Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДОНЕЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра холодильної і торгової техніки

В.Г. Топольник, В.В. Карнаух

ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ТЕПЛОТЕХНІКИ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

НА ТЕМУ «РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ КОНДИЦІОНУВАННЯ ПОВІТРЯ»

для студентів заочного відділення спеціальності 7.090221 “Обладнання переробних та харчових виробництв”

Топольник В.Г.

Донецьк - 2005

Т 58 Теоретичні основи теплотехніки: Методичні вказівки щодо виконання курсового проекту на тему "Розрахунок системи кондиціонування повітря" (для студентів заочного відділення спеціальності 7.090221 "Обладнання переробних і харчових виробництв") / В.Г.Топольник, В.В.Карнаух.- Донецьк: ДонДУЕТ, 2005. - 40с.

В даних методичних вказівках наводяться вимоги по змісту й оформленню розрахунково-пояснювальної записки і графічної частини курсового проекту. Дано вказівки за методикою розрахунку окремих розділів проекту з відповідними поясненнями й обґрунтуваннями підбора обладнання для тепловологої обробки повітря в прийнятій системі.

Необхідний довідковий матеріал приведений у таблицях.

ББК 38.762.3я73

Топольник В.Г.,Карнаух В.В, 2005

Донецький державний університет економіки і торгівлі ім. М. Туган-Барановського, 2005

Зміст

3.1 Розрахунок теплоприпливів

3.2 Розрахунок вологоприпливів

4. Побудова процесів вологого повітря в i - d діаграмі

4.1 Центральна прямоточна СКП

4.2 Центральна СКП із частковою рециркуляцією

5. Розрахунок і підбір устаткування СКП

5.1 Розрахунок продуктивності кондиціонера

На сучасному етапі розвитку народного господарства країни однією з основних задач є підвищення ефективності суспільного виробництва на основі науково-технічного прогресу і більш повного використання всіх резервів.

Ця проблема нерозривно пов'язана з оптимізацією проектних рішень, ціль яких полягає в створенні необхідних передумов для підвищення ефективності капіталовкладень, скорочення термінів їхньої окупності й забезпечення найбільшого приросту продукції на кожну вкладену гривню.

Значна частина капіталовкладень у будівництво виробничих будинків, де ведуться сучасні технологічні процеси, приходиться на системи кондиціонування повітря і сполучені з ним пристрої. Витрати на експлуатацію цих систем досягають 60-80% загальних витрат на експлуатацію будинків. В умовах переорієнтації економіки і посилення її соціальної значимості зростає роль і значення санітарно-гігієнічних вимог до мікроклімату. Технічне переозброєння промислових підприємств, що потребують підтримки певних параметрів повітря, створює передумови для широкого поширення установок кондиціонування.

Під терміном “кондиціонування повітря” розуміють створення й автоматичне підтримування в приміщенні визначених параметрів повітря, сприятливих для самопочуття людей чи ведення технологічних процесів виробництва. Кондиціонування повітря передбачає підтримку в приміщенні певної температури і вологості повітря, а також його очищення, створення певної швидкості руху, газового складу і тиску.

Під терміном “система кондиціонування повітря” (СКП) розуміють комплекс технічних засобів, що складаються з устаткування, призначеного для одержання заданої температури, відносної вологості і газового складу повітря, пристроїв для подачі і розподілу кондиціонованного повітря, пристроїв тепло- і холодопостачання, засобів автоматичного контролю і регулювання параметрів повітря в залежності від призначення систем, часу року і тепловологісних навантажень.

Основним елементом СКП є кондиціонер - апарат для тепловологістної обробки повітря. Обробка повітря в кондиціонері зводиться до такої послідовності: охолодження, осушення, зволоження і нагрівання, у результаті якої повітря здобуває параметри, з якими воно повинно подаватися до приміщення, що кондиціонується.

У залежності від функціонального призначення СКП розділяються на системи комфортного, технологічного і комфортно-технологічного кондиціонування.

