наружного воздуха, который подается в местные доводчики, расположенные в отдельных зонах или поме­ щениях здания. В доводчиках дополнительно обрабатывают и по­ лучают приточный воздух нужных для данного помещения кон­ диций.

По сезонности режима работы системы кондиционирования разделяют: на летние, зимние и круглогодичные. Летние служат для очистки, охлаждения и осушения воздуха, зимние—для его очистки, нагрева и увлажнения, а круглогодичные— для выпол­ нения всех указанных функций.

Системы, создающие в помещениях полный постоянный ком­

условий, требуемых для нормального протекания технологических процессов. В этом случае систему называют системой т е х н о ­ л о г и ч е с к о г о к о н д и ц и о н и р о в а н и я .

Рассмотрим некоторые из наиболее распространенных видов устройств кондиционирования воздуха.

§ 62. ЦЕНТРАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ

Центральные кондиционеры имеют разнообразные конструк­ ции. По признаку использования рециркуляционного воздуха помещения они подразделяются на прямоточные, обрабатываю­ щие только наружный воздух, и на работающие с одной или двумя рециркуляциями, т. е. с подмешиванием в определенных пропор­ циях внутреннего воздуха к основному потоку обрабатываемого наружного воздуха до его увлажнения и после его увлажнения. Наиболее распространенными в настоящее время являются так называемые форсуночные кондиционеры. Название их определено наличием камеры орошения, в которых форсунками распыляется вода, а проходящий через камеру воздух находится в непосредст­ венном контакте с капельками разбрызгиваемой воды.

245

На рис. XVII 1.2 приведен пример схемы форсуночного конди­ ционера с двумя рециркуляциями. Наружный воздух через воз­ духозаборное устройство У, утепленный клапан 2 и воздушный фильтр 3, где производится очистка его от пыли, поступает в зим­ нее время в калориферы первого подогрева 4. Калориферы имеют обводной канал 5. Перед обводным каналом и калорифером уста­ навливаются регулирующие клапаны 6, с помощью которых мож­ но изменять соотношения количеств воздуха, проходящего через калорифер и обводной канал. На подводках теплоносителя к ка­ лорифер'} 7 также установлены регулирующие устройства 7. После

Рис. XVIII.2. Принципиальная схема форсуночного конди­ ционера с двумя рециркуляциями

калорифера к подогретому наружному воздуху подмешивается воздух, поступающий из кондиционируемого помещения (первая рециркуляция 8). Подмешивание происходит в камере смешения 9. После смешения воздух через каплеотделитель 10, выравниваю­ щий воздушный поток и предупреждающий вынос капель в камеру смешения, поступает в оросительную камеру. В оросительной ка­ мере 11 устанавливается несколько рядов форсунок, которые разбрызгивают воду. Форсунки размещают так, чтобы их факелы перекрывали все сечение камеры. Воздух проходит через дожде­ вое пространство и в процессе зимнего кондиционирования адиа­ батически увлажняется. После камеры орошения устанавливается второй каплеотделитель 12. В нижней части камеры орошения располагается поддон 13, в который стекает разбрызгиваемая вода. Далее к увлажненному воздуху вновь подмешивается внутренний, поступающий из обслуживаемого ‘помещения, воздух (вторая ре­ циркуляция 14). На рециркуляционных каналах устанавливаются регулирующие клапаны 15. После камеры смешения располага­ ются фильтр 16 и калорифер второго подогрева 17 который, как

246

й калориферы первого подогрева^ имеет обводной Канал, регули­ рующие клапаны и регулирующие задвижки на подводках тепло­ носителя. Приготовленный таким образом воздух поступает в вен­ тилятор 18, которым он нагнетается в распределительную сеть воздуховодов 19.

При летнем режиме кондиционирования калориферы первой ступени не работают. В камеру орошения подают предварительно охлажденную воду 20, имеющую температуру ниже температуры точки росы обрабатываемого воздуха. В этом случае воздух в ка­ мере орошения охлаждается и осушается. Вода из поддона камеры перетекает в баки холодильной установки и частично использу­ ется для рециркуляции. Температура воды, поступающей из хо­ лодильной установки к форсункам, регулируется с помощью трех­ ходового смесительного крана 21 за счет подмешивания воды из поддона камеры 22 к воде, идущей из холодильной установки 20. Калорифер второго подогрева может использоваться в некоторых схемах летнего кондиционирования для подогрева сильно увлаж­ ненного и охлажденного воздуха после камеры орошения.

Прямоточная схема и схема с одной рециркуляцией по существу являются разновидностью рассмотренной общей системы. В пря­ моточной схеме не будет первой и второй рециркуляции внут­ реннего воздуха 8 и 14, а при одной рециркуляции сохраняется только первая подача 8 внутреннего воздуха.

Ту или иную схему обработки воздуха в кондиционере выби­ рают по данным расчета тепловлажностного режима помещения, расчетным наружным параметрам и с учетом функциональной спе­ цифики обслуживаемого объекта.

В НИИ СТ совместно с харьковским и домодедовским заводами, изготавливающими кондиционеры, разработана боль­ шая серия типовых элементов (узлов и секций) для компоновки центральных кондиционеров производительностью от 10 до 240 тыс. м3/ч. Наличие таких типовых секций позволяет проекти­ ровщику упростить расчет кондиционирования воздуха подбором необходимых типовых элементов.

