Лекция №7

Лекция №7 Расчеты СКВ, использующие систему холодоснабжения

Расчеты систем кондиционирования воздуха проводят в определенной последовательности.

1. Определяют нормированные параметры воздуха в помещении – температуру воздуха и относительную влажность соответственно для теплого tвт, оС, вт , % и холодного tвх, оС, вх , % периодов года.

2. Находят нормированные параметры воздуха для той климатической зоны, где расположено проектируемое помещение – температуру воздуха, энтальпию и скорость ветра соответственно для теплого tнт, оС, iнт, кДж/кг,нт, м/с и холодного tнх, оС, iнх, кДж/кг, нх, м/с периодов года.

3. Разрабатывают расчетную схему системы кондиционирования воздуха, за тем по движению обрабатываемого воздуха наносят точки состояния воздуха на схему (см. рис. 9.1).

Рис. 9.1.

Расчетная схема полной СКВ.1 – помещение; 2 – вытяжной вентилятор; 3 – кондиционер; 4 – вентилятор кондиционера; 5 – рециркуляционный воздуховод; 6 – воздуховод-байпас; I калор. – воздухоподогреватель первого подогрева воздуха; II калор. – воздухоподогреватель второго подогрева (доводочный калорифер); ок – камера орошения.

На расчетной схеме, рис. 9.1, буквами показаны параметры воздуха по ходу его движения через кондиционер 3 в помещение 1. Здесь «Н» - параметры воздуха на входе в кондиционер [tн, оС, iн, кДж/кг, в, %, dн, г/кг], «Р» - параметры воздуха на выходе из воздуховода рециркуляцион-ного воздуха [tв’, оС, iв’, кДж/кг, в’, %, dв’, г/кг], «С» - параметры воздуха после смешения наружного воздуха с рециркулируемым из помещения, «К» - параметры воздуха после нагрева его в воздухоподогревателе перво-го подогрева (включается только только в холодный период года) [tк, оС, iк, кДж/кг, к, %, dк, г/кг], «О» - параметры воздуха после тепловлажностной обработки в камере

орошения или воздухоохладителя [tо, оС, iо, кДж/кг, о, %, dо, г/кг], «С’» - параметры воздуха после смешения воздуха после тепловлажностной обработки в камере орошения или воздухоохладителя и воздуха из байпасного воздуховода с параметрами «Р» [tс’, оС, iс’, кДж/кг, с’, %, dс’, г/кг], «Р» - параметры воздуха на выходе из воздуховода-байпаса [tв’, оС, iв’, кДж/кг, в’, %, dв’, г/кг], «П» - параметры воздуха на входе в помещение (только в теплый период года) [tп, оС, iп, кДж/кг, п, %, dп, г/кг], «П’» - параметры воздуха после нагрева его в воздухоподогревателе второго подогрева (доводочном калорифере) [tп’, оС, iп’, кДж/кг, п’, %, dп’, г/кг], «В» - параметры воздуха внутри помещения [tв, оС, iв, кДж/кг, в, %, dв, г/кг].

Работает полная схема СКВ, представленная на рис. 9.1, следующим образом. Наружный воздух с параметрами «Н» и расходом Lн, кг/с, смешивается в специальной камере с рециркуляционным воздухом (параметры «Р» и расходом Lр), в результате приобретает параметры «С» и в холодный период года подается в воздухоподогреватель первого подогрева (в теплый период года он выключен). После воздухоподогревателя первого подогрева воздух приобретает параметры «К» и попадает в камеру орошения, в которой подвергается тепловлажностной обработке и на выходе из нее приобретает параметры «О». Далее происходит смешение двух потоков воздуха, один из которых имеет параметры «О», другой – параметры «Б» с расходом Lб. В результате формируется поток воздуха с параметрами «С’», который попадает в воздухоподогреватель второго подогрева и приобретает параметры «П». Проходя через воздуховод, расположенный вне помещения, в теплый период года воздух нагревается и приобретает параметры «П’» и подается в помещение, где смешивается с воздухом внутри помещения и, либо восполняя дефицит теплоты и влаги, либо ликвидируя избыток теплоты и влаги в помещении, поддерживает параметры воздуха «В».

