4. Системы центрального отопления промышленнных зданий

4.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Системы центрального отопления, размещаемые в отапливаемых зданиях, как правило, получают теплоту из тепловых сетей центральных теплогенерирую-щих станций (источников тепла) и включают в свой состав отопительные приборы (устройства) для подогрева внутреннего воздуха; коммуникации для подвода теплоносителя к отопительным устройствам и отвода его от них в тепловую сеть; вентиляторы, струйные и центробежные насосы для смешения и перемещения теплоносителей; расходомеры, термометры и манометры для учета отпуска тепла; авторегуляторы, регулирующую и запорную арматуру для приведения в соответствие теплопритоков и теплопотерь помещения.

В практике отопления производственных цехов наибольшее распространение получили системы воздушного, водяного и парового отопления, которые выбирают исходя из назначения отапливаемого помещения, характера протекающих в нем технологических процессов, сопоставления технико-экономических показателей каждой из систем.

4.2. СИСТЕМЫ ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Системы воздушного отопления (рис. 4.1) разделяются на центральные и местные. В центральных системах, используемых для отопления крупных цехов, воздух в количестве, L_oм³/ч из цеха мощными вентиляторами, устанавливаемыми в отопительных центрах за пределами отапливаемого помещения, отбирают через воздуховод и направляют в размещаемые в отопительном центре, группы паровых или водяных калориферов (при необходимости в отопительном центре воздух может проходить очистку в фильтрах). Проходя через калориферы, воздух нагревается до температуры t_в^пболее высокой, чем требуется для рабочей зоны t_вр. Подогрев осуществляют за счет теплоты, подводимой к калориферам от внешнего источника паром или горячей водой. Подвод теплоносителя производится по подающему, а отвод - по обратному трубопроводу. Подогретый воздух поступает в цех через воздухораспределители, выполненные [10] в виде цилиндрической трубы, трубы с конфузором, сеткой и др. Воздухораспределители, как правило, позволяющие изменять угол подачи струи в вертикальной плоскости, размещаются на боковых или торцевых стенах цеха и выпускают воздух одной или несколькими компактными струями со скоростью w₀= (6 -15), м/с.

Выпуск воздуха из воздухораспределителей осуществляется на высоте 0,85*Н, если Н<8 м, и на высоте (0,35 - 0,65)Н, если Н>8 м.

Рис 4.1. Схема системы воздушного отопления : а - центральная система ; б - местная система ; 1 - отапливаемое помещение; 2 - воздуховод для забора воздуха из помещения; 3 - вентилятор ; 4 - воздуховод для забора наружного воздуха; 5 - калорифер ; б - воздуховод подогретого воздуха; 7 - воздухораспределитель; 8 и 9 - трубопроводы для подвода и отвода теплоносителя ; 10 -воздуховод вытяжной вентиляции

В помещении подогретый воздух отдает свою теплоту Q^пр_о, внутреннему, компенсируя теплопотери цеха в окружающую среду. Охладившийся воздух вновь отводится для подогрева в отопительные центры.

Если из цеха через воздуховод вытяжной вентиляции отводится наружу загрязненный воздух в количестве L_вых, то в систему воздушного отопления забирается также наружный воздух в количествеL_пр=L_вытс температурой t_H, а забор в нее воздуха из помещения сокращается до L_pец=L_o-L_np. При L_np>L₀воздух из помещения в систему воздушного отопления не поступает совсем, и она полностью совмещается с системой приточной вентиляции.

В местных системах воздушного отопления (рис. 4.1 б) в каждом производственном помещении устанавливают несколько (не менее двух) воздушно-отопительных агрегатов. Воздушно-отопительный агрегат включает в свой состав вентилятор с электроприводом и паровой или водяной калорифер. Агрегаты подвешивают на колоннах здания или же устанавливают на полу цеха. Вентилятор забирает воздух в количестве L_агр, непосредственно из рабочей зоны а через короткий воздухозаборный патрубок, прогоняет его через калорифер, где он нагревается до температуры t_в^п, и выбрасывает в цех через воздуховод и установленный на нем воздухораспределитель несколько выше верхней границы рабочей зоны. Теплоноситель к калориферу подводят от внешнего источника по подающему, а отводят по обратным трубопроводам.

Системы воздушного отопления малоинерционны и позволяют получать тепловой эффект сразу после включения в работу, а также быстро и точно регулировать количество отпускаемой теплоты. Обеспечивая интенсивное перемешивание воздуха в помещении, они позволяют поддерживать стабильные и равномерные значения температуры внутреннего воздуха по всей площади огромных производственных цехов. Затраты металла на изготовление калориферов для местного воздушного отопления в 3 - 4 раза ниже, чем для нагревательных приборов водяного. Удобства и простота совмещения систем центрального воздушного отопления и приточной вентиляции повышают их экономичность.

Перечисленные факторы привели к тому, что системы воздушного отопления являются доминирующими в производственных цехах промышленных предприятий с взрыво- и пожароопасными производствами, а также при больших объемах и площадях цехов. В цехах с повышенными требованиями к качеству воздуха в помещении или с выделением невзрывоопасной и невоспламеняющейся пыли используют системы воздушного отопления, совмещенные с системами приточной вентиляции.

При расчетах централизованных систем воздушного отопления, исходя из размеров цеха (рис. 4.2) и уровня требований к температурному режиму в его помещениях, выбирают тип воздухораспределителей и схему их установок (одностороннее расположение, встречные параллельные струи или какую-нибудь другую). Из [10] находят для принятой конструкции воздухораспределителей коэффициенты затухания скорости m_cи снижения температурыn_спри движении истекающей из них струи.

Соблюдая условие, что шаг расстановки воздухораспределителей на стене не должен превышать утроенной высоты цеха b_в<3*Н, определяют необходимое их количество М_в, и из [10] - значение относительной скорости w при принятом количестве воздухораспределителей. В соответствии с размерами цеха, принятой схемой и шагом установки воздухораспределителей определяют площадь сечения помещения, приходящуюся на каждую струю f_nc=b_B*H, м², и необходимую длину струи 1_С, м. Проводят проверку принятой длины струи на обеспечение необходимого снижения ее скорости и температуры. Для этого длина струи должна находиться в пределах

Рис. 4.2. Схема размещения воздухораспределителей или воздушно-отопительных агрегатов на плане помещения: а - параллельные воздушные струи; б - встречные струи; 1 - воздухораспределитель или воздушно-отопительный агрегат.

Если соотношение (4.1) не выполнено, то изменяют шаг или схему установки воздухораспределителей и расчет повторяют, а если выполнено, то определяют необходимую площадь выходного сечения каждого воздухораспределителя f_o, м²:

где w_вр- оптимальная скорость движения воздуха в рабочей зоне, м/с (табл. 2.1);w_о- скорость истечения струи из выходного сечения воздухораспределителя, м/с; w - относительная скорость воздуха в обратном потоке [10].

Количество воздуха, истекающего из воздухораспределителя L_вp=f_ow_o.

Максимальная температура подогрева воздуха f_в^пр°С, для компенсации теплопотерь цеха (Q^пр_ор, возникающих при расчетной по параметрам группы Б температуре наружного воздуха t^Б_нхи минимальных внутренних тепловыделениях, поступающих в помещение, Q^тв_min:

где а_в- коэффициент, принимаемый а_в=1,1, если воздух, направляемый в отопительный центр, отбирается из рабочей зоны помещения, и а_в= 1,3 - если он из верхней зоны;

- теплоемкость внутреннего воздуха прир_в- плотность внутреннего воздуха при t_cркг/м³.

При изменении температуры наружного воздуха t_Hи величины внутренних тепловыделений Q_твнеобходимую температуру подогрева воздуха в калориферах определяют по формуле

При t_H=t^Б_хпо найденным значениямL_вр, М_в, t_в^приt_вр, принятым значениям расчетных температур горячей_1ори охладившейся_2орводы, ее теплоемкости с и расходу G_op, кг/с, вычисленному из соотношения (4.5) при использовании водяных калориферов

или по принятым расчетным значениям энтальпии греющего пара h_пр, кДж/кг, отводимого из калориферов конденсата h_K, кДж/кг, и подсчитанному по выражению (4.5 а) его расходу D_op, кг/с при использовании паровых калориферов

определяют [5,10] диаметры воздуховодов, потери давления в потоке движущегося через них воздуха, число и типоразмеры устанавливаемых вентиляторов, а также необходимую суммарную площадь поверхности нагрева F_кал, м², устанавливаемых калориферов:

где К_кр- расчетный коэффициент теплопередачи калориферов,, в водяных калориферахв паровых- расчетная разность температур между теплоносителями в калориферах, °С,в водяных ив паровых калориферах;- опытные коэффициенты и показатели, принимаемые по [4];- массовая скорость движения воздуха через калорифер, кг/(м с); w - скорость движения воды по трубкам калорифера, м/с; t, - температура насыщенного пара, поступающего в калорифер, °С.

При расчетах местных систем воздушного отопления предварительно выбирают типоразмер устанавливаемых в цехе воздушно-отопительных агрегатов и по [10] определяют их расчетную теплопроизводительность Q^p_aгpи воздухопроизво-дительность L^р_агра также конструкцию установленного воздухораспределителя и скорость выхода воздуха из воздухораспределителя w₀. Затем определяют необходимое число отопительных агрегатов М_агр, путем округления в сторону ближайшего целого числа значения М_агр, полученного как

Фактически необходимую расчетную тепловую нагрузку отопительного агрегата , кВт, определяется как

С учетом размеров отапливаемого помещения, числа устанавливаемых воздушно-отопительных агрегатов и принятой схемы их установки подсчитывают площадь сечения помещения, приходящуюся на каждый агрегат f_пс=b_в*H, м², и определяют максимальное значение температурыt_в^пр,^оС, нагретого воздуха, подаваемого из отопительного агрегата в помещение:

Вычисленное значение t_в^прсравнивают со значением максимально допустимой температурыt_в^{п max}воздуха,подаваемого отопительным агрегатом:

где - площадь выходного сечения воздухораспределителя, м².

Если ,то необходимо увеличить число воздушно-отопительных агрегатов, устанавливаемых в цехе, и повторить расчеты. При изменении температуры наружного воздуха t_Hи количества теплоты, поступающей в цех за счет внутренних тепловыделений О_тв,температура подогретого воздуха t_в^п,^оС, выходящего из отопительного агрегата в цех, должна быть

4.3. СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Системы водяного отопления (рис. 4.3) промышленных зданий получают теплоту от источников теплоснабжения с водой, нагретой до температуры _1о, и транспортируемой по подающей трубе внешней тепловой сети. Охлажденная вода температурой_2овозвращается к источнику теплоснабжения по обратной трубе тепловой сети. При необходимости для снижения температуры воды, подаваемой в отопительные приборы, до значений_3о, на вводе в здание, размещают центробежный или водоструйный насосы, которые смешивают воду из подающей и обратной трубы. Предельно допустимое максимальное значение_3ор(табл. 4.1) определяется уровнем санитарно-гигиенических требований к помещению, в котором установлены отопительные приборы.

Рис.4.3. Схемы систем водяного отопления: а - вертикальная однотрубная проточная с нижней разводкой; б-то же, но проточно - регулируемая с верхней разводкой; в - то же, но с замыкающим участком и верхней разводкой; г - горизонтальная однотрубная; д - вертикальная двухтрубная с верхней разводкой; la и 16- соответственно подающий и обратный трубопроводы тепловой сети; 2 - отопительный прибор;3 -разводящая труба системы отопления здания; 4 - стояк; 5 - запорная и регулирующая арматура; 6 - водоструйный или центробежный насос; 7 -устройство для выпуска воздуха из системы отопления

В отопительные приборы, размещаемые в помещениях отапливаемого здания, горячая вода подводится от смесительных насосов через систему горизонтальных разводящих труб и вертикальных стояков. Для изменения расходов воды, проходящей через приборы, а следовательно, и для регулирования их тепловой мощности отопительная система включает в свой состав регулирующую арматуру. Выпуск воздуха, накапливающегося в отопительной системе, осуществляется чере: воздушники.

Таблица 4.1

Рекомендуемые максимальные значения температур греющей воды на входе и на выходе из отопительных приборов [4]

На промышленных предприятиях применяют системы отопления с искусственной циркуляцией теплоносителя. По схеме соединения между собой отопительных приборов, стояков и разводящих труб различают:

1) однотрубные (рис. 4.3 а, б, в, г) - это системы, в которых вода поступает в отопительный прибор и отводится из него по одному стояку, причем несколько приборов присоединяются к стояку последовательно, а стояки к разводящим трубам - параллельно друг другу. Однотрубные системы выполняют проточными, проточно-регулируемыми и с замыкающими участками. В этих системах средняятемпература воды каждого k-го прибора индивидуальна [5]

где - понижение температуры воды на пути от смесительного насоса до точки подключения данного стояка, °С;- суммарная тепловая нагрузка приборов, расположенных до данного прибора по направлению движения воды, кВт;- сумма дополнительных потерь теплоты трубами стояка, подводок и отводок от приборов до рассматриваемого помещения, кВт; Q_прк- тепловая нагрузка рассматриваемого k-го отопительного прибора, кВт; а_пр- коэффициент затекания воды в данный прибор; G_ст- расход воды через рассматриваемый стояк, кг/с;теплоемкость воды;

2) двухтрубные (рис. 4.3д) - это системы, в которых вода поступает в прибор из одного стояка, а отводится в другой. Все пары стояков подключаются к разводящим линиям параллельно. И приборы включаются между ними тоже параллельно. В .двухтрубных системах средняя температура любого прибора _срк, °С, практически одинакова:

Как однотрубные, так и двухтрубные системы можно выполнять как в горизонтальном, так и в вертикальном исполнении. Если разводящие трубы, по которым подводится горячая вода, подключены к стоякам выше места присоединения верхних приборов, то эта система с <верхней разводкой>, а если ниже нижних приборов, то это система с <нижней разводкой>. Однотрубные системы отопления требуют меньше труб, они проще в монтаже, обладают более устойчивым гидравлическим и тепловым режимом, но глубина и точность регулирования отпуска теплоты их отопительными приборами ниже, а площадь поверхности нагрева приборов выше, чем у двухтрубных. Наиболее просты и дешевы проточные однотрубные системы, однако регулировка их, особенно в протяженных системах, затруднена.

Системы проточно-регулируемые или с замыкающими участками обладают более гибкой регулировкой, но требуют большей площади поверхности отопительных приборов. Вертикальные однотрубные системы используют в зданиях с высотой более трех этажей.

Горизонтальные системы используют в протяженных зданиях, в зданиях с ленточным остеклением и там, где на каждом этаже требуется поддерживать индивидуальный тепловой режим.

Отопительные приборы размещают в помещении вдоль нижней части боковых наружных ограждений, предпочтительно под оконными проемами. Соприкасаясь с воздухом помещений, они за счет конвекции и излучения передают ему теплоту, отбираемую от горячей воды, проходящей через прибор. Потоки нагретого воздуха, поднимаясь от приборов вверх вдоль наружных ограждений, предохраняют помещение от проникновения в него холодных потоков воздуха и компенсируют его тепло потери. В качестве отопительных приборов наиболее широко используют:

- регистры, выполненные из нескольких гладких стальных труб диаметром от 100 до 200 мм, расположенных горизонтально друг над другом. Они просты в изготовлении, их легко очищают от пыли; они выдерживают давление воды до 1,5 - 2,0 МПа. Однако регистры дороги и занимают много места. Их широко используют в промышленных помещениях категории А, Б, В особенно при значительных выделениях пыли и применении греющей воды высокой температуры;

- ребристые чугунные трубы, используемые в качестве отопительных приборов, позволяющие разместить значительную поверхность в ограниченном пространстве и применить греющую воду повышенной температуры. Применение этих приборов оправдывается в помещениях с незначительными выделениями пыли, так как накапливающаяся между ребрами пыль, пригорая при высокой температуре воды, выделяет в помещение продукты своего разложения;

- чугунные радиаторы, собираемые из отдельных секций со сравнительно ровной наружной поверхностью, не собирающей пыль из воздуха. Каждая секция, помимо вертикальных полых колонн, внутри которых проходит греющая вода, имеет верхние и нижние головки с резьбовыми отверстиями. Используя резьбовые ниппели, из нескольких отдельных секций собирают единый радиатор необходимой поверхности. Чугунные радиаторы выдерживают давление до 0,6 МПа. Высокие санитарно-гигиенические свойства обусловили их широкое применение для отопления вспомогательных, административных и бытовых помещений предприятий, а также жилых и общественных зданий;

- конвекторы, выполняемые из стальных труб d=15-20 мм с оребрением из ленточной стали с шагом ребер 20 мм и высотой 80-100 мм. Обладая малыми габаритами и способностью выдерживать высокие давления, они успешно конкурируют и вытесняют чугунные радиаторы, в помещениях с малым выделением пыли.