В серию типовых элементов входят калориферы первого и вто­ рого подогрева, оросительные двухрядные и трехрядные камеры, воздушные фильтры, промежуточные, смесительные и поворотные

воздуха. В трехрядных камерах первый ряд разбрызгивает воду попутно, а второй и третий — навстречу движению воздуха.

247

В камерах устанавливаются тангенциальные форсунки с диаметром выходных отверстий 3—5,5 мм. Плотность расположения форсунок в одном ряду принимается равной 18 и 24 шгп/м2.

Интенсивность орошения составляет около 6 м31ч на 1 м2 се­ чения камеры. Производительность каждой форсунки обычно составляет от 300 до 500 кг!ч при давлении перед форсунками около

2ати.

Внастоящее время разработан ряд методов расчета процессов тепло- и массообмена в оросительных камерах, которые приводятся

вспециальной литературе. Для ориентировочных расчетов мож­ но принимать коэффициент орошения, представляющий собой

отношение количества разбрызгиваемой воды в килограммах к 1 кг воздуха. Величина его для процесса адиабатического увлаж­ нения принимается около 1 кг/кг, для политропического процесса около 2,5 кг!кг. Для расчета подогрева воды в политропическом процессе можно считать, что вода после орошения воздуха подо­ гревается на 1—2 °.

При адиабатическом увлажнении испаряется около 3 % раз­ брызгиваемой воды, которую требуется пополнять.

Во избежание засорения форсунок циркулирующую в камере воду очищают. Обычно используют сетчатые фильтры, которые располагают в поддоне камеры, или так называемые бутылочные фильтры, которые устанавливают вне поддона. Фильтрация воды в этих фильтрах происходит через латунные сетки с размером

щают с помощью коксовых или гравийных фильтров. Производи­ тельность таких фильтров равна от 5 до 8 м3/м2-ч.

Остальные виды типовых секций, из которых собираются кон­ диционеры, не имеют особенностей, вызывающих необходимость рассмотрения их в данном разделе курса.

Как указывалось выше, в кондиционерах с контактными ох­ ладителями могут использоваться вместо форсуночных камер оро­ шаемые насадки. Воздухоохладители с орошаемыми насадками (рис. XVIII.3) имеют горизонтально расположенный слой металли­ ческих или фарфоровых колец или слой из хорошо воздухопро­ ницаемого гигроскопичного материала, который орошается через перфорированные трубы или форсунками грубого распыла. Слой насадки представляет собой сильно развитую поверхность, кото­

ходу, образованному кольцами, тепловлагообменивается с водой, стекающей по поверхности. Для предупреждения выноса капель воздухом располагается второй отбойный слой насадки. Вода из орошаемого слоя стекает в поддон. Закономерности изменения состояния воздуха при контакте его с водой в орошаемом слое принципиально те же, что и в форсуночной камере.

В последнее время широкое применение в кондиционерах по­

248

лучают поверхностные охладители. В этих аппаратах воздух ох­ лаждается. проходя через гладкотрубную или оребренную поверх­ ность теплообмена, по трубам которого протекает холодная вода или другой холодоноситель. Поверхностные воздухоохладители могут использоваться совместно с увлажнительными камерами. Однако такое совмещение устройств, хотя и позволяет произво­ дить полную тепловлажностную обработку воздуха, сложно в конструктивном исполнении. Поэтому НИИСТ были разработаны для центральных кондиционеров типовые элементы поверхностных воздухоохладителей, орошаемых водой. На рис. XVIII.4 приведен чертеж орошаемого поверхностного воздухоохладителя производи-

2

ройство; 4 -рабочий слой колец; 5 — поддон

тельностью 10, 20 и 40 тыс. м3/ч, собранного из типовых элемен­ тов секций центрального кондиционера. Он состоит из укорочен­ ной оросительной камеры с одним рядом форсунок и теплообмен­ ника со спиральнонавивным оребрением трубок. Воздухоохлади­ тель можно собирать из типовых секций разной поверхности охлаждения. Предполагается изготовление воздухоохладителей на производительность по воздуху 240 тыс. м31ч. При скорости боль­ ше 5 м/сек после орошаемого воздухоохладителя устанавливается каплеотделитель, а для сбора воды под ним — поддон. Орошение производится с коэффициентом 0,7— 1 кг/кг.

Как указывалось выше, орошение интенсифицирует процесс тепло- и влагообмена воздуха на поверхности воздухоохладителя. Кроме того, оно способствует очистке воздуха от пыли и удале­ нию из воздуха неприятных запахов.

Широко начинают применяться кондиционеры прямого и кос­ венного испарительного охлаждения. В схеме прямого испаритель­ ного охлаждения используется возможность заметного понижения температуры воздуха в камере адиабатического увлажнения за счет использования явного тепла воздуха на испарение воды в

камере. Однако область применения таких систем ограничена кли­ матическими районами строительства и временем года и суток с высокой температурой и достаточно низкой относительной влаж­ ностью наружного воздуха. Более широкую область применения имеет двухтупенчатая схема прямого и косвенного испаритель-

ного охлаждения (рис. XVII 1.5). Установка состоит из основного и вспомогательного кондиционеров. В основном кондиционере воз­ дух охлаждается сначала в сухом поверхностном воздухоохлади­ теле. Охлаждающей средой для воздухоохладителя является вода, поступающая из поддона камеры орошения вспомогательного кон­ диционера. В камере орошения вспомогательного кондиционера

250