4. Производят графо-аналитический расчет СКВ с использованием «i, d» - диаграммы с целью нахождения: для теплого периода - года потребного расхода воздуха, Gв, кг/с (Lв, м3/ч), теплопроизводительности воздухоподогревателя второго подогрева Q2т, кДж/кг, потребной холодопроизводительности камеры орошения (или поверхностного воздухоохла-дителя) Qок, кДж/кг, расходы рециркуляционного Gр, кг/с и байпасного Gб, кг/с воздуха; для холодного периода года при известном из расчетов в теплый период года суммарном расходе воздуха теплопроизводительности воздухоподогревателей первого Q1х, кДж/кг и второго подогрева Q2х, кДж/кг, расход воды из камеры орошения на увлажнение воздуха Wор, кг/с.

5. На основании проведенных расчетов и полученных данных производят выбор типа серийного кондиционера и комплектующего к нему (воздухоподогревателей, камеры орошения (воздухоохладителя), вспомогательного оборудования) оборудования. Так как номенклатурный ряд кондиционеров и основного оборудования к ним не всегда удовлетворяет рассчитанным параметрам, то выбирают из таблиц ближайший к рассчитанному с некоторым превышением параметров.

6.Производят поверочные тепловые и гидравлические расчеты выбран-

ных воздухоподогревателей, камеры орошения (при этом определяют величину температуры воды tвод. ок, оС, подаваемой в камеру орошения).

7.Если есть необходимость, производят гидравлический расчет сети воздуховодов в помещении с целью установления правильности выбора параметров выбранного вентилятора у кондиционера.

Расчет процессов обработки воздуха в центральных СКВ

Для охлаждения и осушения воздуха необходимо, чтобы температура разбрызгиваемой воды была ниже температуры точки росы обрабатываемого воздуха. В отдельных случаях возможно использование адиабатического процесса испарения воды в оросительной камере.

Схемы обработки воздуха при охлаждении и осушении в зависимости от конкpeтныx условий могут быть как прямоточные, так и с применением рециркуляции. Прямоточные схемы обычно применяют в тех случаях, когда по условииям запыленности или загазованности использовать рециркуляционный воздух не допускается и кондиционеры ра6отают только на наружном воздухе.

Применять рециркуляцию в летнее время экономически целесообразно вследствие того, что тепло- и влагосодержание рециркуляционного воздуха ниже, чем у наружного воздуха. Поэтому сокращается расход холода для обработки воздуха. Наружный воздух забирается в количестве, соответствующем требованиям санитарных норм. Таким образом, если нет указанных выше причин, по которым исполъзование рециркуляционного воздуха не допускается, следует отдавать предпочтение схемам обработки воздуха с рециркуляцией.

При построении процессов на «i, d» - диаграмме задаются допустимой (рабочей) разностью температур tр приточного воздуха и воздуха в помещении. Рабочую разность температур выбирают исходя из принятого способа распределения воздуха, а также в зависимости от высоты помещения.

Для торговых залов предприятий общественного питания tр = 4 10 оС. Для производственных помещений при подаче воздуха в рабочую зонуtр = 6 9 оС, а при подаче воздуха под потолком допустимая разность температур может быть увеличена до 12 – 14 оС (меньшие значения соответствуют помещениям высотой до 3 м).

Схема обработки воздуха в прямоточной СКВ в теплый период года.

Исходными данными для построения процесса кондиционирования воздуха на «i, d» - диаграмме обычно являются расчетные параметры наружного воздуха в летнее время tн С и н %, заданные параметры внутреннего воздуха tв С и в % и величина углового коэффициента луча процесса в помещении п кДж/кг, вычисленная на основании известных количеств тепла и влаги, выделяющихся в помещении.

На рис. 9.2. изображена принципиальная расчетная cxемa устройства

прямоточной системы кондиционирования воздуха. Согласно этой схеме, наружный воздух в количестве Lо, кг/с поступает в оросительную камеру, в которой разбрызгивается охлажденная вода, имеющая температуру ниже температуры точки росы.

При контакте воздуха с капельками воды он охлаждается и осушается, приобретая в конце оросительной камеры заданное влагосодержание при насыщении, обычно равном 95 %. Так как при этом температура воздуха становится ниже необходимой температуры приточного воздуха, то для доведения да указанной температуры воздух после оросительной камеры направляется в калорифер второго подогрева, в котором он .нагревается до заданной температуры выхода из кондиционера. Эту температуру обычно принимают на 1 - 1,5 С ниже необходимой температуры приточного воздуха.