Системи комфортного кондиціонування призначені для підтримки параметрів повітряного середовища, що забезпечують нормальне самопочуття людини і задовольняють санітарно-гігієнічним вимогам: основні з них - температура, відносна вологість, швидкість руху і чистота повітря; створення заданого напрямку подачі приточного повітря, а також різниці між температурами приточного повітря і повітря, що видаляється, що не спричиняє неприємних відчуттів протягу і застійних зон. При створенні комфортних умов продуктивність праці збільшується на 10 - 15%.

Системи технологічного кондиціонування призначені для підтримки параметрів повітряного середовища, що задовольняють технологічним вимогам. При цьому параметри повітря можуть бути зовсім непридатними для людей.

Системи комфортного-технологічного кондиціонування призначені для підтримки параметрів повітряного середовища, що задовольняють одночасно технологічним і санітарно-гігієнічним вимогам. Ці системи використовують у виробничих приміщеннях, у яких постійно знаходиться обслуговуючий персонал.

У залежності від розташування кондиціонерів щодо приміщення, що обслуговується, СКП підрозділяються на місцеві, у яких обробка повітря відбувається за допомогою апаратів, розташованих у самому приміщенні чи поруч з ним, і центральні, у яких повітря обробляється централізовано в кондиціонері, а потім по повітряводам подається до приміщення, що обслуговується, чи в групу приміщень. Місцево-центральні СКП, у яких оброблене у центральному кондиціонері повітря подається через апарати-доводчики, які розташовані в кожному приміщенні.

За принципом одержання кондиціонером теплоти і холоду розрізняють СКП автономні і неавтономні. В автономних СКП передбачені індивідуальні системи тепло- і холодопостачання (пристрої для одержання теплоти і холоду вбудовані в кондиціонер). Неавтономні СКП мають централізовані, єдині для всього підприємства або будинку джерела тепло- і холодопостачання, з яких гаряча чи холодна вода по розгалуженій мережі поступає до кондиціонера. В обох випадках кондиціонери можуть бути агрегатованими, тобто змонтовані за визначеною схемою на заводі-виготовлювачі, і збірними, змонтованими на місці з окремих елементів відповідно до проекту.

За способом передачі повітря від кондиціонера до приміщення, що кондиціонується, СКП поділяються на однотрубні (одноканальні) і двотрубні (двоканальні). В одноканальних СКП повітря в приміщення, що кондиціонується, подається по одному повітряводу, а в двоканальних - по двум повітряводам: в одному каналі встановлюють додатковий охолоджувач, а в іншому - додатковий нагрівач, тому по одному каналу подається холодне повітря, а по іншому - тепле. У літній період може бути включений тільки доохолоджувач, у зимовий - тільки донагрівач. У безпосередній близькості від кожного приміщення, що кондиціонується, або окремої зони встановлюється місцевий змішувач, що змінює за сигналом терморегулятора співвідношення між холодним і теплим повітрям.

За ступенем повторного використання внутрішнього повітря СКП поділяються на відкриті (прямоточні), закриті (рециркуляційні) і комбіновані (прямоточно-рециркуляційні). Прямоточні системи цілком працюють на зовнішньому повітрі, яке обробляється в кондиціонері, а потім подається до приміщення. Прямоточно-рециркуляційні системи працюють на суміші, у відповідних пропорціях, зовнішнього свіжого і внутрішнього рециркуляційного повітря. Закриті системи працюють без свіжого повітря, тільки на рециркуляційному повітрі, що забирається з приміщення і, після його обробки в кондиціонері, знову подається у приміщення.

У залежності від тиску, створюваного вентилятором кондиціонера, СКП можуть бути низького тиску (до 10 МПа), середнього (від 10 до 30 МПа) і високого (більш 30 МПа).

Вибір СКП залежить від дуже багатьох факторів: кліматичних особливостей місцевості, необхідних внутрішніх параметрів, обсягу, розташування, особливостей експлуатації кондиціонованих приміщень, будівельних конструкцій будинків тощо.

