5.5.Параметры наружного климата для систем кондиционирования воздуха

На выбор систем кондиционирования воздуха и на их функционирование оказывают влияние факторы внешней среды. К их числу относятся: температура, влажность (либо энтальпия) воздуха, интенсивность солнечной радиации, скорость и направление ветра, количество выпадающих осадков (дождя, снега, тумана и т. п.). Указанные факторы наряду с факторами внутренней среды зданий и сооружений влияют на тепловлажностный баланс помещений. От них существенно зависят поступления или потери тепла и влаги через ограждающие конструкции. Кроме того, от них, в первую очередь от температуры и влажности, зависит сам процесс кондиционирования, выбор способов обработки приточного воздуха, установочная мощность СКВ и ее энергопотребление, выбор систем управления и автоматического регулирования СКВ.

Выбор расчетных параметров наружного воздуха определяется климатическими условиями местности, где будет работать СКВ, и ее назначением.

Следует обратить внимание на то, что приводимые в нормативной и справочной литературе расчетные характеристики наружного климата географических пунктов основаны на измерениях, выполняемых метеостанциями, и в определенной мере зависят от местоположения станции. В географических пунктах, особенно в крупных городах, в зависимости от особенностей рельефа и характера местности, вида застройки, наличия промышленных объектов, выбросов тепла, загрязнения атмосферы и т.п. в один и тот же момент времени в разных районах параметры наружного воздуха могут существенно различаться. В ряде случаев в крупных городах предусматривают порайонную корректировку расчетных параметров наружного климата, поскольку различие имеют не только температуры, но и влажность, скорость и направление ветра, а также в известной мере интенсивность солнечной радиации и количество атмосферных осадков. Такая корректировка позволяет создавать более рациональные системы кондиционирования микроклимата, экономнее и целесообразнее расходовать энергию для обеспечения их работы.

Лекция № 6 Определение производительности систем кондиционирования воздух

План

6.1. Производительность систем кондиционирования воздуха

6.2. Определение требуемого для СКВ количества наружного воздуха

6.1. Производительность систем кондиционирования воздуха

Количество воздуха, которое необходимо подавать системами кондиционирования воздуха определяется расчетом исходя из условий ассимиляции тепловлагоизбытков и обеспечения допустимых концентраций в воздухе помещений выделяющихся вредных газов, паров и пыли.

Производительность СКВ следует рассчитывать отдельно для теплого, переходного и холодного периодов года.

Для каждого из периодов года расчет выполняют по таким формулам:

при расчете по избыткам явного тепла

; (6.1)

при расчете по избыткам влаги

; (6.2)

при расчете по избыткам полного тепла

; (6.3)

при расчете по количеству выделяющихся вредных веществ

, (6.4)

где - количество воздуха, удаляемое из рабочей или обслуживаемой зоны помещения местными отсосами, общеобменной вентиляцией и на технологические или другие нужды, м³ / ч; Q_я, Q_п – избытки соответственно явного и полного тепла в помещении, ккал / ч; t_о.з – температура удаляемого воздуха, °С; t_п – температура воздуха, подаваемого в помещение, °С; t_ух – температура воздуха, удаляемого из помещения, °С; W – избытки влаги в помещении, г / ч; d_о.з – влагосодержание удаляемого воздуха, г / кг; d_п – влагосодержание воздуха, подаваемого в помещение, г / кг; I_о.з – энтальпия удаляемого воздуха, ккал / кг; I_ух - энтальпия воздуха, удаляемого из помещения за пределами рабочей или обслужи­ваемой зоны, ккал / кг; I_п – энтальпия воздуха, подаваемого в помещение, ккал / кг; Z — количество вредных веществ, поступающих в помещение, мг / ч; z_о.з – концентрация вредных веществ в удаляемом воздухе, мг / м³; z_ух – концентрация вредных веществ в воздухе, удаляемом из помещения за пределами рабочей или обслуживаемой зоны, мг / м³; z_п – концентрация вредных веществ в воздухе, подаваемом в помещение, мг / м³.

При проектировании СКВ следует принимать большую из величин L₁ – L₄, полученных по формулам (6.1) - (6.4).

По формулам (6.1) - (6.4) определяют общую производительность СКВ, при этом количество подаваемого в помещение наружного воздуха не должно быть менее требуемого по СНиП 41-01-2003.