Последнее объясняется тем, что обработанный воздух по пути из кондиционера в помещение нагревается за счет превращения механической энергии в тепловую в вентиляторе и теплопередачи через стенки воздуховода, проходящего в помещениях, имеющих температуру более высокую, нежели температура приточного воздуха, перемещающегося по воздуховоду.

Рис. 9.2.

Расчетная схема прямоточной СКВ.1 – помещение; 2 – вытяжной вентилятор; 3 – кондиционер; 4 – вентилятор кондиционера.

На рис. 9.3 дан пример построения рассматриваемого процесса на «i, d» -диаграмме. Через точку В, соответствующую заданному состоянию воздуха в помещении, проведен луч процесса в помещении ВП да пересечения с изотермой принятой температуры приточного воздуха tп С. Далее определяют количество вентиляционного воздуха, который при данной схеме обработки целиком забирается снаружи кг/с:

где Wп – выделение влаги в помещении (получают в результате расчета теплового баланса), кг/с;

dп и dн – соответственно влагосодержание приточного и наружного воздуха, г/кг сух. возд.

Через точку П проводят луч подогрева воздуха в калорифере второго подогрева до пересечения с кривой = 95 % в точке О, параметры которой соответствуют его состоянию на выходе из оросительной камеры. Через точку Н, соответствующую состоянию наружного воздуха, и точку О проводится прямая, которая является лучам процесса изменения состояния воздуха в оросительной камере. На этом построение указанного процесса на «i, d» - диаграмме заканчивают.

где iн и iо – соответственно энтальпии наружного воздуха и воздуха за оросительной камерой, кДж/кг.

Расход теплоты в калорифере второго подогрева, кВт

Изотерма точки П’, как было указано выше, на 1 - 1,5 С ниже принятой температуры приточного воздуха tп С.

Повышение теплосодержания воздуха от iп' до iп (кДж/кг) происходит за счет поступления теплоты по пути движения воздуха от кондиционера до обслуживаемого помещения.

Схема обработки воздуха в СКВ с рециркуляцией воздуха в теплый период года

На рис. 9.4 изображена принципиальная схема устройства кондиционирования воздуха с рециркуляцией. В соответствии с требованиями санитарных норм с наружи забирается воздух в количестве Lн кг/с. Перед оросительной камерой к наружному воздуху подмешивается рециркуляционный воздух в количестве Lp кг/с.

После смешивания воздух в количестве Lo поступает в оросительную камеру, в которой он охлаждается и осушается, и затем подогревается в калорифере второго подогрева до заданной температуры выхода воздуха из кондиционера. При своем движении обработанный воздух, так же как и в предыдущем случае, повышает свою температуру на 1 - 1,5 С. В результате этого он приобретает заданную температуру приточного воздуха, при которой он поступает в кондиционируемое помещение.

Из кондиционируемого помещения часть воздуха в количестве Lp забирается на рециркуляцию, а другая часть удаляется с помощью вытяжной системы вентиляции и через не плотности ограждений за счет подпора, обычно создаваемого в кондиционируемых помещениях.

Поскольку температура внутри кондиционируемого помещения обычно ниже температуры помещений, по которым проходит канал рециркуляционного воздуха, то рециркуляционный воздух повышает свою температуру за счет теплопередачи, происходящей через стенки канала. Поэтому температура рециркуляционного воздуха, поступающего в смесительную камеру кондиционера, ,соответственно принимается на 0,5 - 4 С выше, чем температура воздуха кондиционируемого помещения.

Рис. 9.4.

Расчетная схема СКВ с использованием рециркуляции воздуха.1 – помещение; 2 – вытяжной вентилятор; 3 – кондиционер; 4 – вентилятор кондиционера; 5 – рециркуляционный воздуховод.

Построение процесса следует начинать с нанесения на «i, d» - диаграмму (рис. 9.5) точки В, соответствующей параметрам внутреннего воздуха, через которую проводится луч процесса в помещении до пересечения с изотермой заданной температуры приточного воздуха. Определив таким путем параметры приточного воздуха, находим количество вентиляционного воздуха, кг/с:

Через точку П проводят луч подогрева ( = + ) до пересечения с кривой = 95 % (точка О). Параметры тачки О соответствуют состоянию воздуха, покидающего оросительную камеру. Далее наносят точку Н, соответствующую состоянию наружного воздуха, и точку В’, соответствующую состоянию рециркуляционного воздуха перед входам его в камеру смешивания кондиционера. Точки В’ и Н соединяют прямой линией, которая является линией смеси наружного и рециркуляционного воздуха перед оросительной камерой.