На разводящих линиях, стояках и подводках к приборам отопительных систем устанавливают запорно-регулирующую арматуру.

На каждой ветви разводящих труб размещают проходные краны или задвижки, позволяющие отключать ветвь для ремонта При температуре теплоносителя выше 100 °С вместо кранов устанавливают клапаны.

В горизонтальных системах установка запорных кранов должна позволять отключить систему любого этажа от общей системы.

При высоте здания более трех этажей необходима установка проходных кранов или клапанов для отключения каждого этажа.

На подводках к отопительным приборам регулирующие, краны устанавливают в двухтрубных системах и однотрубных с замыкающим участком. У приборов одно-

трубных проточно-регулируемых систем устанавливают трехходовые краны, позволяющие при необходимости отключить прибор и пропускать греющую воду помимо него через замыкающий участок. В однотрубных проточных системах регулирующую арматуру перед приборами не устанавливают.

Водяные системы просты в обслуживании и бесшумны в работе, позволяют поддерживать умеренную температуру на поверхности отопительных приборов, исключающую пригорание пыли. Они разрешают осуществлять как центральное регулирование тепловой нагрузки сразу всех приборов путем изменения температуры греющей воды, так и местное - путем изменения расхода или отключения любого отопительного прибора. Вмещая значительную массу воды в разводящих трубах, стояках и приборах, водяные системы могут поддерживать температурный режим помещения за счет аккумулированной в ней теплоты, даже при непродолжительных прекращениях циркуляции.

Одновременно эта же масса создает значительную инерционность системы и не позволяет ей быстро реагировать на изменение внешних условий. Крупным недостатком водяных систем отопления является большое гидростатическое давление, создаваемое столбом воды в стояках.

С учетом перечисленных качеств, водяные системы отопления используют, как правило, во вспомогательных и бытовых помещениях или в производственных - небольшой и средний площади и с технологическими процессами без выделения пыли или с выделением невзрывоопасной, неядовитой, негорючей пыли.

Доминирующее положение занимают водяные системы при отоплении жилых и общественных зданий.

При проведении проектных расчетов водяных отопительных систем зданий и их помещений [4,5,10] вначале проводится гидравлический расчет системы, в ходе которого добиваются выравнивания величин потерь давления во всех кольцах. Выбрав по результатам указанных расчетов диаметры разводящих труб и стояков и определив теплопоступления от них в помещение, определяют величину необходимой площади поверхности нагревательных приборов каждого помещения.

В настоящее время все указанные расчеты проводят с использованием пакетов прикладных программ и ЭВМ.

4.4. СИСТЕМЫ ПАРОВОГО ОТОПЛЕНИЯ

Системы парового отопления (рис. 4.4) промышленных предприятий получают теплоту от источника теплоснабжения с паром, транспортируемым по паропроводу. На вводе в цех давление пара понижается редуктором до давления не выше 0,3 МПа, если применяется паровая система отопления <высокого давления>, или не выше 0,07 МПа, если система <низкого давления>. Редуцированный пар поступает в коллектор, а из него по .внутрицеховым паропроводам и стоякам подается в отопительные приборы. На входе и выходе из приборов устанавливают регулирующие клапаны.

Рис. 4.4. Схема вертикальной системы парового отопления высокого давления: 1 - внешний паропровод; 2 - отопительный прибор; 3 - внутрицеховой паропровод; 4 - стояк; 5 - регулирующий клапан; 6 - редукционный клапан; 7 - конденсатоотводчик; 8 - самотечный конденсатопро-вод; 9 - конденсатосборный бак; Ю- насос; 11 - напорный конденсато-провод; 12 - паровой коллектор; 13 - предохранительный клапан.

В отопительных приборах пар конденсируется, отдавая теплоту воздуху помещения. Конденсат через индивидуальные или групповые конденсатоотводчи-ки поступает в конденсатосборный трубопровод и через него в конденсатосборный бак (чаще закрытый с давлением 0,105 - 0,115 МПа). Из бака насосами по напорному конденсатопроводу он возвращается к источнику теплоты. Для предотвращения разрушения приборов при повышении давления на паровом коллекторе устанавливают предохранительный клапан. Все паро- и конденсатопроводы паровых систем отопления не должны быть связаны ни с какими трубопроводами технологических систем, воздушного отопления и т.п. Конструкции отопительных приборов и схемы их размещения в помещении в паровых системах мало отличаются от водяных. Коэффициент теплопередачи приборов

где - температурный напор в отопительных приборах, °С.

В вертикальных паровых системах используют только двухтрубные схемы подсоединения приборов к стоякам. По одному из стояков подводится пар, по второму- отводится конденсат. Горизонтальные паровые системы выполняются, как правило, однотрубными.

Паровые системы отопления по сравнению с водяными выполняются при меньшей (на 25 - 30%) площади поверхности отопительных приборов и меньших диаметрах трубопроводов. Их можно использовать в зданиях любой этажности. Эти системы малоинерционны и обеспечивают быстрый прогрев помещений и быстрое прекращение подачи теплоты.

Вместе с тем, более высокая температура паровых приборов способствует пригоранию и поступлению в отапливаемое помещение продуктов разложения пыли.

Паровые системы отопления высокого давления допускается применять в производственных помещениях категорий Г и Д при отсутствии выделения пыли или выделении негорючей и невзрывоопасной пыли, при значительных влаговыде-лениях, а также в бытовых помещениях.

Паровые системы низкого давления допускаются к применению во вспомогательных помещениях предприятий объемом до 1500 м3, а также в спортивных помещениях, банях, магазинах. Тепловой и гидравлический расчет паровых систем отопления изложен в [4,5,10].

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Использование материала настоящего пособия и изложенных в нем современных методов и методик расчета систем отопления позволяет:

- определять необходимую тепловую мощность системы отопления помещений, располагающихся в промышленных, общественных или жилых зданиях;

- обоснованно выбирать оптимальную для каждого из зданий, систему отопления;

- производить расчет и подбирать необходимое оборудование систем;

- вычислять годовую потребность в теплоте на цели отопления. Наряду с этим, материал пособия позволяет выбирать рациональные направления для повышения энергетической и экономической эффективности работы современных отопительных систем как за счет совершенствования строительных конструкций зданий с целью снижения тепловых потерь через его ограждения и затрат тепла на подогрев инфильтрующегося наружного воздуха, так и за счет рациональной эксплуатации систем отопления (применение дежурного отопления, использование индивидуальных для каждого здания значений температур начала и окончания отопительного периода и т.п.).

Вместе с тем, наступает период, когда проблемы дальнейшего повышения эффективности работы рассмотренных систем и снижения удельных затрат тепла на отопление единицы площади обслуживаемых помещений должны решаться с использованием заинтересованности каждого потребителя в снижении своих расходов на оплату расходуемого тепла.

Это, в свою очередь, потребует разработки и широкого внедрения:

- надежных и дешевых тепломеров, которые представляли бы каждому потребителю (семье, цеху и т.д.) возможности получать достоверную информацию о текущих (повседневных) и суммарных (за длительный отрезок времени) расходах тепла на отопление своих помещений;

- надежных, компактных и недорогих авторегуляторов, которые бы позволяли корректировать поступление тепла в систему отопления каждого потребителя в соответствии с его требованиям к уровню комфортности;

- новых схем отопительных систем зданий, которые позволят легко осуществлять учет расхода тепла и его изменение в каждом отдельном помещении.

Список литературы

1. Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектированию/ И.В. Беляйкина, В.П. Витальев, Н.К. Громов и др. Под ред. Н.К. Громова, Е.П. Шубина. М.: Энергоатомиздат, 1988,376с.

2. ГОСТ 12.1.005 - 76. Воздух рабочей зоны/Система стандартов безопасности труда. М.: Изд-во стандартов, 1978.

3. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник/ В.И. Манюк, Я.И Каплинский, Э.Б. Хиж и др. 3-е изд., перераб. и доп. М: Стройиздат, 1988,432с.

4. Отопление и вентиляция: Учебник для ВУЗов/ В.Н. Богословский, В.П. Щеглов, Н.Н. Разумов. 2 -е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1980,295с.

5. Проектирование и эксплуатация установок кондиционирования воздуха и отопления: Учебное пособие для ВУЗов/ Б.Н. Голубков, Т.М. Романова, В.А. Гусев М: Энергоатомиздат, 1988. 190с.

6. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник/ A.M. Бакластов, Б.Г. Борисов, В.М. Бродянский и др.; Под ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина 2-е изд., перераб. -М.: Энергоатомиздат, 1991,588с.

7. СНиП 2.04.05 - 91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование. М.: Стройиздат, 1994.64с.

8. СНиП 2.01.01. - 82. Строительная климатология и геофизика. М: Стройиздат, 1983.136с.

9. СНиП И-3-79*. Строительная теплотехника. М: Стройиздат, 1995.42с.

10. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства/Под ред. И.Г. Староверова. 3-е изд., перераб. и доп. чЛ. Отопление, водопровод, канализация.М.: Стройиздат, 1976,429с

1. ВВЕДЕНИЕ

Практически каждое здание состоит из трех составляющих, которые связывают, дополняют и зависят друг друга. Это строительные, технологические и инженерные системы зданий. Все вместе они характеризуют предназначение здания и обеспечивают жизнедеятельность сооружения. Самой сложной среди этих трех систем по праву считается инженерная часть. Именно поэтому очень важно проводить обслуживание инженерных систем здания. Инженерные системы зданий обеспечивают нормальную эксплуатацию сооружения, а также комфортную обстановку для людей. Инженерная система создает внутри сооружения определенные условия и обеспечивает здание энергией, производит воздухообмен, снабжение газом, поступление и отведение воды, а также отведение отработанных компонентов за пределы объекта. Следовательно, инженерная система состоит из электроснабжения, водопровода, канализации, газопровода, систем отопления и пожаротушения, телекоммуникационных сетей. Техническое обслуживание инженерных систем зданий общественного назначения помимо вышеперечисленных систем также включает в себя обслуживание холодильных систем, систем водоподготовки, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также подъемных устройств – лифтов и эскалаторов.

Основой нормального функционирования здания является его своевременное и профессиональное техническое обслуживание инженерных систем. Проводя техническое обслуживание инженерных систем, специалисты неукоснительно должны соблюдать все технические условия и регламент эксплуатации инженерных сетей.

Самые лучшие инженерные системы зданий – это системы, которые не заметны окружающим, но вместе с тем исправно выполняющие свои функции.. Большинство людей даже не подозревают, в каком плачевном состоянии находятся многие инженерные системы зданий. Отсутствие регулярной профилактики приводит к частым проблемам и аварийным ситуациям, будь-то засорение канализации, прорыв труб, перебои в подаче электрики и пр.  Когда инженерные системы неисправны – нормальные условия для работы нарушаются. Значительно снижается эффективность труда. Комплексное и регулярное техническое обслуживание инженерных систем – гарантия бесперебойной работы всех систем здания.

2. СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Температура и относительная влажность воздуха в замкнутых производственных помещениях, а также степень его загрязненности пылью, аэрозолями, вредными парами, газами и т. п. должны строго соответствовать стандартам (1,2, 5), определяемым назначением каждого помещения, характером протекающих в нем технологических процессов и длительностью пребывания людей в этих помещениях.

Вместе с тем, постоянное изменение параметров наружного воздуха, а также влияние вредных выделений поступающих в атмосферу помещений от технологического оборудования и находящихся в нем людей, оказывают непрерывные возмущающие воздействия на состояние показателей воздушной среды и их отклонение от стандартов.

Для компенсации отрицательных воздействий внешней среды, людей и размещенного оборудования на состояние внутреннего воздуха, и стабилизацию его параметров в производственных помещениях могут размещаться системы:

— отопления, которые обеспечивают поддержание необходимых температур внутреннего воздуха в холодный период года;

— вентиляции, которые круглогодично удаляют вредные выделения из атмосферы помещения, а в теплый период года, кроме того, обеспечивают необходимый уровень температуры внутреннего воздуха.

Системы отопления и вентиляции — это компенсирующие и регулирующие системы ограниченного действия, так как каждая из них поддерживает стабильное значение лишь части необходимых параметров воздуха и только в определенные периоды года. Круглогодовое поддержание широкого круга необходимых параметров воздушной среды помещения (температуры, влажности, степени загрязнения, скорости движения и др.) можно обеспечивать компенсирующе-регулирующей системой кондиционирования воздуха (СКВ).

Все перечисленные системы функционируют потребляя, в определенные периоды года теплоту, поступающую от внешних источников теплоснабжения, а также холод и электроэнергию.

Инженер-промтеплоэнергетик должен хорошо владеть, а бакалавр по теплоэнергетике иметь развернутое представление о проблемах рационального проектирования и эксплуатации перечисленных выше систем, так как это позволит им надежно обеспечивать комфортные условия бытовой и производственной деятельности людей при экономном расходе энергоресурсов.

В настоящем пособии рассматриваются вопросы проектирования и эксплуатации систем вентиляции и кондиционирования воздуха в цехах и помещениях промпредприятий.

2.1. Назначение и классификация вентиляционных систем

Воздушная среда в замкнутых помещениях должна отвечать определенным стандартам, зависящим от назначения помещения, длительности пребывания в нем людей и характера протекающих технологических процессов.

Вместе с тем, течение производственных процессов и процессов жизнедеятельности человеческих организмов сопровождается выделением вредностей*, в результате чего в помещении происходит загрязнение воздуха и отклонение его параметров от тех значений, которые наиболее благоприятны для человека и проводимых технологических процессов.

В промышленных зданиях основными источниками вредностей являются технологические установки и аппараты и, в меньшей степени, находящиеся в производственных помещениях люди.

Виды вредных примесей, встречающиеся в воздухе этих зданий, определяются характером производственного процесса, а количество выделений зависит от степени совершенства технологического процесса и герметичности оборудования.

* Понятие «вредности» собирательно, обозначает избыточное поступление в помещение газов, паров, пыли, влаги, теплоты и других загрязнений.

Обычно в производственные помещения одновременно поступают различные виды вредностей, которые путем диффузии и конвекции распространяются по всему его объему.

В металлургической промышленности приходится встречаться с большими выделениями теплоты, минеральной и органической пыли при одновременном поступлении газов (СО₂, СО, О₂) и др. В химической — с значительными выделениями газов и паров самых разнообразных веществ в сочетании с пылью, теплотой и водяными парами. В пищевой — с пылью органического происхождения (мука, сахар и т. п.), одновременно с избытками теплоты, влаги, газов и паров. В жилых и общественных зданиях основным источником вредных выделений являются, люди и газовые плиты, а главными вредностями — диоксид углерода (СО₂), водяные пары и теплота.

В помещениях, где непрерывно выделяются вредности, поддержание метеорологических условий, соответствующих санитарно-гигиеническим и технологическим требованиям, возможно лишь путем постоянного удаления загрязненного воздуха из помещения и подачи вместо него чистого, наружного, т. е. путем вентиляции.