Для кондиціонування повітря в окремих невеликих приміщеннях, кабінетах, залах засідань, обідніх залах їдалень, кав'ярень площею до 200 м2 найбільше доцільно застосовувати місцеву СКП з використанням автономних віконних і шафових кондиціонерів. Звичайно в автономних системах джерелом теплоті є трубчасті електронагрівачі (електричні калорифери, парові зволожувачі з електричним обігрівом), а джерелом холоду - холодильна машина. Однак при цьому варто враховувати рівень шуму, створюваного цими кондиціонерами, і власний рівень шуму в приміщенні, що кондиціонується. Якщо власний рівень шуму досить високий, що має місце в їдальнях, магазинах і т.п., кондиціонер можна розташовувати усередині приміщення, що кондиціонується; в іншому випадку створення місцевої СКП стає небажаним, і кондиціонер виносять у підсобне приміщення. Перевагою місцевої СКП є її гнучкість: легкість у застосуванні в побудованих вже будинках.

Центральні СКП улаштовуються для обслуговування великих приміщень: театрів, конференц-залів, великих цехів виробничих підприємств, торгових залів їдалень і ресторанів з числом посадкових місць більш 200 чи декількох однорідних цехів і приміщень. Перевагами центральних систем є: невелика вартість у порівнянні з вартістю місцевих систем; можливість розміщення устаткування на «малоцінній площі» (горища, підвали, технічні поверхи); кращі умови експлуатації, тому що устаткування систем можна установити в одному місці і централізовано керувати їм; можливість тепло- і холодопостачання від центральних котельних і компресорних цехів, у наслідок чого знижується собівартість споживаної енергії. Основним недоліком центральних СКП є необхідність проведення будівельно-монтажних робіт, викликаних установкою основного устаткування кондиціонерів і прокладкою повітряводів і трубопроводів систем тепло- і холодопостачання.

При великій кількості установок кондиціонування доцільно застосовувати неавтономні СКП із використанням централізованих систем тепло- і холодопостачання.

Якщо приміщення, що кондиціонується, має систему загальобмінної вентиляції, кондиціонер може працювати тільки на рециркуляційному повітрі. Однак, у більшості випадків зовнішнє повітря подається безпосередньо до кондиціонера, оскільки це дозволяє працювати з перемінною кількістю зовнішнього повітря в перехідні періоди року і здійснювати різні схеми обробки повітря. Витрати холоду і теплоти в системах з рециркуляцією внутрішнього повітря менші, ніж у прямоточних схемах. Тому, якщо тільки санітарні норми допускають рециркуляцію, необхідно її використовувати. Іноді витрата зовнішнього повітря обмежується санітарним мінімумом (20 м3 на одну людину), іноді (у весняний чи осінній період) з економічних міркувань доцільно витрати зовнішнього повітря збільшувати аж до 100%.

Для кондиціонування повітря у великих промислових і громадських будинках найбільше поширення одержали одноканальні центральні СКП низького і середнього тиску. Основна перевага цих СКП складається в порівняно невеликих витратах на електроенергію, затрачувану на переміщення повітря, а також у простоті конструкції повітряводів, повітрявипускних і регулюючих пристроїв.

Якщо відстань від кондиціонера до приміщення невелика (10 - 15м), то застосовують одновентиляторну СКП, у якій повітря на рециркуляцію забирається припливним вентилятором. При розгалуженій і довгій мережі рециркуляційних повітряводів рекомендується застосовувати двовентиляторні СКП, більш економічні, надійні в роботі і більш зручні для регулювання.