Рис. 9.5.

Процессы в СКВ с использованием рециркуляции воздуха.

Положение точки С, соответствующей состоянию смеси воздуха, можно найти из пропорции

Напомним, что количество наружного воздуха Lн является известным (его количество принимается на основании санитарных норм или требований технологического процесса).

Количество рециркуляционного воздуха в этом случае составляет, кг/с:

Отложив от точки В’ полученную длину отрезка В’С в мм, находят на прямой смеси В’Н положение точки С. Через точки С и О проводят прямую луча процесса охлаждения и осушения воздуха в оросительной камере.

Охлаждающая мощность камеры в этом случае будет равна, кВт:

Расход тепла в калорифере второго подогрева, кВт

Схема обработки воздуха в полной СКВ (с рециркуляцией воздуха и байпасом) в теплый период года

Особенность этой схемы обработки воздуха заключается в том, что отпадает необходимость включения в работу калорифера второго подогрева в

летний период. Функцию калорифера в этой схеме обработки воздуха выполняет рециркуляционный воздух, подмешиваемый к воздуху, прошедшему через оросительную камеру.

В отличие от рециркуляционного воздуха, подмешиваемого к наружному воздуху до оросительной камеры, этот воздух принято называть воздухом из байпасного воздуховода.

Поскольку нет необходимости в калорифере второго подогрева в летнее время, эта схема обработки воздуха имеет некоторые экономические и эксплуатационные преимущества по сравнению с рассмотренной выше схемой (с рециркуляцией). Однако следует учитывать, что при этой схеме обработки необходимо больше охлаждать воздух, вследствие чего, требуется более низкая температура охлаждающей воды.

На рис. 9.6 изображена принципиальная расчетная схема устройства кондиционирования по схеме с рециркуляцией и байпасом. Отличие этой схемы от приведенной на рис. 9.4 заключается в том, что отпадает необходимость в использовании калорифера второго подогрева при наличии байпасного канала. Не делая подробного описания этой схемы, рассмотрим построение этого процесса на «i, d» - диаграмме.

Через точку В (рис. 9.7) , соответствующую параметрам внутреннего, воздуха, проводят луч процесса в помещении до пересечения с изотермой принятой температуры приточного воздуха tп. Затем, по аналогии с предыдущим, определяют общее количество вентиляционного воздуха Lo.

Рис. 9.6.

Расчетная схема СКВ с использованием рециркуляции воздуха. 1 – помещение; 2 – вытяжной вентилятор; 3 – кондиционер; 4 – вентилятор кондиционера; 5 – рециркуляционный воздуховод; 6 – воздуховод-байпас.

Через точки В и П проводят соответственно вверх и вниз вертикальные прямые (d = cоnst) ВВ' и ПП', отражающие нагревание приточного и рециркуляционного воздуха в каналах и вентиляторе. Через точки В' и П' проводят прямую да пересечения с кривой = 95 % в точке О, соответ-

ствующей состоянию воздуха, выходящего из оросительной камеры.

Так как точка П', определяющая состояние воздуха, выходящего из кондиционера, лежит на прямой В'О, то, исходя из этого, заключаем, что получить воздух состояния П' можно, смешав воздух состояния В' с воздухом, выходящим из оросительной камеры с состоянием, соответствующим тачке О. Количество воздуха из байпасного воздуховода определяют из пропорции

Так как Lo было определено ранее, а длины отрезков можно принять на основании произведенного построения, то единственной неизвестной величиной в этой пропорции является количество воздуха из байпасного воздуховода Lб кг/с:

Рис. 9.7.

Процессы в полной СКВ (с использованием рециркуляции воздуха и байпаса).

Как обычно, количество наружного воздуха Lн бывает заранее заданным. Поэтому, зная количество воздуха, проходящего через дождевое пространство и представляющего собой сумму количества наружного воздуха и рециркуляциионного воздуха, нетрудно определить величину последнего