Для создания нормальных метеорологических условий в цехах необходимы и широко распространены во всех отраслях народного хозяйства разнообразные вентиляционные системы, потребляющие для своего функционирования значительные количества электроэнергии и теплоты, и требующие существенных денежных и материальных затрат на строительство, монтаж и эксплуатацию. Например, на современном крупном металлургическом комбинате функционируют десятки крупных, отдельно стоящих, централизованных вентиляционных вытяжных и приточных станций с устройствами для очистки воздуха, а также тысячи более мелких цеховых вытяжных и приточных установок. Общий объем капитальных затрат в их сооружение доходит до 1% стоимости всего завода, а потребляемая мощность до 100—150 МВт электроэнергии и до 500—1500 МВт теплоты.

Необходимая интенсивность воздушного обмена в помещении зависит от интенсивности процесса загрязнения воздуха. В жилых и общественных зданиях ее величина находится в пределах от однократной до пятикратной смены всего заключенного в их объеме воздуха за час, а в производственных цехах нередко требуется двадцатикратная, а иногда и сорокократная его замена.

Для снижения необходимой кратности обмена, а следовательно, энергетических и материальных затрат на вентиляцию необходимо прежде всего обращать внимание на правильность организации обслуживаемых производственных процессов: применение современного оборудования для технологической обработки и внутрицехового транспорта материалов; изоляцию нагретых поверхностей; герметизацию и укрытие оборудования с целью локализации вредностей в местах их выделения; сокращение площади остекления ограждений, подвергающихся действию инсоляции; выполнение остеклений из теплоотражающего стекла и т. п. Выполнение перечисленных и аналогичных мероприятий позволяет существенно сократить объемы поступающих в помещение вредностей, а следовательно, и потребную кратность воздухообмена. Очистка удаляемого из помещения воздуха позволяет снизить вредные выбросы в атмосферу, а также использовать очищенный воздух для рециркуляции, что также снижает кратность обмена. На предприятиях с повышенной загрязненностью атмосферного воздуха проводят очистку и на его притоке.

Температура подаваемого в помещение свежего воздуха t_вп определяется значением необходимой температуры воздуха в его рабочей зоне t_вр, а также протекающими в цехе процессами.

В теплый период года, как правило, в помещение подается наружный воздух с его естественной температурой t_н, т. е. t_вп = t_вр.

В отдельных случаях, для цехов со значительными тепловыделениями, летом используется испарительное охлаждение подаваемого воздуха в приточных камерах и в этом случае t_вп < t_вр.

В холодный период температура подаваемого в помещение воздуха, как правило, должна совпадать с расчетной температурой воздуха внутри помещения, т. е. t_вп = t_вр. Если в помещении зимой имеются теплоизбытки, то приточный воздух подается в помещение с более низкой температурой, т. е. t_вп < t_вр, а если теплоизбытков нет, и вентиляция совмещена с воздушным отоплением, то воздух подается с более высокой температурой t_вп >^ t_вр.

Так как в холодный период года температура наружного воздуха ниже температуры воздуха в рабочей зоне, то приточный воздух перед подачей в помещение предварительно подогревается. Теплота, затраченная на его подогрев, есть теплота, расходуемая на вентиляцию. Вентиляция — сезонный потребитель теплоты, так как расходует ее только в холодный период года.

Удаление загрязненного воздуха из помещения производится с температурой t_ух. (Если вытяжка производится из рабочей зоны, то t_ух = t_вр, а если из верхней части помещения, то t_yx>> t_вр).

Многообразные виды вентиляционных систем классифицируются:

По способу организации перемещения вентиляционного воздуха.

Естественнная вентиляция, при которой приток и вытяжка воздуха происходит через аэрационные проемы и фонари, дефлекторы, открытые окна, двери и неплотности наружных ограждений. Перемещение воздуха происходит под действием разницы гравитационных и ветровых давлений снаружи и внутри помещений. При использовании естественной вентиляции воздухообмен осуществляется как непрерывно и нерегулируемо за счет фильтрации через неплотности ограждений (инфильтрация), так и регулируемо — при открывании аэрационных проемов, фрамуг окон, фонарей и др. (аэрация).

Естественная вентиляция достаточно проста в сооружении, осуществляется без специальных затрат электроэнергии и теплоты на перемещение и подогрев вентиляционного воздуха, требует минимальных капиталовложений, эксплуатационных расходов и затрат материалов и оборудования. Однако кратность воздухообмена при ее использовании ограничена, и организация равномерного распределения свежего воздуха по помещению затруднена. Поступление во внутрь здания в зимний период неподогретого наружного воздуха способствует возникновению холодных потоков, сквозняков и требует увеличенных расходов теплоты из систем отопления цеха.

Естественная вентиляция широко применяется в жилых зданиях. На промышленных предприятиях она круглогодично используется в цехах с большими тепловыделениями, а в остальных — только летом или в комбинации с принудительной вентиляцией.

Принудительная вентиляция или вентиляция с механическим побуждением выбрасывает загрязненный и подает вместо него чистый наружный воздух с помощью вентиляторов, приводимых во вращение электродвигателями.

Принудительная вентиляция позволяет обеспечить любую необходимую кратность воздухообмена, требуемую величину подпора или разряжения в помещении, а также равномерное вентилирование во всех его частях. Она облегчает использование теплоты выбрасываемого воздуха для подогрева свежего, сокращая тем самым потребность в теплоте, получаемой от внешних источников для его нагрева.

Перечисленные достоинства принудительной вентиляции, несмотря на большую стоимость ее сооружения и эксплуатации по сравнению с естественной, потребность в электроэнергии и значительный уровень шума при работе, обеспечили ее широчайшее использование в промышленных, торговых, спортивных и других видах зданий.

Комбинированная вентиляция объединяет совместную работу принудительной вентиляции и аэрации на одном объекте. Обеспечивая достаточно высокую интенсивность воздухообмена, она дешевле в эксплуатации и сооружении, чем принудительная, расходует меньше электроэнергии и требует меньше сложного оборудования и материалов.

Комбинированная вентиляция широко используется на промышленных предприятиях, а также в общественных и культурно-бытовых зданиях.

При использовании любого вида вентиляции загрязненный воздух удаляется из помещения вытяжной вентиляционной системой или устройством, а свежий подается приточной системой. Места отсоса загрязненного воздуха и подачи свежего выбираются таким образом, чтобы обеспечивалось наилучшее вентилирование помещения при наименьших эксплуатационных затратах. Если вредности распределены по всему помещению, то используется общеобменная вытяжная вентиляция, если же вредные вещества выделяются в отдельных местах, то для предупреждения их распространения по помещению устраивают местные отсосы загрязненного воздуха. Местная вытяжная вентиляция обеспечивает удаление вредностей из помещения при существенно меньших, по сравнению с общеобменной, объемах отсасываемого воздуха, т. е. требует вентиляторы меньшей производительности, меньшие диаметры воздуховодов, меньший расход электроэнергии.

В производственных цехах обычно применяется общеобменная приточная система вентиляции, В цехах большого объема со значительным выделением вредностей и малочисленным персоналом используется местная приточная вентиляция в виде воздушных душей, оазисов и т. п. Местная приточная вентиляция в этих условиях позволяет обеспечить необходимые санитарно-гигиенические условия на рабочих местах с меньшим количеством приточного воздуха.

Применение только одной вытяжной вентиляции и тем самым создание разряжения в вентилируемых помещениях целесообразно при выделении в них таких вредностей, проникновение которых в смежные — недопустимо. К таким помещениям относятся: цеха и лаборатории с выделением вредных газов и пыли, курительные комнаты, туалеты и т. п.

Использование только приточной вентиляции и создание тем самым повышенного давления возможно в цехах, технологический процесс в которых требует повышенной чистоты воздуха (точное машиностроение, электронная промышленность и т. п.) и не допускает подсосов воздуха из смежных помещений.

В большинстве промышленных зданий и цехов используется разнообразное сочетание принудительной и естественной, приточной и вытяжной, общеобменной и местной систем вентиляции, рис. 2.1, совместное действие которых обеспечивает необходимые санитарно-гигиенические и технологические требования к внутренней атмосфере, а также заданный уровень давления в помещениях при оптимальных экономических и энергетических затратах.

Для помещения, в котором проводятся процессы, допускающие возможность внезапных прорывов в его атмосферу вредных газов, паров, аэрозолей и других вредностей из оборудования и коммуникаций, необходима аварийная вентиляция, которая после включения должна обеспечить замену воздуха во всем объеме помещения не более чем за 5—7 минут.

2.2. Определение расчетного количества воздуха, поступающего в помещение из системы вентиляции

Количество вентиляционного воздуха, необходимого для удаления какого-то вредного выделения, поступающего в атмосферу помещения, определяется из баланса поступления и отвода данной вредности.

При поступлении в цех вредных веществ — G_BB, мг/с в виде газов, пыли или паров, удаление их осуществляется воздухом, отсасываемым общеобменной вытяжной вентиляцией в количестве L^г_оо, м³/с, а также с воздухом, отводимым . через местные отсосы в количестве L^г_MO, м³/с.

Концентрация вредных веществ в воздухе, отводимой общеобменной вентиляцией С_оо, мг/м³, не должна превышать ее предельно допустимой концентрации (ПДК) (С_ооС_пдк)-Значения ПДК различных веществ приведены в приложении 1.

В воздухе местных отсосов концентрация вредностей С_м мг/м³, как правило, существенно превышает ПДК (С_м>>С_ПДК) и ее значение принимается по согласованию с технологами.

Отсасываемый из помещения воздух заменяется наружным, поступающим из приточной вентиляции. Общее количество поступающего воздуха L^г_п компенсирует его отвод, т. е.

Концентрация вредного вещества в приточном воздухе С_п, мг/м³ не должна превышать 60% от ПДК, т. е.

Если в помещении необходимо поддерживать разряжение, то через приточную вентиляцию подается L_п=(0,97—0,98) (L_oo+L_мо), а остальная часть поступает путем инфильтрации. Если же в помещении необходимо поддерживать избыточное давление, то через приточную вентиляцию подводится L_п=(l,02—1,03) (L_oo+L_мo) и избыток воздуха отводится через щели и неплотности в соседние помещения и на улицу.

С учетом изложенного, материальный баланс газообразных и аналогичных вредностей, поступающих в помещение, и необходимое количество воздуха L^г_п для их удаления, определяется по выражениям (2.1а) и (2.2а):

где — коэффициент неравномерности распределения вредного вещества по объему помещения.

Если в помещение одновременно поступает несколько видов газов, паров и т. п., то по уравнению (2.2а) раздельно определяется необходимый приток для каждого из них, а для расчета вентиляционной системы используется максимальное из полученных значений величины притока L^г_п.

При удалении из атмосферы цеха избыточной влаги в виде водяного пара G_BЛ, г/с, необходимое количество приточного воздуха L^в_п, м³/с определится на основе выражений (2.16) и (2.26):

где L^в_оо и L^в_мо — секундный объем воздуха, удаляемый из помещения с избыточными влаговыделениями через общеобменную вентиляцию и через местные отсосы, м³/с; d_п, d_оо, d_м — соответственно, влагосодержание приточного воздуха, а также удаляемого общеобменной вентиляцией и через местные отсосы, г/(кг сухого воздуха); р_в — плотность воздуха в помещении, кг/м³.

Определение расхода воздуха L^в_п по выражению (2.26) проводится раздельно для холодного, переходного и теплого периодов года, принимая большую величину для выбора вентиляторов, диаметров воздуховодов и т. д. Соответственно, влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения общеобменной вентиляцией, d_оo определяется по предельным для каждого периода значениям температуры и относительной влажности воздуха в рабочей зоне помещения. Влагосодержание приточного воздуха d_п принимается по расчетной для каждого периода температуре и относительной влажности наружного воздуха.

Если перед поступлениями в помещение приточный воздух охлаждается в испарительной камере, то его влагосодержание принимается по температуре и относительной влажности на выходе из нее. Влагосодержание воздуха, удаляемого через местные отсосы, d_м принимают по указаниям технологов.

При удалении из помещения избытков явной теплоты Q_изб, кВт, необходимое количество приточного воздуха L^т_п, м³/с определится из выражения (2.1в) и (2.2в):

где L^T_оо и L^T_мo — соответственно, секундный объем воздуха, удаляемого из помещения с избыточными тепловыделениями через общеобъемную вентиляцию и через местные отсосы, м³/с; t_вп, t_yx, t_м — соответственно, температура приточного воздуха, удаляемого общеобменной вентиляцией и через местные отсосы, °С; с_в — удельная массовая теплоемкость воздуха в помещении, кДж/(кг К).

Определение расхода воздуха по выражению (2.2в) проводят раздельно для холодного, переходного и теплого периода года, принимая большую из полученных величин для выбора вентиляторов, диаметров воздуховодов и т. д. Избытки теплоты определяются для любого периода года как разность между величиной максимальных внутренних тепловыделений Q_TB^макс, кВт и теплопотерями помещения Q_тп, кВт

Для холодного периода теплопотери Q^х_тп, подставляемые в (2.3), определяются как сумма потерь теплоты через ограждения помещения и на нагрев инфильтрующегося в него наружного воздуха. Определение этих затрат теплоты производят при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования систем вентиляции t_HBP, °C. В зависимости от уровня требований к микроклимату помещения t_нвр принимается равной t^А_нх или t^Б_нx, °С. Для переходного периода Q^п_тп определяется аналогично, но при t_н = 8°С. в теплый период года Q^т_тп = 0.

Температура приточного воздуха t_вп в теплый период года принимается равной расчетной температуре наружного воздуха t^A_нт, °C, а если применяется испарительное охлаждение приточного воздуха, то равной температуре на выходе из испарительной камеры t_ик, °C. В холодный и переходный периоды года температура приточного воздуха поддерживается равной температуре в рабочей зоне (t_вп=t_вр), если воздух подается в рабочую зону. При подводе приточного воздуха в верхнюю зону помещения его температура принимается равной t_вп=t_вр—(5—10) °С. Температура воздуха, забираемого через местные отсосы t_м, °C принимается по указаниям технологов. Температура воздуха, забираемого из помещения через общеобменную вентиляцию, t_ух, °С принимается на 3—10°С выше температуры приточного воздуха.

Если в помещении одновременно выделяются пыль, газы, теплота, влага и т. п., то для выбора вентиляторов и воздуховодов принимают большее из значений L^г_п, L^в_п, L^т_п, подсчитанных по всем периодам года. Для выбора калориферов в качестве расчетного расхода приточного воздуха L_пр, м³/с принимают большее из значений L^г_п, L^в_п, L^т_п, подсчитанных для холодного периода. Если в помещение одновременно поступают избытки теплоты Q_изб, кДж/с и водяных паров GB_вл, г/с и отсутствуют местные отсосы, то необходимый воздухообмен для их удаления целесообразно определять с использованием диаграммы h, d (рис. 2.2). С этой целью на диаграмме откладывается точка «П» с параметрами поступающего приточного воздуха (t_вп, °С, d_п, г/кг, h_п, кДж/кг). Затем вычисляется значение углового коэффициента процесса изменения состояния воздуха при его одновременном нагреве и увлажнении =Q_изб/ G_BЛ, кДж/г. Из точки «П» под углом е откладывают луч до пересечения с линиями предельно допустимых значений температуры t_ух^пр и влажности d_оо^пp отсасываемого воздуха, обозначая точки пересечения луча с этими линиями как В_t, и B_d. По состоянию той из них, в которой обеспечиваются параметры t_вt_yx^пр и d_Bd_оо^пp, определяют энтальпию уходящего воздуха h_yx, кДж/кг и подсчитывают необходимую величину воздухообмена L_п^T+B, м³/с

2.3. Основные элементы вентиляционных систем

Системы приточной вентиляции (рис. 2.1) могут включать в свой состав:

—воздухоприемные устройства, через которые наружный воздух поступает в систему;

—приточные станции или камеры с размещаемыми в них вентиляторами с электродвигателями и устройствами для подогрева, очистки и увлажнения наружного воздуха;

—воздуховоды, через которые подогретый и очищенный наружный воздух подается к вентилируемым помещениям и распределяется внутри них;

—приточные насадки или отверстия, через которые воздух из воздуховодов поступает в помещения.