Оскільки у великих приміщеннях, а тим більше в кожному з багатьох приміщень джерела тепло- і вологовиділень розподілені нерівномірно, точна підтримка температури і вологості у всьому кондиціонованому обсязі можлива тільки за умови розподілу його на окремі зони (зонування) з установкою самостійних пристроїв для регулювання параметрів повітря в кожній зоні. Найпростішим видом зонування є установка окремих центральних кондиціонерів на кожну зону. У будинку з великою площею вікон, де істотне значення має навантаження від сонячної радіації, що залежить від орієнтації стін по сторонах світу, часто застосовують п'ять зональних систем: чотири системи - для приміщень, які примикають до кожної із зовнішніх стін, і одна - для внутрішніх приміщень. Якщо кількість зон чи приміщень, що кондиціонуються, незначна, то замість встановлення окремих кондиціонерів на всі зони може працювати один загальний кондиціонер з додатковими пристроями для регулювання параметрів у кожній зоні. У цих системах усе повітря обробляється в центральній установці до проміжних параметрів, а потім додатково нагрівається чи охолоджується в зональних теплообмінних апаратах.

Зональні СКП - одноканальні. Одним з ефективних способів індивідуального регулювання температури повітря в кожному приміщенні є улаштування двоканальної СКП.

2. Вибір розрахункових температур і розрахункової різниці температур

Згідно СНіП 2.04.95-86 “Опалення, вентиляція і кондиціонування повітря” як розрахункові параметри зовнішнього повітря приймають:

- для літнього періоду - температуру повітря, більш високе значення якої в даному пункті будівництва (міста) спостерігається менш 200 годин у році;

- для зимового періоду - середню температуру найбільш холодної п'ятиденки;

- відносну вологість повітря - середню для цього періоду о 13 годині;

- швидкість вітру - середню для літнього і зимового періодів.

Значення розрахункових параметрів зовнішнього повітря для деяких міст України і країн СНД приведені в таблиці 1.

Під розрахунковими параметрами внутрішнього повітря розуміють такі значення температури, відносної вологості і швидкості руху повітря, що повинні підтримуватися в «робочій зоні» приміщень, що кондиціонуються, (висота над рівнем підлоги 2…2,2 м).

Розрахункові параметри внутрішнього повітря для технологічного кондиціонування в залежності від призначення приміщень приведені в таблиці 2. Швидкість руху повітря у всіх приміщеннях не більш 0,4 м/с.

При комфортному кондиціонуванні за оптимальну розрахункову температуру внутрішнього повітря для теплого періоду року в середній смузі СНД приймають 22…25оС, для південних районів більш високу, але не більш 28оС, для північних районів - 20…22оС. Для холодного періоду оптимальною температурою є 20…22оС. У якості розрахункової відносну вологість для всіх періодів року приймають 40…60%, при цьому більшій розрахунковій температурі повинна відповідати менша відносна вологість. Швидкість руху повітря повинна бути не більш 0,25 м/с.

Температура повітря в суміжних, стосовно кондиціонованого, приміщеннях залежить від температури зовнішнього повітря і періоду року.

Для літнього періоду року можна приймати:

- температуру суміжних наземних неохолоджуваних приміщень на 5оС нижче зовнішнього повітря;

- у підвальних приміщеннях, коридорах і ґрунту під кондиціонованим приміщенням на 10оС нижче зовнішнього повітря;

- температура вхідних тамбурів і вестибюлей складає 70%, тамбурів холодильних камер - 40% від зовнішньої температури.

Для зимового періоду:

- температура в суміжних приміщеннях 16оС;

- у коридорах, вестибюлях і вхідних тамбурах 12…14оС;

- у тамбурах холодильних камер 10…12оС;

- ґрунту 8…10С.

Розрахункова різниця температур між температурою внутрішнього (підтримуваного в приміщенні) і що надходить (приточного) повітря - робоча різниця температур ( ), приймається в залежності від способу розподілу повітря і висоти приміщення, з урахуванням його призначення. Так, для торгових залів підприємств громадського харчування (комфортне кондиціонування), рекомендується С, для виробничих приміщень при подачі повітря в робочу зону - С, а при подачі повітря під стелею - С. При технологічному кондиціонуванні для цехів м'ясопереробної і молочної промисловості С. Менші значення відповідають приміщенням з висотою до 3 м.

,

де Qп - сумарний приплив повної теплоти, кВт;