При одновременном выделении в помещения нескольких вредных веществ однонаправленного действия воздухообмен следует определять в соответствии с требованиями «Санитарных норм проектирования промышленных предприятий», суммируя воздухообмены, определенные расчетом. Когда выделяющиеся в помещения газы и пары могут образовать взрывоопасные смеси, полученный воздухообмен следует проверять расчетом. Допускаемая концентрация газов и паров не более 5% от нижнего предела взрываемости при параметрах наружного воздуха, принятых для СКВ.

При расчетах СКВ большей частью встречаются помещения с одновременным выделением тепла и влаги. Расчет количества воздуха для кондиционирования рекомендуется выполнять с помощью I – d-диаграммы влажного воздуха, составленной для барометрического давления, соответствующего расчетному для данной местности.

В большинстве случаев при расчете СКВ параметры удаляемого воздуха t_ух, d_ух, I_ух, L_ух принимают равными параметрам воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне помещения t_р.з, d_р.з, I_р.з, L_р.з. При этом условии, а также с учетом замены объемных единиц массовыми вместо формул (6.1) - (6.4) для упрощения расчетов могут быть использованы следующие формулы:

при расчете по избыткам явного тепла

; (6.5)

при расчете по избыткам влаги

; (6.6)

при расчете по избыткам полного тепла

; (6.7)

при расчете по количеству выделяющихся вредностей

, (6.8)

где - производительность СКВ, кг / ч; – рабочая разность температур воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне и подаваемого воздуха, °C; - рабочая разность влагосодержаний воздуха в рабочей зоне и подаваемого воздуха, г / кг; – рабочая разность энтальпий воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне и подаваемого воздуха, ккал / кг;– рабочая разность концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны и в подаваемом воздухе, мг / м³.

Как правило, фактором, определяющим требуемую производительность СКВ, являются избытки тепла в кондиционируемых помещениях, подлежащие ассимиляции. В связи с этим существенное значение приобретает правильный выбор рабочей разности температур , от которой зависят размеры кондиционеров, каналов, мощности электродвигателей вентиляторов и насосов, т. е. в конечном счете капитальные затраты и эксплуатационные расходы. Значение этой разности температурдолжно приниматься максимально большим для повышения экономичности СКВ. Вместе с тем значениедолжно удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям и поэтому определяется расчетом в зависимости от принятой схемы воздухораспределения, конструкции воздуховыпускных устройств и расстояния от них до рабочей или обслуживаемой зоны.

В отдельных случаях при расчетах кондиционирования воздуха высоких помещений с неравномерной тепловой нагрузкой по объему (зрительные залы, радиостудии, производственные цехи) учитывают, что температура уходящего воздуха в данных условиях не равна температуре воздуха в рабочей зоне . В связи с этим при расчете по формуле (6.5) наряду с рабочей разностью температур следует производить расчет, принимая полную рабочую разность температур, значение которой определяют по формуле

, (6.9)

где - температура воздуха в зоне помещения, из которой удаляется воздух, °C.

Отношение

, (6.10)

называемое, коэффициентом неравномерности температур по высоте, определяется при расчетах воздухораспределения в зависимости от расположения приточных и вытяжных отверстий и конструкции воздухораспределителей либо по опытным данным. Если нет опытных данных для помещений высотой более 4 м, при подаче воздуха в среднюю или нижнюю зону и удалении из верхней зоны значение п можно определять по формуле

, (6.11)

где Н — высота помещения, м.

Если температуры воздуха, удаляемого из обслуживаемой и верхней зоны, различны и известено количество воздуха, удаляемого из обслуживаемой зоны G_р.з, то производительность СКВ определяется по формуле

. (6.12)

Если при тех же условиях известено количество воздуха, удаляемого из верхней зоны G_в.з, то

. (6.13)

Во всех приведенных выше формулах по расчету определяется полезная производительность кондиционеров L или G, т. е. количество воздуха, которое должно быть подано в кондициони­руемые помещения. В связи с тем, что при движении воздуха в каналах (воздуховодах) имеют место потери его, вызываемые неплотностями отдельных участков, требуемую (полную) производительность кондиционеров L_п, м³ / ч, или G_п, кг / ч, определяют с учетом этих потерь по формулам:

(6.14) и G_п = , (6.15)

где - коэффициент, учитывающий потери воздуха в каналах (воздуховодах).

В холодный период года полезная производительность СКВ обычно может быть сокращена за счет уменьшения избытков явного тепла в помещениях. Однако во всех случаях полезная про­изводительность СКВ не должна быть меньше производительности, необходимой для удаления выделяющихся в помещении вредностей, для создания подпора в помещении и компенсации воздуха, удаляемого местными отсосами, на технологические нужды и санитарную норму наружного воздуха.