Системы вытяжной вентиляции (рис. 2.1) содержат в своем составе:

—вытяжные устройства в виде отверстий, коллекторов, рукавов, через которые загрязненный воздух из помещения или от оборудования отсасывается в воздуховод;

—воздуховоды, по которым удаляемый воздух поступает к вытяжной камере с отсасывающими вентиляторами;

—вытяжную камеру или вытяжную аспирационную станцию, в помещении которых размещаются отсасывающие вентиляторы с электроприводом, и устройства для очистки воздуха перед выбросом его в атмосферу или перед отбором на рециркуляцию;

—вытяжную шахту или дефлекторы, через которые отсасываемый воздух выпускается в атмосферу.

Некоторые из перечисленных элементов в отдельных разновидностях вентиляционных систем могут отсутствовать.

Многие системы вентиляции промышленных предприятий кроме регулирующих элементов (дроссель-клапаны, задвижки и т. п.) обеспечиваются дистанционным управлением и сигнализацией, а также блокировкой с обслуживаемыми технологическими объектами.

Воздухоприемные устройства приточных систем выполняются в виде шахты, примыкающей к наружной стене вентилируемого здания, располагающейся на его крыше или стоящей на расстоянии от него. Допускается забор воздуха непосредственно через проемы в стенах и окнах. Поступающий в помещение воздух может содержать в своем составе вредных веществ не выше 30% от уровня ПДК, а так как воздух на территории предприятия, как правило, существенно загрязнен пылью и вредными газами, то воздухоприемные устройства выполняются таким образом, чтобы обеспечивался его забор с минимальным содержанием вредных примесей. В воздухоприемной шахте на высоте не менее двух метров от уровня земли располагаются отверстия (проемы), закрытые жалюзи или металлические зонты для защиты от попадания посторонних предметов и дождя. Необходимая площадь отверстий и сечения шахты должна обеспечивать поступления и перемещения в них воздуха со скоростью не более 2—5 м/с. Воздухоприемник размещается не ближе 10—12 м от источников загрязнения воздуха (котельные, вытяжные шахты самого вентилируемого здания и т. п.) с учетом наблюдаемой розы ветров. Если расстояние между приточной и вытяжной шахтами менее 10 м, то последняя должна выполняться на 2,5 м выше первой.

Вытяжные шахты, располагаемые по коньку крыши, должны быть выше него не менее чем на 0,5 м. Если шахта удалена от конька на расстояние свыше 3 м, то ее высота — выше линии, проведенной от конька вниз под углом 10° к горизонту. Сечение вытяжной шахты должно обеспечивать движение воздуха со скоростью не более 1,5—8 м/с.

Приточные станции или камеры размещаются непосредственно в производственных помещениях у наружных стен, а также в пристраиваемых снаружи или отдельно стоящих зданиях.

Вытяжные камеры и аспирационные станции могут размещаться на перекрытиях и крышах, в межферменных пространствах и на полу помещений, а также в пристраиваемых или отдельно стоящих зданиях. Целесообразно центральное расположение приточных и вытяжных камер по отношению к размещению воздуховодов вентиляционных систем. Размеры приточных и вытяжных камер или станций определяются размерами и количеством устанавливаемого оборудования (вентиляторов, калориферов, фильтров и т. п.) и необходимостью обеспечить удобство его монтажа и обслуживания.

Воздуховоды в цехах-промышленных предприятий с диаметрами от 0,1 до 3,0 м выполняются металлическими. Площадь их сечения для приточной системы выбирается из условия обеспечения движения воздуха со скоростью 10— 12 м/с на участках с большими диаметрами и 3—6 м/с на участках с малыми диаметрами. В воздуховодах вытяжной вентиляции поддерживается скорость 2—5 м/с.

Используются воздуховоды квадратного и прямоугольного сечения, осуществляются перемещения воздуха по проходным или полупроходным тоннелям, а в системах вытяжной вентиляции используются асбоцементные и пластмассовые трубы. Воздуховоды в промышленных цехах, как правило, прокладываются открыто по стенам и колоннам здания в габаритах ферм, фонарей и других строительных конструкций. Трассы воздуховодов выбирают из условий минимальной их протяженности и минимального количества отводов. Такой подход позволяет снизить затрату материалов и обеспечить минимальные аэродинамические потери. При объединении в общую вытяжную систему переменно работающих отсосов от нескольких групп пылящего оборудования в воздуховодах на ответвлениях от каждой группы устанавливают пылевые клапаны, снижающие нагрузку вентиляторов и аспирационных устройств.

Вентиляторы для приточных и вытяжных систем промпредприятий поставляются широкой номенклатурой типоразмеров в обычном, пылестойком или антикоррозионном исполнении. Максимальные производительности используемых вентиляторов достигают 300 м³/с, а развиваемое ими давление — 5 кПа. В промышленных системах используются как центробежные, так и осевые вентиляторы, выбор типоразмеров и количества которых осуществляется, исходя из обеспечения подачи максимального . расчетного расхода воздуха при минимальном числе работающих с высоким КПД вентиляторов. В системах, где максимальный расход воздуха в зимний период существенно ниже, чем в летний, используются двухскоростные приводные электродвигатели.

Калориферы для подогрева зимой холодного наружного воздуха поставляются как в гладкотрубном, так и в оребренном по воздушной стороне исполнении. В зависимости от количества нагреваемого воздуха они могут собираться в группы путем подключения их параллельно или последовательно по ходу воздушного потока.

При использовании в качестве греющего теплоносителя пара применяются только одноходовые калориферы, группы которых могут подключаться параллельно по пару. Расчетный коэффициент теплопередачи паровых калориферов k_кр, кДж/(м² с К) определяется из (1, формула 4.76). Расчетная разность температур между теплоносителями в этом случае °С, гдеt_s — температура насыщения пара, поступающего в калорифер, С; t_нвр — расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, °С.

При использовании в качестве греющего теплоносителя воды из тепловой сети применяются как одно-, так и многоходовые по воде калориферы, которые могут собираться в группы, подключаемые как параллельно, так и последовательно по воде.

Расчетный коэффициент теплоотдачи водяных калориферов k_кр, кДж/(м² с К) определяется из (1, формула 4.7а).

Расчетная разность температур между теплоносителями в водяных калориферах, °С, где_1вр, _2вр — расчетные температуры воды, входящей и выходящей из калориферов, при температуре наружного воздуха равной t_нвр, ^оС.

При повышении температуры наружного воздуха регулирование (снижение) теплопроизводительности калориферной системы с паровым теплоносителем производится путем пропуска части воздуха помимо калориферов. При водяном теплоносителе регулирование может осуществляться как аналогично, так и изменением температуры или расхода греющей воды.

Устройства для очистки' вытяжного и приточного воздуха обычно применяются для удаления из него пыли. Для этих целей используются фильтры из пористых или сетчатых материалов (ткань, металлические сетки и т. п.). Размещаются эти устройства после вентиляторов пылестойкого исполнения и до них — при обычном исполнении. Пропускная способность современных очистных устройств может достигать 140 м³/с. Приточные и вытяжные насадки и отверстия в воздуховодах выбираются таким образом, чтобы обеспечить организацию воздухообмена в каждом конкретном помещении. При этом учитывается то, что каждая приточная струя, выходящая из отверстия или насадки вовлекает в движение окружающие массы воздуха и по ее ходу масса струи возрастает, а скорость перемещения снижается. (Круглая струя на расстоянии в 15 диаметров от выпускаемого отверстия снижает скорость в пять раз и в пять раз увеличивает массу). [3]. Поэтому, иметь в помещении дальнобойные струи необходимо минимальное количество отверстий большого диаметра. Если же требуется погасить скорость движения вблизи от места выпуска, то целесообразно иметь большее количество отверстий малого диаметра. При выборе месторасположения отверстий необходимо учитывать то, что ось струи, имеющей температуру выше температуры помещения, отклоняется вверх, а ниже— вниз. К всасывающим отверстиям воздух притекает со всех сторон и уже на расстоянии одного диаметра от него скорость в 20 раз ниже скорости всасывания, поэтому при местных отсосах лучше узкие прямоугольные отверстия.

2.4. Определение потребности систем вентиляции в теплоте

При нормальной работе приточных вентиляционных систем в холодный период года подаваемый ими в помещение наружный воздух с температурой t_H необходимо нагревать до температуры t_вп. Для этих целей к воздуху через калориферные установки подводится теплота от внешних источников в количестве Q_B, кВт

Для отдельного вентилируемого помещения выражение (2.4а) часто преобразуют к виду:

а для здания с наружным объемом V_зд, м³ и несколькими вентилируемыми помещениями к виду:

где — расчетная кратность обмена воздуха в вентилируемом помещении, 1/с;V_вп—внутренний объем вентилируемого помещения, м³;

удельная вентиляционная характеристика здания, кДж/(м³ х с К).

Для типовых общественных, коммунальных и других зданий, а также корпусов промышленных предприятий с определенными технологическими процессами значения удельных вентиляционных характеристик приведены в [4].

Из (2.4а, б, в) следует, что расход теплоты на вентиляцию линейно возрастает от Q_B = 0, при t_H=t_вп, до максимального (расчетного) значения Q_BP при минимальном значении температуры наружного воздуха, принимаемого для проектирования калориферных установок вентиляционных систем t_н=t_нвр.

Для общественных, коммунальных и части промышленных помещений с низким уровнем требований к микроклимату за расчетную температуру наружного воздуха для проектирования калориферных установок принимают расчетную зимнюю температуру наружного воздуха по параметрам группы А (t_нвр = t^А_нх), °С. При дальнейшем снижении температуры наружного воздуха t_н<t^А_нх расход теплоты для вентиляционных установок этих помещений оставляют постоянным (кривая 1 на рис. 2.3) за счет снижения в этот период кратности обмена воздуха по соотношению m

Снижение кратности обмена воздуха ухудшает санитарно-гигиенические условия в помещениях, но так как уровень требований к микроклимату низкий, а продолжительность периода сниженной кратности обмена не превышает 400 часов в год, то это допустимо.

В помещениях промышленных предприятий, лабораторий и т. п. с значительными выделениями вредностей и с высоким уровнем требований к микроклимату, снижение кратности обмена воздуха недопустимо. Для проектирования калориферных установок вентиляционных систем этих помещений за расчетную температуру принимается расчетная зимняя температура наружного воздуха по параметрам группы Б (t_нвр=t^Б_нх), °С. Расход теплоты на вентиляцию этих помещений растет непрерывно от нуля до Q^Б_вp, в интервале изменение температур наружного воздуха (кривая 2 на рис. 2.3). Приа это не более 50 часов за год, также снижается кратность обмена воздуха.

Суточный график потребления теплоты на нужды вентиляции промышленных цехов или общественных помещений существенно меняется как при изменении температуры наружного воздуха, так и при изменении режима работы цеха. Малая инерционность этих систем требует немедленного и соответственного изменения расхода теплоты, как при изменении температуры наружного воздуха, так и при включении в работу вентиляционных систем. На рис. 2.4 представлен примерный суточный график потребления теплоты вентиляционной системой цеха с двухсменным режимом работы. Как видно из графика, расход теплоты изменяется скачкообразно при начале и окончании рабочей смены, а в период времени работы вентиляционной установки n_в^сут, ч/сутки плавно увеличивается при понижении наружной температуры и наоборот.

Суточный расход теплоты на вентиляцию Q_B^cyт, кВтч/сутки подсчитывается после определения средней температуры наружного воздуха за рабочий период суток t^с.с._{н раб} с учетом коэффициента суточного функционирования системы вентиляции

Годовой расход теплоты на вентиляцию Q_В^ГОД, кВт ч/год подсчитывается по значению средней температуры воздуха за отопительный период t_н^соп, °С и с учетом годовой продолжительности работы калориферов вентиляционной системы n_в^год, ч, за всю продолжительность отопительного периода n_o, ч, путем введения коэффициента

Годовой график, тепловых нагрузок системы вентиляции по продолжительности их состояния (график Росандера) строится аналогично построению этого графика для систем отопления зданий с переменным температурным режимом если при построении считалось, что Q_о^д=0. [1].

2.5. Утилизация теплоты вентиляционных выбросов

Стремление повысить экономичность работы вентиляционных систем и снизить тепловое загрязнение окружающей среды побуждает к использованию теплоты отводимого из помещения загрязненного теплого воздуха.

Наиболее распространенным путем использования теплоты вентиляционных выбросов является установка теплообменников утилизаторов (ТУ), в которых в холодный период года теплоты, отбираемая от вытяжного воздуха, передается для нагрева приточного.

Наиболее перспективны в использовании воздухо-воздушные рекуперативные и вращающиеся регенеративные теплообменники, схемы включения которых приведены на рис. 2.5.

При значительных расстояниях между местами удаления и притока воздуха, а также при наличии в отводимом воздухе вредных веществ, болезнетворных бактерий, неприятных запахов и т. п. 'используются ТУ с промежуточным теплоносителем.

Водяные пары, содержащиеся в удаляемом из помещения воздухе, при охлаждении ниже точки росы конденсируются и выпадают в виде влаги на поверхности теплообмена ТУ. При низких температурах поступающего в утилизатор наружного воздуха температура поверхности теплообмена опускается ниже 0°С. В эти периоды выпавшая на нее влага замерзает, забивая воздушные каналы и выводя утилизатор из работы. Поэтому режим работы ТУ выбирается таким, чтобы на входе в него температура наружного воздуха t_H1 не опускалась ниже расчетной температуры t_нру, при которой температура поверхности охлаждения со стороны удаляемого воздуха t^п_ух2 опускается до 0°С.

При температурах наружного воздуха ниже t_нру тепло-утилизатор необходимо выводить из работы или осуществлять предварительный подогрев наружного воздуха в специальном предвключенном теплообменнике.

При работе ТУ совместно с предвключенным теплообменником при понижении температуры наружного воздуха, входящего в утилизатор, от t_н1=t_вп до t_н1=t_нру, он нагревается в нем до t_н2, причем количество передаваемой ему теплоты Q_y непрерывно увеличивается (кривая 1 на рис. 2.6). Догрев наружного воздуха от t_н2 до t_вп осуществляется в вентиляционном калорифере за счет теплоты от внешнего источника Q_K. Полное количество теплоты Q_B, необходимое для подогрева приточного воздуха, от t_н дo t_вп (кривая 2 на рис. 2.6). При понижении температуры наружного воздуха ниже t_нру для поддержания на входе в утилизатор t_н1 = t_нру включается в работу предвключенный теплообменник, передающий воздуху количество теплоты — Q_то (кривая 3 на рис. 2.6). Последующий догрев от t_нру до t_вп осуществляется в утилизаторе и калорифере. Тепловая нагрузка ТУ в этом интервале остается постоянной. Общий расход теплоты на вентиляцию от внешних источников

(кривая 4 на рис. 2.6).

Использование утилизации позволяет на 40—70% сократить годовой расход на вентиляцию от внешних источников.

Тепловой расчет теплообменника-утилизатора производится с учетом влияния конденсации и испарения влаги на процесс теплообмена и с использованием коэффициента эффективности аппарата _у, который представляет собой отношение передаваемой в аппарате теплоты к максимально возможной передаче при противоточной схеме движения теплоносителей [3]. При расчетных условиях, когда t_н1=t_нру, коэффициент _ур записывается в виде:

где G_п, G_yх, G_мин — соответственно, массовые расходы, проходящего через ТУ приточного и вытяжного воздуха, а также меньший из них, кг/с; с_в — удельная массовая теплоемкость воздуха, при средней температуре потока, кДж/(кг К); t_нру, t_ух1, t_н2, t_ух2 — температуры приточного и вытяжного воздуха на входе и выходе из утилизатора, °С.

Расчет проводят в следующей последовательности. При известных массовых расходах G_п=L_пв и G_yx=L_yxв, а также температуре t_yx1 и энтальпии h_yx1 удаляемого из помещения воздуха задаются с учетом технико-экономических соображений, температурой вытяжного воздуха t_ух2 после ТУ и определяют его энтальпию h_yx2, кДж/кг при этой температуре с учетом конденсируемой влаги.

По этим величинам вычисляют коэффициент _ух, учитывающий влияние конденсации влаги из удаляемого воздуха на теплообмен в ТУ

Определяют коэффициент _ур по графикам или формулам, изложенным в [3].

При массовой скорости v_в =5 кг/(м² с) для рекуперативных теплообменников _у = 0,4—0,7, а для вращающихся регенеративных _у = 0,5—0,8.

Используя (2.7), получают выражение для определения t_нру, °С

Температура приточного воздуха t_н2, °С на выходе из ТУ определяется из (2.10)

где — расчетное количество полной теплоты, передаваемой в утилизаторе, кВт.

По t_нрy и t_н2 вычисляют энтальпии приточного воздуха h_п1 и h_п2, кДж/кг. Площадь поверхности нагрева ТУ F_тy, м² определяется из выражения:

где —среднелогарифмическая разность температур в ТУ при t_нру, °С.

k_yp— расчетный коэффициент теплоотдачи, кДж/(м² с К); _t — коэффициент, учитывающий направление потоков.

Для рекуперативного теплообменника, задавшись конструкцией аппарата и скоростью движения через него потоков воздуха, находят k_yp из выражения

Для вращающегося регенеративного, задавшись конструкцией и скоростями движения воздуха k_yp, находят из соотношения:

где _п и _ух — коэффициенты теплоотдачи со стороны приточного и вытяжного воздушных потоков, кДж/(м² с К); _с — толщина стенки поверхности теплообмена ТУ, м; _с — коэффициент теплопроводности: стенки, кДж/(м с К); _п— коэффициент, учитывающий влияние испарения влаги на теплообмен в ТУ

Проверяется значение температуры поверхности теплоутилизатора со стороны выхода вытяжного воздуха t_ух2^ПОВ, °С при поступлении в него свежего воздуха с температурой t_нру.

Для рекуперативного утилизатора эта температура определяется по выражению:

а для вращающегося регенеративного теплообменника-утилизатора по выражению

Если вычисленное значение t_ух2^ПОВ близко к 0°С, то расчет окончен, а если t_ух2^ПОВ <0 °С, то задается новое, более высокое значение t_ух2 и повторяют расчет.

3. СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

3.1. Назначение и классификация систем кондиционирования воздуха

Круглогодовое поддержание необходимых показателей воздушной среды помещений (температуры, влажности, чистоты, газового и ионного состава, скорости движения и др.) может обеспечиваться использованием системы кондиционирования воздуха (СКВ), являющейся универсальной компенсирующе-регулирующей системой состояния воздушной среды.

СКВ — комплекс технических средств осуществляющих: необходимую обработку приточного воздуха (фильтрацию, подогрев или охлаждение, увлажнение или осушку, ароматизацию, ионизацию и др.); транспортировку и распределение обработанного воздуха по обслуживаемым помещениям; обеспечение оборудования СКВ необходимыми для работы энергоресурсами (электроэнергией, теплотой, холодом, охлаждающей водой и др.); автоматическое регулирование, контроль и управление работой системы.

Устройство, в котором непосредственно осуществляется требуемая тепловлажностная и прочая обработка воздуха, называется установкой кондиционирования воздуха (УКВ) или кондиционером. Отечественной промышленностью выпускаются кондиционеры производительностью от 0,1 до 70,0 м³/с обрабатываемого воздуха.

Следует подчеркнуть, что, хотя СКВ, в отличие от систем отопления и вентиляции, обеспечивает круглогодичное поддержание необходимых значений параметров воздуха, его применение связано с дополнительными затратами электроэнергии, теплоты и охлаждающей воды, а также с дополнительными затратами в кондиционеры, оборудование, системы охлаждения, устройства автоматического контроля и регулирования и т. д.

Поэтому использование СКВ целесообразно в случаях, когда конкурирующие системы (отопление и вентиляция) не могут обеспечить необходимую точность и стабильность поддержания заданных параметров, или же когда конкурентноспособность применения СКВ подтверждается технико-экономическими обоснованиями.

По своему основному назначению, связанному с созданием в помещениях необходимых климатических условий СКВ промышленных предприятий подразделяется на технологические, комфортно-технологические и комфортные.

Системы технологического кондиционирования обеспечивают климатические условия для оптимального протекания технологических процессов и повышения количества и качества производимой продукции.

Например, за счет снижения обрывности нитей в текстильном производстве; регулирования скорости реакций на химических предприятиях; снижения брака при создании точной оптики, электронных схем и т. п.

Системы комфортного кондиционирования обеспечивают в помещениях промышленных, жилых и общественных зданий санитарно-гигиенические условие оптимальные для самочувствия, находящихся в них людей.

Если требования к параметрам воздушной среды со стороны технологического процесса и находящихся в помещении людей отличаются незначительно, то в нем применяется единая комфортно-технологическая система кондиционирования. При несовпадении этих требований применяют ком-бинированые СКВ (локальные технологические для зоны протекания технологического процесса и комфортные для рабочей зоны, или же локальные комфортные на рабочих местах и технологические для остальной части помещения).

Системы кондиционирования используемые на промышленных предприятиях подразделяются также и по другим признакам.

По характеристике воздуха, поступающего на обработку в кондиционер различаются: прямоточные СКВ, в которых для кондиционирования используется только наружный воздух и рециркуляционные, в которых на кондиционирование поступает смесь наружного и внутреннего воздуха, а в отдельных случаях — только внутренний.

По расположению используемых источников теплоты и холода различают автономные и неавтономные кондиционеры.

В автономных — генераторы теплоты и холода входят в состав кондиционера, а со стороны к нему подводится только электроэнергия и охлаждающая вода.

В неавтономных кондиционерах, теплота и холод подводится к каждому из них от централизованных источиков холода и теплоты.

По характеру связи с обслуживаемыми помещениями различают: центральные, местные и центрально-местные СКВ.

В центральных — воздух обрабатывается в центральной УКВ, располагаемой вне обслуживаемых помещений, и подается через воздуховоды для поддержания микроклимата в одном большом цехе или в несколько помещений со сходным микроклиматом.

В местных СКВ кондиционеры размещаются в тех помещениях или на тех рабочих местах, где необходимо поддерживать определенный микроклимат.

Центрально-местные системы кондиционирования обычно обслуживают несколько помещений с отличающимися требованиями к микроклимату. В них — подготовка воздуха до уровня, обеспечивающего необходимый микроклимат в части помещений проводится в центральной УКВ, а для помещений с иными требованиями к параметрам воздушной среды, доводка до требуемых показателей — осуществляется в кондиционерах-доводчиках размещаемых непосредственно в каждом из этих помещений.

Системы кондиционирования воздуха различаются также и по другим признакам, которые подробно изложены в [2, 3].

3.2. Принципиальные схемы СКВ, применяемые в промышленных зданиях

Обобщенная принципиальная схема системы кондиционирования воздуха представлена на рис. 3.1. Наружный воздух, поступающий в систему через воздухозаборные устройства, смешивается, если это целесообразно, с воздухом забираемым из помещения через рециркуляционный воздуховод (первая рециркуляция) и очищается от пыли в фильтре кондиционера. В холодный период года этот воздух, как правило, имеет температуру и влагосодержание ниже допустимых для внутреннего микроклимата. Поэтому, очищенный воздух подогревается, проходя через воздухонагреватели первого подогрева, за счет теплоты пара или горячей воды, поступающих в них от источника теплоснабжения.

Подогретый воздух направляется в оросительную камеру, где, соприкасается с каплями воды, разбрызгиваемой форсунками, увлажняется до необходимого влагосодержания и при этом несколько охлаждается. Капли воды собираются в нижней части оросительной камеры и циркуляционным насосом вода вновь подается к форсункам. Для компенсации испарившейся части воды, перешедшей к потоку воздуха, к насосу подводится вода и из водопровода.

Пройдя через воздухонагреватели второго подогрева увлажненный воздух догревается до необходимой температуры и приточным вентилятором, через систему воздуховодов, подается в обслуживаемое помещение. Иногда, для снижения расхода теплоты на второй подогрев, рециркуляционный воздух подается после оросительной камеры (вторая рециркуляция).

При необходимости, параметры воздуха, поступающего в часть помещений могут корректироваться в кондиционерах-доводчиках.

Нагретый, увлажненный, загазованный и запыленный воздух отводится из помещения в атмосферу вытяжным вентилятором. Часть его, через систему воздуховодов может направляться на рециркуляцию.

Рециркуляция внутреннего воздуха позволяет существенно снизить затраты теплоты, холода и водопроводной воды на обработку воздуха, но она допустима только в тех помещениях, где ее применение не будет ухудшать состояние воздушной среды по содержанию пыли, бактериальным загрязнениям, газовому составу и т. п.

В теплый период года, наружный воздух, как правило, имеет температуру и влагосодержание более высокое, чем требуется для микроклимата помещений.

В этот период воздухоподогреватели первого подогрева выключаются и обрабатываемый воздух после фильтра поступает сразу в оросительную камеру. В ней он, соприкасаясь с капельками воды, осушается до необходимого влагосодержания и охлаждается. Вода, подводимая к форсункам, в теплый' период охлаждается в испарителе холодильной установки, а ее избытки, образующиеся при конденсации водяных паров из воздуха, отводятся из поддона камеры в дренажую систему. Увлажненный и переохладившийся воздух подогревается до необходимой температуры в воздухоподогревателях второго подогрева и приточным вентилятором, через кондиционеры-доводчики, или помимо них, подается в помещения.

Выбор принципиальной схемы СКВ для конкретного промышленного объекта производится с учетом:

—архитектурно-строительных решений здания и его помещений (площадь, объем, высота, этажность и.т. п.);

—характера технологического процесса и его требований к микроклимату помещений;

—интенсивности выделения вредностей и их распределения по площади и объему;

—количества находящегося в помещении обслуживающего персонала;

—размещения рабочих мест по площади помещения и т. п.

Многообразие, влияющих на выбор схемы СКВ, факторов требует выбора оптимального для каждого объекта варианта, использование методов системного анализа, математического моделирования и ЭВМ.

Вместе с тем, обобщение опыта проектирования и эксплуатации действующих СКВ промышленных предприятий позволяет установить, что наибольшее распространение на промышленных предприятиях получили центральные и центрально-местные системы кондиционирования воздуха. На них приходится и наибольшая доля потребляемого промышленным кондиционированием теплоты, холода и электроэнергии.

Как правило, в цехах больших размеров с равномерным поступлением и распределением тепло- и влаговыделений оправдывается использование центральных СКВ с неавтономными кондиционерами, работающими по прямоточной или рециркуляционной схеме. Причем, если в цехе выделяются токсичные, пахучие, пожаро- и взрывоопасные вещества, а также, если энтальпия удаляемого из помещения воздуха в теплый период года выше, а в холодный — ниже энтальпии наружного воздуха, то применяются только прямоточные системы.

При неравномерном распределении по площади больших цехов выделений теплоты и влаги,- а также при различной интенсивности изменений этих выделений в различных точках помещения, используются центрально-местные СКВ. Их предпочтительней использовать и при: размещении предприятия в здании с многочисленными помещениями.

3.3. Определение количества и параметров воздуха при расчетах УКВ

Расчетное количество воздуха, которое необходимо удалять вытяжными устройствами СКВ в теплый и холодный периоды года для обеспечения допустимых концентраций в воздухе помещений выделяющихся вредных газов, паров и пыли, а также оптимальных уровней его температур и вла-госодержания определяется, как и в системах обычной вентиляции, по выражениям (2.2а, б, в, г).

Вместе с тем необходимо учитывать, что в теплый период года в системах вентиляции расчетная температура и энтальпия приточного воздуха определяется расчетными параметрами группы Б — или группы А—а в СКВ расчетные параметры приточного воздуха могут существенно отличаться от расчетных параметров наружного воздуха, как по температуре, так и по влагосодержанию. (Обычно). Это обстоятельство позволяет существенно снизить расход воздуха для удаления избытков теплоты и влаги.

Важным моментом при проектировании СКВ является выявление оптимального соотношения между количеством наружного и рециркуляционного воздуха, поступающего в УКВ.

На термовлажностную обработку наружного воздуха, поступающего в УКВ, затрачивается значительное количество теплоты и холода. Применение рециркуляции сокращает указанные затраты в большей степени, чем более ее доля. Вместе с тем, она не может вытеснить наружный воздух ниже минимально-допустимого количества м³/с, определяемого из следующих соображении.

Количество наружного воздуха, подаваемого в помещение должно:

1. Обеспечить замену воздуха, удаляемого для поддержания допустимых концентраций пыли, вредных газов и паров L^г. Методика определения L^г приведена в (2.2), а минимальное количество наружного воздуха L_н1 определяется из соотношения

2. Обеспечить необходимую санитарную норму подачи свежего воздуха L_н^уд, м³/(с чел), на каждого человека находящегося в помещении данного типа.

Рис. 2.1. Помещение цеха оборудованного системой принудительной приточно-вытяжной вентиляции:

1 - воздухоприемная шахта; 2 - проем для забора наружного воздуха; 3 - утепленный клапан; 4 -фильтр; 5 - калорифер; 6 - обводной клапан; 7 -вентилятор; 8 - электродвигатель; 9 - приточная камера; 10, 11 - приточные и вытяжные воздуховоды; 12, 13 - приточные и вытяжные насадки; 14 - технологический аппарат с выделением вредностей; 15 - местный отсос; 16; - вытяжная камера; 17 - вытяжная шахта

Рис. 2.2. Определение расчетных значений энтальпий воздуха в системах вентиляции помещений с избытками теплоты Q_изб кДд/кг и влаги G_BЛ, г/с.

Рис. 2.3. График изменения расхода теплоты на вентиляцию:

1- расход теплоты в помещениях с низким уровнем требований к микроклимату и малым выделением вредностей; 2 - расход теплоты в помещениях с средним или высоким уровнем требований к микроклимату или с большим выделением вредностей

Рис. 2.4. Суточный график расхода теплоты на вентиляцию цеха с двухсменным режимом работы:

1 - график изменения температуры наружного воздуха за сутки; 2 - среднее значение температуры наружного воздуха за рабочий период суток; 3 - фактический график потребления теплоты для вентиляции; 4 - усредненное за рабочий период значение расхода теплоты на вентиляцию

Рис. 2.5. Принципиальные схемы систем вентиляции с использованием теплоты вентвыбросов."

а - с рекуперативным теплообменником-утилизатором; б - с вращающимся регенеративным утилизатором; в - с промежуточным теплоносителем; 1,2- воздуховоды уделяемого и приточного воздуха; 3, 4 - подающая и обратная трубе тепловой сети; 5 - предвключенный воздухонагреватель; 6 - рекуперативный теплообменник-утилизатор; 7 - калорифер; 8, 10 - приточный и вытяжной вентилятор; 9 - вентилируемое помещение; 11 - воздушный фильтр;12 - вращающийся, регенеративный теплообменник-утилизатор; 13 - трехходовой клапан; 14 – насос.

Рис. 2.6. График изменения потребления теплоты на Вентиляцию при утилизации теплоты вент-выбросов по схеме "а":

1 - количество теплоты, переданное наружному воздуху в ТУ; 2. - количество теплоты, переданное наружному воздуху в предвключенном теплообменнике;3 - количество теплоты, переданное наружному воздуху в калорифере; 4 - количество теплоты, переданное наружному воздуху от внешних источников теплоснабжения; 5 - полное количество теплоты, израсходованное на подогрев наружного воздуха

Рис. 3.1. Принципиальная схема системы кондиционирования воздуха производственных помещений.

I- помещение с расчетными параметрами воздуха t_вр1и₁;II- то же с параметрами t_вр2и₂

I - воздухозаборное устройство, 2 - воздушный фильтр; 3,8 - воздухонагреватели первого и второго подогрева; 4 – оросительная камера, 5 - форсунки оросительной камеры , 6 – насос, 7 - испаритель холодильной установки, 9, 11 - приточный и вытяжной вентиляторы, 10 - кондиционер-доводчик; 12 – рециркуляционные воздуховоды.

Рис. 3.2, построение на h, d- диаграмме процессов обработки воздуха двухзональной центральноместной СКВ:

а - холодный период года; б - теплый период года

(Пунктирными линиями показаны процессы при включении первой рециркуляции)

Рис. 3.3. Графики расхода теплоты в СКВ при различных значениях температуры и влажности наружного воздуха

1 - суммарный расход теплоты в СКВ при минимальном влагосодержании наружного воздуха; 2 - то же, но при максимальной относительной влажности воздуха; 3 - потребление тепла в воздухонагревателе первого подогрева при минимальном влагосодержании наружного воздуха; 4 - то же , но при максимальной относительной влажности воздуха; 5 - потребление тепла в воздухоподогревателе второго подогрева; 6 -потребление тепла в кондиционерах-доводчиках.

Рис. 3.4. График зависимости, коэффициента орошения В от коэффициентов эффективности а и Е_а.

Рис.З.5. Принципиальная схема бескомпрессорной двухступенчатой системы кондиционирования воздуха

I и 1л - Воздухозаборное устройство; 2 и 2л -- воздушные фильтры; 3, 7 - воздухонагреватели первого и второго подогрева; 4 и 4л - предвключенные поверхностные теплообменники-охладители; 5о и 5д - основная и дополнительная оросительные камеры; 6 - насосы; 8 и 8л -приточные вентиляторы; 9л- основной поверхностный теплообменник-охладитель; 1С - обслуживаемое помещение

Производственное помещение без окон и фонарей 11,1 Минимальное количество наружного воздуха L_H2, м³/с в этом случае определяется

где n_ч — количество людей работающих в помещении, чел.

3. Обеспечить поддержание избыточного давления в кондиционируемых помещениях с повышенным уровнем требований к воздушной среде с целью предотвращения инфильтрации в них некондиционированного наружного воздуха и воздуха соседних помещений. В этом случае приток воздуха в помещение должен превышать его вытяжку на величину м³/с

где а_р — коэффициент, 1/с; V_вп — объем помещения с повышенным уровнем требований к воздушной среде, м³.

Количество дополнительной подачи обеспечивается наружным воздухомL_н3, м³/с

Наибольшее из трех значений полученных из выражения (3.1а, б, в) принимается в качестве минимально-допустимого количества наружного воздуха L_н^мин, проходящего через кондиционер.

Расчетный суммарный объемный расход наружного и рециркуляционного воздуха, поступающий из кондиционера в обслуживаемые помещения, для удаления избытков теплоты и влагим³/с, определяется раздельно для расчетных наружных условий теплого и холодногопериодов года и расчетным внутренним условиям по методике изложенной в 2.2.

Объемный расход рециркуляционного воздуха L_p, м³/с не может быть большим, чем

и определяется раздельно, соответственно, как для теплого, так и для холодного периодов.

В соответствии с принятой схемой СКВ и конкретными значениями внутренних и наружных условий распределяют объемный расход рециркуляционного воздуха между первой L_р1 и второй L_p2, рециркуляциями

Массовый расход воздуха, проходящего через воздухоподогреватель первого подогрева G_вl, кг/с, а также поступающий в помещение через подогреватель второго подогрева G_в, кг/с определится из выражения:

где — массовый расход наружного воздуха, поступающего в помещение, кг/с;и- соответственно, массовый расход воздуха, поступающего в кондиционер через воздуховоды первой и второй рециркуляции, кг/с;_н и _в — плотность наружного и внутреннего воздуха, кг/м³.

С учетом имеющих место утечек воздуха через неплотности воздуховодов на пути от кондиционера до обслуживаемого помещения, в дальнейших расчетах используют численные значения величин G_н, G_р1 и G_p2 увеличенные на 10— 15%.

Расчетные параметры наружного воздуха принимаются по расчетным условиям группы Б, раздельно для холодного и теплого периода года. Расчетные параметры внутреннего воздуха принимают также для холодного и теплого периода из (1, табл. 2.1).

Построение процессов термовлажностной обработки воздуха в кондиционере, определение его потребности в теплоте и холоде, а также выбор типоразмеров оборудования осуществляется с использованием h, d-диаграммы-влажного воздуха приведенной в приложении 2.

На рис. 3.2 приведено изображение процессов обработки воздуха в центрально-местной СКВ, изображенной на рис. 3.1, при ее работе в холодный и теплый периоды по прямоточной и рециркуляционной схемам.

Методика построения процессов обработки воздуха для помещений с разным микроклиматом включает в себя следующие этапы.

Вначале, на основе уровня требований к микроклимату помещения. 1, выбирается группа расчетных параметров наружного воздуха. (Обычно это группа Б и очень редко В).

Затем выбирается схема СКВ, период года в котором она будет работать и проводится расчет, и построение процессов обработки воздуха.

Например, для центрально-местной СКВ, рассчитываемой для работы по параметрам группы «Б», при работе по прямоточной схеме в холодный период года порядок расчета следующий:

1. На основе расчетных значений температуры — и энтальпии наружного воздуха—кДж/кг, в данном регионе определяется точка НХ на h, d-диаграмме, соответствующая этому состоянию и влагосодержанию наружного воздуха — d_HX, г/кг сухого воздуха.

2. По значениям расчетных параметров приточного воздуха, поступающего в обслуживаемое помещение 1 (t_{впх I} и ), определяется местоположение точки ПХ1 соответствующее этому состоянию и необходимое влагосодержание внутреннего воздуха — d_пx г/кг сухого воздуха. При удалении из помещения теплоизбытков температура приточного воздуха принимается , а

В зависимости от высоты подачи приточного воздуха

При отсутствии теплоизбытков и необходимости покрытия теплопотерь здания t_{впх I} и t_{впх II} принимаются, также как в системах воздушного отопления.

3. Для помещения II положение точки ПХП обеспечивается дополнительным подогревом в кондиционере-доводчике от t_{впх I} до t_{впх II} и определяется в пересечении линии этой температуры с линией d_пx.

4. В месте пересечения линии влагосодержания — d_пx и кривой относительной влажности находится точка «ОХ», соответствующая параметрам воздуха, выходящего из оросительной камеры в холодный период года с энтальпиейh_ox, кДж/кг, и температурой t_ох, °С.

5. Так как процесс увлажнения и охлаждения в камере протекает при постоянной энтальпии, то в месте пересечения линии энтальпии — h_ox и начального влагосодержания—d_нх, размещается точка «КХ», соответствующая состоянию воздуха на входе в оросительную камеру (h_KX = h_ox) кДж/кг;

6. Практика работы кондиционеров показывает, что воздух в приточном вентиляторе нагревается на поэтому состояние воздуха перед вентилятором определяется точкой «ПХ», размещаемой в месте пересечения линий — d_пх=const и t_впх= t_впхI-t_вп=const

Таким образом, отрезок «НХ—КХ» изображает процесс нагрева воздуха в воздухонагревателе первого подогрева от t^Б_нх до t_кх при неизменном его влагосодержании; отрезок «КХ—ОХ» — процесс увлажнения и охлаждения воздуха в оросительной камере при постоянной энтальпии отрезок «ОХ—ПХ» — процесс подогрева воздуха в воздухоподогревателе второго подогрева; а отрезок «ПХ—ПХ1»-—процесс повышения температуры воздуха в приточном вентиляторе.

При работе рассматриваемой СКВ с рециркуляцией воздуха добавляются следующие пункты расчета.

7. По заданному состоянию вытяжного воздуха — t_{yx I} °C и или°С иопределяются положение точки «УХ1» или «УХ II», соответствующей состоянию вытяжного воздуха из помещения I и его влагосодержание d_yxI, г/кг сухого воздуха, или из помещения II и его влагосодержание d_yxII.

8. По уравнению смешания воздуха, отсасываемого из помещений I и II, находят температуру смеси t_yx, влагосодержание d_yx.

9. С учетом нагрева воздуха в вытяжном вентиляторе на^оС, определяется состояние вытяжного воздуха за вентилятором в пересечении линий

и соответствующее положению точки РХ и его энтальпиюh_рх, кДж/кг.

10. По уравнениям смешения наружного и рециркуляционного воздуха и

Определяется энтальпия и влагосодержание смеси кДж/кг и d_c1, г/кг сухого воздуха, на входе в воздухонагреватель первого подогрева:

11. В пересечении кривых иразмещается точка «С1», соответствующая состоянию смеси воздуха перед воздухонагревателем первого подогрева, а в пересечении кривыхиразмещается точка «К1», соответствующая состоянию смеси воздуха после воздухоподогревателя первого подогрева (h_ox, t_Kl).

Таким образом, при использовании рециркуляции отрезок «C1—K1» — процесс нагрева смеси в воздухонагревателе первого подогрева, а отрезок «К1—ОХ» — процесс увлажнения в оросительной камере. Как видно из рис. 3.2 использование рециркуляции снижает затраты теплоты и воды в указанных процессах. Положение остальных точек процесса при использовании первой рециркуляции не меняется.

При работе этой же установки в теплый период года, воздухоподогреватель первого подогрева выключается, наружный воздух подается сразу в оросительную камеру и порядок расчета изменяется:

1. По расчетным значениям температуры и энтальпии —кДж/кг определяется положение точки «НТ», соответствующее состоянию наружного воздуха.

2. По значениям расчетных параметров приточного воздуха (t_вптI и ), поступающего в обслуживаемое помещение I в теплый период года, определяется наh, d-диаграмме положение точки «ПТ1» и соответствующие ей влагосодержание d_пт и энтальпию h_птI.

3. В месте пересечения линий иопределяется положение состояния приточного воздуха, поступающего в помещение II (точка ПТП).

4. В месте пересечения линии и линии относительной влажностиразмещается точка «ОТ», соответствующая состоянию воздуха после оросительной камеры с энтальпией h_OT, кДж/кг и температурой t_от, °C.

5. По температуре и влагосодержанию d_пт определяется положение точки «ПТ», соответствующей состоянию воздуха после воздухоподогревателя второго подогрева и его энтальпию h_пт, кДж/кг. Таким образом, отрезок «НТ—ОТ» характеризует процесс осушки и охлаждения воздуха в оросительной камере. Отрезок «ОТ—ПТ» — процесс нагрева в воздухоподогревателе второго подогрева, «ПТ—ПТ1» — процесс нагрева воздуха в приточном вентиляторе, а «ПТ I—ПТП» — процесс нагрева воздуха в кондиционере-доводчике.

При работе указанной системы в рециркуляционном режиме добавляются следующие пункты расчета:

6. По заданному состоянию вытяжного воздуха ,определяется положение точки «УТ 1», соответствующей состоянию вытяжного воздуха, уходящего из помещения I и его влагосодержание d_yт, г/кг сухого воздуха и аналогично, для помещения II, по иположение точки «УТП».

7. По уравнениям смешения воздуха, отсасываемого из помещения I и помещения II, находят состояние смеси d_ут и t_yт.

8. С учетом нагрева воздуха в вытяжном вентиляторе на °С, определяется состояние вытяжного воздуха на выходе из него в месте пересечения линийи(точка РТ и энтальпия h_PT).

9. По уравнениям смешения наружного и рециркуляционного воздуха: иопределяется энтальпия h_CT кДж/кг и влагосодержание смеси — d_CT г/кг сухого воздуха:

10. В пересечении кривыхиразмещается точка «СТ», соответствующая состоянию смеси воздуха перед оросительной камерой. Таким образом, в теплый период года, при использовании, рециркуляции отрезок «СТ—ОТ» — соответствует процессу осушения и охлаждения смеси в оросительной камере. Как видно из рис. 3.2 применение рециркуляции снижает затраты холода на охлаждение и осушку воздуха в оросительной камере.

3.4. Определение потребности установок кондиционирования воздуха в теплоте и холоде

В холодный период года на процессы термовлажностной обработки воздуха затрачивается теплота в воздухонагревателях первого и второго подогревов и в кондиционерах-доводчиках.

Расход теплоты в подогревателях первого подогрева — Q_в1 зависит от принятой схемы СКВ и существенно изменяется при изменении текущих параметров наружного воздуха в холодный период года. В теплый период года Q_в1=0.

Расходы теплоты в подогревателях второго подогрева — Q_в2 кВт и в кондиционерах-доводчиках—Q_Д, кВт определяются уровнем и изменением расчетных параметров внутри помещений и принятой схемой СКВ, но остаются постоянными при всех изменениях текущих параметров наружного воздуха, как в холодный, так и в теплый периоды года.

Для получения расчетных зависимостей, определяющих расходы теплоты и холода при различных условиях работы СКВ, используют соотношения связывающие между собой значения влагосодержания — d г/кг сухого воздуха, температуры — t, °С и энтальпии h, кДж/кг, влажного воздуха

где c_cв—удельная теплоемкость сухого воздуха, кДж/(кг-К); r — скрытая теплота парообразования воды, кДж/кг; с_п — удельная теплоемкость водяного пара, кДж/(кг К).

При средних значениях температур и влагосодержания, наблюдаемых в процессах кондиционирования, принимают теплоемкости сухого воздуха и пара, среднее влагосодержание влажного воздуха и скрытую теплоту парообразования воды равными с_св= 1,005 кДж/(кг К), и c_п=l,8 кДж/(кг К), d_ср = 10,5 г/кг сухого воздуха, r = 2530 кДж/кг.

При этих условиях среднее значение удельной теплоемкости влажностного воздуха — с_вв кДж/кг можно определить как:

и выражение (3.10а) преобразуется к виду

Используя выражение (3.10б) и данные из построения процессов термовлажностной обработки воздуха на h, d-диаграмме (рис. 3.2) получены следующие соотношения для определения расходов теплоты и холода в элементах СКВ.

Расчетное количество теплоты Q_в1р, кВт, потребляемое воздухонагревателями первого подогрева при работе СКВ в холодный период года с использованием рециркуляции определится (из 3.11а) при использовании в качестве расчетных параметров группы «Б»

где — соответственно, массовые расходы воздуха подаваемого из кондиционера в помещения и поступающие в кондиционер с первой и второй рециркуляциями, кг/с;и—соответственно, коэффициенты, учитывающие: долю первой рециркуляции и долю второй рециркуляции в общей подаче воздуха в помещение;- расчетная температура наружного воздуха в холодный период по группе «Б», °С; t_кx, t_рх — соответственно, температуры воздуха на выходе из воздухоподогревателя первого подогрева в расчетном режиме и на выходе из вытяжного вентилятора, °С; — соответственно, расчетное влагосодержание наружного воздуха по параметрам группы «Б» и влагосодержание воздуха, уходящего из помещения, г/кг сухого воздуха.

При прямоточном режиме работы, когда уравнение (3.11а) преобразуется к виду

Из выражения (3.11а, б) следует, что расчетный расход теплоты, а следовательно и необходимая площадь поверхности нагрева ВП1 зависит от уровня расчетных параметров и степени использования рециркуляционного воздуха. Расчетный расход теплоты и необходимые размеры ВП1 требуются большими в регионах с более низкой расчетной температурой и более низким расчетным влагосодержанием наружного воздуха. При работе с рециркуляцией, они увеличиваются также, при снижении расчетных влагосодержания и температуры вытяжного воздуха, и при уменьшении доли рециркуляции.

Текущее потребление теплоты воздухоподогревателями первого подогрева — Q_B1, кВт, при изменении наружной температуры— t_H, °С и влагосодержания — d_H г/кг сухого воздуха определяется из выражения (3.12)

При прямоточном режиме работы (3.12а) преобразуется к виду

Затраты теплоты на воздухонагреватели второго подогрева — Q_в2, кВт не зависят от изменения текущих параметров наружного воздуха и определяются для холодного периода по выражению (3.13)

где t_{впx I} — температура приточного воздуха, поступающая в помещение, обслуживаемое центральным кондиционером без доводчика, °С; — подогрев воздуха в приточном вентиляторе, С.

Расход теплоты в кондиционере-доводчике в i-м помещении кВт не меняется при изменении параметров наружного воздуха и определяется по выражению (3.14)

где G_Bi — количество приточного воздуха, поступающего в i-e помещение, кг/с; t_впхi — температура приточного воздуха, поступающего в i-e помещение после кондиционера-доводчика, °С; d_пxi — расчетное влагосодержание приточного воздуха, поступающего в это помещение после кондиционера-доводчика, г/кг сухого воздуха; d_{пx I} — влагосодержание приточного воздуха, поступающего в помещение, обслуживаемое центральным кондиционером без доводчика, г/кг сухого воздуха.

Полный расход теплоты в СКВ —кВт при изменении t_K на, в холодный период года, подсчитывается по выражению (3.15)

где N_п — количество помещений оборудованных доводчиками.

В теплый период года, теплота в СКВ расходуется только в воздухоподогревателе второго подогрева и в кондиционерах-доводчиках. Расход теплоты на воздухонагреватель второго подогрева в теплый период года остается неизменным, при изменении параметров наружного воздуха

где G_вт — расход воздуха через кондиционер в теплый период года, кг/с; t_вптI — расчетная температура приточного воздуха поступающего в теплый период года в помещение, обслуживаемое центральным кондиционером без доводчика, °С. Расход теплоты в кондиционерах-доводчиках в теплый период , кВт, определяется по выражению (3.14) при подстановки в него параметровподсчитанных для расчетных условий теплого периода.

Полный расход теплоты в СКВ — , кВт в теплый период года

Расход холода в теплый период года — Q_x, кВт, на охлаждение воды в оросительной камере при изменениях температуры— t_н,°С и влагосодержания — d_H, г/кг сухого воздуха

где - коэффициент учитывающий долю рециркуляционного воздуха, поступающего в камеру орошения в летний период года; G_PT — количество рециркуляционного воздуха, поступающего в камеру орошения, кг/с; t_рт и t_от — соответственно, температуры на выходе из вытяжного вентилятора и из камеры орошения в летний период, °С; d_пт и d_yт— соответственно, влагосодержание воздуха поступающего и уходящего из обслуживаемого помещения, г/кг сухого воздуха.

В воздухоподогревателе первого подогрева максимальный расход теплоты — Q_в1р, кВт, соответствует расчетным наружным условиям . При повышении наружной температуры и неизменном влагосодержании расход теплоты — Q_в1, кВт на этот воздухоподогреватель снижается (кривая 3 на рис. 3.3). Вместе с тем, при любом фиксированном значении температуры наружного воздуха — t_н, Q_вl снижается при увеличении относительной влажности — достигая минимального значения при(кривая 4 на рис. 3.3). При достижении энтальпии наружного воздуха —h_н значения равного подогрев воздуха в воздухоподогревателе первого подогрева прекращается и0

В теплый период года на процессы термовлажностной обработки воздуха затрачивается теплота в воздухоподогревателе второго подогрева и в кондиционерах-доводчиках. Эти расходы остаются неизменными при изменениях параметров наружного воздуха.

Одновременно, на процесс охлаждения циркулирующей в оросительной камере воды, расходуется холод от холодильной установки. Расход холода максимален — Q_хр, кВт, при расчетных наружных условиях

При снижении наружной температуры, снижается и расход холода — Q_x. Однако, при любом фиксированном значении температуры наружного воздуха — t_н, °С, потребление холода не остается постоянным, а возрастает при повышении влагосодержания воздуха и уменьшается при его понижении.

На рис. 3.3 приведены графики расхода холода и теплоты в СКВ при изменении температуры и влажности наружного воздуха.

В холодный период года, в зависимости от уровня требований к климату обслуживаемых помещений, суммарный расход теплоты —максимален при расчетных параметрах наружного воздуха. При сохранении расчетной величины влагосодержанияи повышении температуры наружного воздуха, поступающего в СКВ, расход теплоты снижается (кривая 1 на рис. 3.3) достигая минимального значения при повышении tu до уровня t_KX. (Численое значение величины t_KX определяется в точке с энтальпией h_ox и расчетным влагосодержанием —)

В то же время при дальнейшем повышении температуры наружного воздуха

Для любого фиксированного значения t_н суммарный расход теплоты на СКВ снижается и при повышении относительной влажности воздуха, достигая минимальной величины при (кривая 2 на рис. 3.3).

При постоянной относительной влажности и повышении температуры наружного воздуха подача теплоты в воздухоподогреватель первого подогрева прекращается при. Приэтой величине энтальпии будет соответствовать температураt_ox. При дальнейшем повышении энтальпии наружного воздуха, а следовательно и соответствующих их температур, расход теплоты в СКВ остается постоянным.

В теплый период года расходуется постоянное количество теплоты только на воздухоподогреватель второго подогрева (кривая 5) и на кондиционеры-доводчики (кривая 6 на рис. 3.3). В нерабочее время холодного периода года, камеры увлажнения, воздухоподогреватель второго подогрева и кондиционеры-доводчики выключаются из работы, а в воздухонагревателе первого подогрева воздух нагревается только до t_В^д. Годовой график расхода теплоты по продолжительности стояния температур наружного воздуха строится аналогично построению этих графиков для систем отопления [I].

3.5. Методика расчета и подбора основных элементов установок кондиционирования воздуха

Промышленные кондиционеры разнообразных типоразмеров обычно комплектуются из набора типовых элементов, включающих в свой состав: воздухонагреватели, камеры орошения, блоки тепломассообмена, вентиляторы, воздушные фильтры, вспомогательное оборудование.

В этих условиях, тепловой расчет каждого из элементов заключается в подборе необходимого количества и типоразмеров базовых элементов определенной конструкции, обеспечивающих подачу в помещение расчетного количества воздуха требуемых параметров. Одновременно по результатам теплового расчета должны быть выявлены необходимые входные и выходные параметры, а также количества энергоносителей (пар, горячая и холодная вода, электроэнергия, холод), подводимых к элементам кондиционера от внешних источников.

Воздухонагреватели любого кондиционера предназначены для подогрева воздуха и комплектуются из необходимого количества базовых теплообменников. Базовый теплообменник представляет собой секцию скомплектованную из одного или двух рядов стальных оребренных труб диаметром 22х2 мм. Внутри труб, совершая 4—8 ходов, проходит горячая вода с температурой до 180°С или пар с давлением до 0,6 МПа. Снаружи трубки поперечно омываются потоком нагреваемого воздуха. Тепловой расчет воздухоподогревателя проводится аналогично приведенному в 2.3 расчету паровых и водяных калориферов.

Оросительные камеры представляют собой устройства, в которых происходит термовлажностная обработка воздуха мелко распыленной водой для достижения им необходимых значений температуры и влагосодержания. Распыление воды осуществляется установленными в камере орошения форсунками.

Режимы работы оросительной камеры в теплый и холодный периоды различны.

В теплый период года в камере, при орошении теплого воздуха холодной водой, протекает политропный процесс (от h_CT до h_от) одновременного охлаждения (от t_ст до t_от) и осушки (от d_CT до d_пт) воздуха. Охлаждающая вода при этом нагревается (от ), а ее количество увеличивается из-за конденсации водяных паров из воздуха.

В холодный период года в камере орошения протекает изоэнтальпийный процесс , в ходе которого воздух одновременно охлаждается (отt_K до t_оx) и увлажняется (от d_c1 до d_пx). Масса охлаждающей воды из-за частичного испарения сокращается, а ее температура увеличивается незначительно.

В качестве величины характеризующей эффективность тепло- и массообмена в политропных процессах используется универсальный коэффициент эффективности Е, пригодный для расчета летних и зимних процессов обработки воздуха в форсуночных камерах

где t₁ и t₀ — соответственно, температуры воздуха на входе и выходе из оросительной камеры, °С (летом: );t_1м и t_ом — соответственно, температуры мокрого термометра для состояния воздуха на входе и выходе из оросительной камеры, °С. Численное значение t_1м и tом можно определить по h, d-диаграмме в точках пересечения кривой соответственно, с линиями энтальпий воздуха на входе и выходе из оросительной камеры.

При изоэнтальпийных процессах и выражение (3.19) принимает следующий вид

Введя понятия: коэффициент орошения представляющих собой отношения массы воды W, кг и воздуха G_Bl, кг, проходящих через оросительную камеру и приведенный коэффициент эффективности — а, во ВНИИКондиционер экспериментально получены соотношения: (3.21) и (3.22) для вычисления энтальпий и температур воздуха после оросительной камеры при политропном процессе:

где — начальная температура воды, выходящей из форсунок, С;h_вн—энтальпия воздуха при кДж/кг.

Кроме того, предложены осредненные зависимости (3.23) и (3.24) для камер орошения:

Для удобства пользования уравнениями (3.23) и (3.24) их можно представить графически (рис. 3.4).

До проведения теплового расчета оросительной камеры из построения процессов обработки воздуха (рис. 3.2) известны: массовый — G_в1 или объемный L_в1 расход воздуха, поступающего в камеру; его параметры на выходе (h_от, d_пт) и входе (h_ст, d_c) из нее, а также количество и тип форсунок.

По результатам расчета должен быть определен необходимый расход охлаждающей воды—W, а также необходимое значение ее температуры ₁ и давления р₁ перед форсунками.

Для политропного процесса (летний период), расчет оросительной камеры проводят по следующим этапам:

1. По заданному расходу воздуха G_B1 кг/с и его параметрам на входе в камеру h_CT, кДж/кг и d_CT г/кг. с. в. выбирают типоразмер кондиционера, поперечное сечение камеры — F_k, м² и число форсунок — шт, в ней [2, 3].

2. Задаются значением температуры воды перед форсункой — и находят из h, d-диаграммы энтальпию воздуха —h_вн, кДж/кг, при

6. вычисляют значение приведенного коэффициента эффективности— а из выражения (3.21).

4. По графику (рис. 3.4), используя вычисленное значение а, находят коэффициент орошения воздуха B = W/G_B1, кг/кг, и коэффициент эффективности тепло- и массообмена в политропическом процессе Е_а.

5. По уравнению (3.22) определяют значение и если оно совпадает с ранее принятым, то расчет продолжается дальше, а если совпадения нет, то задаются новым значениеми повторяют расчет с пункта 2 до совпадения заданного и вычисленного значения

6. Определяют расход воды через все форсунки камеры орошения

7. Находят производительность одной форсунки

8. По эмпирическим зависимостям [2, 3] находят необходимую величину давления воды перед форсункой, которое обеспечит требуемую ее производительность.

9. Определяют, из теплового баланса камеры, конечную температуру воды —

10. Расход холодной воды—W_x для отвода теплоты от воды — W, нагревшейся в камере орошения определяют по уравнению

где — температура охлажденной воды после испарителя холодильной установки, С.

11. Количество холода от холодильной установки

При расчете камеры орошения на зимний режим (изоэнтальпийный процесс) в пункте 4 вычисляют коэффициент эффективности по уравнению 3.20 и затем по графику находят коэффициент орошения В и далее W, g_ф, и т. д.

Блоки тепломассообмена применяются в кондиционерах для охлаждения воздуха. Это поверхностные аппараты комплектуемые из стандартных секций базовых теплообменников. Работая на охлажденной воде или другом хладоносителе, они позволяют охлаждать воздух без изменения его влагосодержания. В ряде случаев к блокам тепломассообмена добавляется дополнительная форсуночная камера, работающая на рециркуляционной воде.

Расчет охлаждения в поверхностной части блоков производится, так же как и расчет воздухонагревателей, а процессы осушки и увлажнения в форсуночной камере — так же как в оросительной камере. Зимой, поверхностная часть блоков используется в качестве воздухонагревателей.

Воздушные фильтры предназначены для очистки наружного и рециркуляционного воздуха от пыли. В СКВ применяются сухие, а также сетчатые самоочищающиеся масляные фильтры. Работу фильтров характеризуют: эффективность (степень очистки); удельная воздушная нагрузка, м³/(ч м²); аэродинамическое сопротивление, Па; расход электроэнергии на 1000 м³ воздуха, кВт ч; стоимость очистки 1000 м³ воздуха.

Для сухих фильтров важным показателем является их пылеемкость — количество пыли, которое при осаждении в фильтре повышает его сопротивление до заданного (предельного) значения. Они могут применяться практически во всех СКВ.

Масляные фильтры из-за выноса паров масла в воздушный тракт СКВ имеют ограниченное применение, как по требованиям качества воздуха, так и по пожаробезопасности.

Воздушные сухие фильтры в основном подбираются из стандартных по характеристикам, которые изложены выше. Исходными величинами для подбора фильтров являются: расход воздуха, среднегодовая и максимальная краткосрочная запыленности, допустимое аэродинамическое сопротивление.

Коэффициент эффективности очистки воздуха

где С₂ и С₁ — концентрация пыли до фильтра и после него, мг/м³ и принимают

Необходимая площадь фронтального сечения фильтра для прохода воздуха, м²

где w — удельная нагрузка на фронтальное сечение фильтра, м³/(м² ч).

Вентиляторные агрегаты предназначены для перемещения воздуха в центральных кондиционерах и коммуникациях к обслуживаемым помещениям.

Выбор вентиляторов производится по их расчетным характеристикам, включающим расход воздуха и развиваемое давление на преодоление аэродинамического сопротивления кондиционера и сети воздуховодов.

Вентиляторные агрегаты, для уменьшения создаваемого ими шума, устанавливаются на виброизолирующее основание.

Для определения мощности на валу электродвигателя вентиляторного агрегата — N, кВт, используется соотношение:

где р — расчетное давление создаваемое вентилятором, Па; L — расход воздуха, лг/с; — кпд вентилятора;— кпд передачи.

3.6. Бескомпрессорные двухступенчатые системы кондиционирования воздуха

В летний период системы кондиционирования, для обеспечения необходимых параметров воздуха в промышленных помещениях расходуют холод поступающий от специальных холодильных станций (центрах).

Холод в этих центрах, как правило, вырабатывают с использованием компрессионных холодильных машин, на привод которых расходуется значительное количество электроэнергии.

Потребление электроэнергии, а следовательно и эксплуатационные расходы СКВ можно существенно сократить при применении бескомпрессорных, двухступенчатых систем кондиционирования воздуха (БСКВ), разработанных ЦНИИЭП инженерного оборудования [6].

Эти системы (рис. 3.5) могут обеспечивать в летний период требуемые (или близкие к ним) параметры воздушной, среды производственных помещений, без затрат холода от холодильных центров.

Как видно из схемы, БСКВ состоит из двух самостоятельных кондиционеров, имеющих совмещенную систему водяного охлаждения. Первый из них — «3» (зимний) представляет собой обычный кондиционер, (аналогичный представленому на рис. 3.1), в котором дополнительно установлен предвключенный поверхностный теплообменник-охладитель-4 и дополнительная оросительная камера — 5 д. Кроме того, в этом кондиционере не используется для охлаждения воды холодильная установка.

Второй кондиционер — «Л» (летний) смонтирован по упрощенной схеме и включает в свой состав только воздухозаборное устройство, фильтр, приточный вентилятор, предвключенный и основной поверхностные теплообменники-охладители. Каждый из кондиционеров может работать, как по прямоточной схеме, так и с использованием рециркуляции воздуха помещения.

В холодный и переходный периоды года кондиционер «Л» не работает, кондиционер «3» обеспечивает необходимую обработку и подачу в помещение наружного и рециркуляционного воздуха при выключенных предвключенном теплообменнике — охладителе — 4 и дополнительной камере орошения — 5 д.

В теплый период года приточный вентилятор — 8 л кондиционера «Л» забирает наружный воздух и очищает его в фильтре — 2 л, а затем подает в обслуживаемое помещение, предварительно охладив в предвключенном — 4 л и основном — 9 л поверхностных теплообменниках охладителях. Так как охлаждение происходит в поверхностных аппаратах, то влагосодержание воздуха, поступающего в помещение, остается равным влагосодержанию наружного или смеси наружного и рециркуляционного. Поэтому, использование БСКВ возможно только в тех регионах, где влагосодержание наружного воздуха близко к необходимому влагосодержанию воздуха внутри помещения.

Обычно это условие выполняется только в тех регионах, где при расчетной летней температуре наружного воздуха энтальпия и относительная влажность воздуха не превышает, соответственно,кДж/кг;а температура точки росы

В теплый период года работает и кондиционер «3», выполняя роль охлаждающего элемента, системы водяного охлаждения кондиционера «Л».

При этом в кондиционер «3» поступает пониженное количество наружного и рециркуляционного воздуха, а воздухонагреватели первого — 3 и второго — 7 подогрева отключаются по воде и по воздуху, обработка воздуха производится i только в предвключенном поверхностном охладителе— 4, а также в основной — 5 и дополнительной — 5д оросительных камерах. Весь воздух прошедший обработку вновь выбрасывается в атмосферу.

Совместная работа кондиционеров «3» и «Л» в летний период осуществляется следующим образом.

Теплота, отобранная от воздуха в теплообменнике — 4 л, кондиционера «Л» циркулирующей водой, переносится в дополнительную оросительную камеру 5д, и в ней передается потоку воздуха кондиционера «3», а затем выбрасывается в атмосферу. Теплота, отобранная у воздуха в теплообменнике—9л кондиционера «Л», переносится водой в основную оросительную камеру бои также передается потоку воздуха кондиционера «3», а затем выбрасывается в атмосферу.

Дополнительная оросительная камера выполняет роль теплообменника-утилизатора, осуществляющего полное использование охладительного потенциала воздуха, проходящего через кондиционер «3». В ней процесс охлаждения воды протекает при взаимодействии с воздухом, имеющим значение относительной влажности близкое к 100%. Дополнительное количество холода полученное в ней позволяет охладить дополнительное количество воды, но температура этой охлажденной воды выше, чем. температура воды после основной оросительной камеры. Поэтому поток воды после дополнительной оросительной камеры используется для предварительного охлаждения воздуха в теплообменниках охладителях 4 и 4л.

За счет предварительного охлаждения воздуха в охладителе 4 интенсифицируется процесс охлаждения в оросительной «эмере 5 о, что позволяет -получать на выходе из нее воду более низкой температуры.

Предварительное охлаждение воздуха в теплообменнике 4 л позволяет снизить потребность в холоде получаемой от основной оросительной камеры, а, следовательно, снизить количество воздуха, проходящего через кондиционер «3».

Таким образом, наличие в системе двух самостоятельных контуров, позволяет увеличить количество циркулирующей воды, снизить необходимую степень ее нагрева в поверхностных охладителях, сократить расход воздуха через кондиционер «3» и потребление электроэнергии его вентилятором.

По сравнению с СКВ, оснащенными холодильными компрессорными установками, системы БСКВ требуют меньших приведенных затрат и, как результат, использование их может оказаться в ряде регионов экономически целесообразным.

3.7. Использование аккумуляторов теплоты и холода в системах кондиционирования воздуха

Потребление теплоты и холода в процессах обработки воздуха в СКВ не остается постоянным в течение суток и рабочих смен. Оно меняется, как из-за постоянного изменения параметров наружного воздуха, так и из-за изменения режимов работы технологических аппаратов и величин тепло- и влаговыделений, поступающих в помещение. В тоже время, мощность установки для производства теплоты и холода, диаметры трубопроводов и производительность насосов, транспортирующих энергоносители от этих установок к СКВ и т. д., определяются по величине максимального пикового потребления теплоты и холода.

С целью снижения расчетной мощности указанных установок, насосов и диаметров трубопроводов, а также, с целью использования для их работы большей доли электроэнергии в ночное время по дешевому тарифу в СКВ целесообразно применять специальные энергохранилища для аккумуляции теплоты и холода.

В качестве энергохранилищ используются: водяные резервуары, подземные вентиляционные каналы, аккумуляторы теплоты и холода с фазовыми переходами рабочих веществ (АФП).

Водяные резервуары, как правило в виде вертикальных цилиндров, работают совместно с холодильной установкой (аккумулятор холода) или с теплогенерирующей установкой (аккумулятор теплоты). Установка для производства холода работает непрерывно с среднесуточной часовой холодо-про-изводительностью. В часы, снижения потребления холодной воды, в СКВ (обычно это ночные часы) ее избыток снизу поступает в аккумулятор, вытесняя из него вверх нагретую после камеры орошения воду. В часы пикового потребления холодной воды, в СКВ поступает вся вода от равномерно работающей холодильной установки и вода запасенная в аккумуляторе.

Аналогично работает и аккумулятор теплоты.

Для предотвращения изменения температуры охлаждающей воды, за счет ее перемешивания с теплой, резервуары разбивают на отсеки.

Объем резервуара зависит от скорости опорожнения и продолжительности его работы.

Для минимизации пиковых нагрузок на холодильную машину необходимо знать динамические характеристики резервуара (определяемую количеством отсеков и скоростью их опорожнения) и уметь прогнозировать ежедневную пиковую нагрузку.

Довольно простой и эффективный метод определения пиковой нагрузки — использование «взвешенных средних величин» [6]. Взвешенная средняя величина—это величина в движении; она зависит от заранее собранных данных о прошлой работе. Сюда относится информация о последней пиковой нагрузке, последней взвешенной средней пиковой нагрузке, времени появления пиковой нагрузки и времени появления взвешенной пиковой нагрузки. Последняя пиковая нагрузка приведет к изменению взвешенной пиковой нагрузки на данную величину веса:

где — обозначенный вес;— соответственно, новая и старая взвешенная пиковая нагрузка; Q_пн —пиковая нагрузка в настоящий момент; Т — время появления соответствующих пиковых нагрузок.

Взвешенная пиковая нагрузка Q_впн и взвешенное время Т_впн изменяются ежедневно и будут различными в зависимости от сезона года. Один необычно высокий или низкий период повлияет на среднюю взвешенную величину так сильно, как это позволит весовой коэффициент. Если в самом начале дня такая информация имеется, то затем надо определить время начала опорожнения резервуара.

Продолжительность и скорость опорожнения резервуара определяют на основании заранее принятого количества часов эксплуатации здания.

Когда нагрузка здания равна взвешенной пиковой нагрузке Q_впн, минус объем поставки из резервуара Q_p, начинает работать хранилище. По мере определения времени начала и скорости опорожнения объем поставки из резервуара принимается постоянным. Однако в связи с тем, что частично принимаемое решение направлено на достижение минимума пиковой потребности, необходимо управлять работой холодильной установки и резервуара так, чтобы к концу дня в нем не осталось избытков холодной воды. Это достигается изменением скорости его опорожнения.

В подземных вентиляционных каналах, используемых в качестве аккумуляторов холода, размещают неподвижные легкообтекаемые насадки из твердых материалов с большой теплоемкостью. В летний период, приточный наружный воздух перед поступлением в СКВ круглосуточно проходит через каналы.

Ночью холодный воздух охлаждает стенки канала и насадку, а днем, более теплый воздух, соприкасаясь с ними, охлаждается сам.

Подземные вентиляционные каналы позволяют снизить температуру приточного воздуха в дневное время по сравнению с температурой наружного воздуха за счет уменьшения средней за сутки температуры воздуха и амплитуды ее колебанияПонижениепроисходит в результате теплооомена с окружающим грунтом, имеющим среднюю за сутки температуру ниже среднесуточной температуры наружного воздуха, а уменьшение амплитуды колебании температуры воздуха обусловлено воздействием теплоустойчивости грунта, обрамляющего стенки канала, и насадки, Благодаря теплоустойчивости грунта и элементов насадки сохраняется относительное постоянство температуры стенок канала и элементов насадки в условиях суточных колебаний температуры воздуха проходящего по каналу. Амплитуда колебаний температуры воздуха сглаживается по мере движения воздуха по каналу. В насадках возможность охлаждения воздуха ограничивается суточной амплитудой колебания температуры наружного воздухав каналах же дополнительно снижается средняя за сутки температура наружного воздуха

Расчет охлаждения приточного воздуха в подземном канале с насадкой и подбор его производят в следующем порядке [6]:

1. Принимают предполагаемое охлаждение приточного воздуха в каналах с насадками

2. По принятой величине и h, d-диаграмме строят процессы охлаждения приточного воздуха в подземном канале с насадкой и последующей адиабатической обработки его в камере орошения и определяют расчетное количество приточного воздуха L м³/ч.

3. Подбирают по таблице [6] охлаждающую способность насадки ее длинуl_н. м., скорость движения воздуха перед насадкой w_н, м/с; размеры элементов насадки d_н, м; аэродинамическое сопротивление Па насадки длиной в 1 м.

4. Определяют площадь поперечного сечения насадки F_H, м², соответствующую расчетному количеству приточного воздуха

5. Назначают конструктивные размеры насадки (высоту и ширину) м.

6. Вычисляют аэродинамическое сопротивление насадки Па.

7. Определяют желаемое снижение температуры приточного воздуха в канале

8. Выявляют остаточную амплитуду температуры наружного воздуха, как разность между расчетной амплитудой колебаний температуры наружного воздухаи величиной снижения температуры приточного воздуха в насадке

9. Задаются предварительной величиной снижения температуры приточного воздуха в канале за счет уменьшения среднесуточной ее температуры

10. По и по расчетному количеству воздуха по таблице [6] выбирают канал соответствующего сечения, длины и скорость движения воздуха, а также показатель затухания температурыприточного воздуха в канале длиной 1 м.

11. Определяют действительную величину снижения среднесуточной температуры приточного воздуха

12. Находят амплитуду колебаний температуры приточного воздуха в конце канала длиной l, (м)

.13. Определяют снижение температуры приточного воздуха в канале при сглаживании амплитуды ее колебания

14. Вычисляют общую величину снижения температуры воздуха в канале от уменьшения среднесуточной температуры воздуха и сглаживания амплитуды ее колебания

15. Сопоставляют величинус величиной снижения температуры приточого воздуха в каналеесли при этом окажется, что, то расчет канала можно считать законченным, а еслито необходимо подобрать другой, более длинный канал.

16. Определяют действительное полное снижение температуры приточного воздуха в канале с насадкой,

17. Вычисляют аэродинамическое сопротивление движению воздуха в канале

Аккумуляторы теплоты и холода с фазовыми переходами рабочих веществ (АФП), использующие скрытую теплоту плавления и кристаллизации, обладают большой энергоемкостью и изотермичностью процессов нагрева и охлаждения.

В качестве холодохранилища могут применяться льдоаккумуляторы [6]. Холодильная машина производит лед в ночное время, когда ее нагрузка снижается. Накопленный лед плавится в течение дня, и полученная холодная вода используется для охлаждения в системах кондиционирования воздуха. Льдоаккумуляторы занимают меньший объем по сравнению с водяными при той же холодильной мощности, так как используется дополнительно теплота плавления льда. Важным вопросом проектирования аккумуляторных установок является выбор оптимального соотношения установленной мощности льдогенератора и холодильной машины. Эта величина зависит от расчетной нагрузки системы кондиционирования воздуха Q_x продолжительности работы системы холодоснабжения в дневное время в основном режиме n₀ и в ночное время в режиме аккумуляции n_а, отношения расчетных нагрузок системы холодоснабжения в этих режимах , аккумулирующей способности бака-аккумулятора Q_a. Связь указанных параметров можно описать системой уравнений:

Уравнения показывают, что расчетная потребность в холоде СКВ обеспечивается в периоды работы установки в основном режиме и в режиме разрядки аккумулятора в дневное время, а аккумуляция энергии — при генерации льда в ночное время.

Решение этой системы уравнений позволяет определить оптимальное соотношение мощности холодильной машины и льдогенератора.

Конструкции аккумуляторов теплоты и холода с фазовым переходом других рабочих веществ (АФП) отличаются в основном формой контейнеров (пластины, продольно- и поперечноомываемые цилиндры и даже шары).

Скорость движения воздуха между контейнерами следует принимать 4—7 м/с. В качестве материала оболочки контейнера можно использовать металл, пластмассы, полиэтиленовую пленку, керамику, стекло.

Наиболее ответственной задачей при проектировании является выбор аккумулирующих веществ. Это могут быть органические (различные кристаллогидраты солей и их смеси) и органические вещества (парафины, органические кислоты и пр.). Существенное достоинство органических веществ — сохранение гомогенности в процессе циклов плавления,— затвердевания, недостатки — малое количество теплоты фазового перехода и низкая теплопроводность, возгораемость, токсичность. Преимущества неорганических веществ — большое количество теплоты фазового перехода, малая стоимость, доступность, недостатки —• расслоение состава на компоненты и переохлаждение расплава, предшествующее его кристаллизации и способное достичь 10—15°С и более.

Методы расчета различных АФП изложены в [6].

ЛИТЕРАТУРА

1. Борисов Б. Г. Отопление промышленных предприятий/Под ред. В. Н. Папушкина. М.: Изд-во МЭИ, 1992. 52 с.

2. Голубков Б. Н., Пятачков Б. И., Романова Т. М. Кондиционирование воздуха, отопление и вентиляция: Учебник для вузов. М.: Энерго-издат, 1982. 232 с, ил.

3. Голубков Б. Н., Романова Т. М., Гусев В. А. Проектирование и эксплуатация установок кондиционирования воздуха и отопления. Учебное пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1988. 190 с. ил.

4. Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. Учебник для вузов. 5-е изд. перераб. М.: Эиергоиздат, 1982. 368 с: ил.

5. Теплоэнергетика и теплотехника: Общие вопросы: Справочник/Под общ. ред. чл.-корр. АН СССР В. А. Григорьева, В. М. Зорина. 2-е изд., перераб. М.: Энергоатомиздат, 1987. 456 с: ил. (Теплоэнергетика и теплотехника; Кн. 1).

6. Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха: Справ. пособие/Л. Д. Богуславский, В. И. Лив-чак, В. П. Титов и др. Под ред. Л. Д. Богуславского и В. И. Ливчака. М.: Стройиздат, 1990. 624 с, ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Введение.................................................................................................................

2. Расчетные параметры воздуха внутри и снаружи отапливаемых помещений.......................................................................................................................

2.1 Параметры воздуха внутри помещений............................................................

2.2. Расчетные параметры наружного воздуха.......................................................

3. Определение расхода тепла на отопление помещений......................................

3.1. Теплопотери через ограждающие конструкции помещения..........................

3.2. Расход тепла на подогрев холодного наружного воздуха инфильтрующегося в помещение..................................................................................

3.3.Тепловыделения, поступающие в помещение от людей, электроосветительных приборов, производственных аппаратов двигателей и других элементов.............................................................................................................

З.4.Тепловой баланс помещений и расход теплоты на их отопление..................

4.Системы централизованного отопления промышленных зданий.....................

4.1. Общие положения..............................................................................................

4.2.Системы воздушного отопления.......................................................................

4.3.Системы водяного отопления............................................................................

4.4.Системы парового отопления............................................................................

5. Заключение............................................................................................................

Приложение...............................................................................................................

Библиографический список.....................................................................................