Вентиляция и кондиционирование воздуха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект по курсу

«Отопление, вентиляция и кондиционирование»

Содержание

Введение

1.Системы кондиционирования воздуха

1.1 Назначение и классификация систем кондиционирования воздуха

1.2 Принципиальные схемы СКВ и назначение их основных элементов

2. Исходные данные

2.1 Методика составления теплового и влажностного баланса помещения

3. Составление теплового и влажностного баланса помещения

3.1 Выбор расчётных параметров наружного воздуха

3.2 Выбор расчётных параметров внутреннего воздуха

4. Подбор отопительных приборов

5. Расчет системы кондиционирования воздуха

5.1Выбор расчётных параметров приточного воздуха

5.2 Определение расчётного количества воздуха, поступающего в помещение из системы вентиляции

5.3 Выбор схемы СКВ

5.4 Процессы термовлажностной обработки воздуха

5.5 Определение потребности установок кондиционирования воздуха в теплоте и холоде

5.6 Расчёт и подбор оборудования СКВ

5.6.1Расчёт воздухоподогревателей (калориферов)

5.6.1.1 Воздухоподогреватели первого подогрева

5.6.1.2 Воздухоподогреватели второй ступени(зимний период)

5.6.1.3 Воздухоподогреватели второй ступени(летний период)

5.6.2 Расчет форсуночных камер орошения по методике Е.Е.Карписа

5.6.2.1 Расчет форсуночной камеры орошения для зимнего периода

5.6.2.2 Расчет форсуночной камеры орошения для летнего периода

5.6.3 Расчет аэродинамического сопротивления воздуховодов

5.6.4 Подбор воздушных фильтров

5.6.5 Подбор вентиляторов

Заключение

Список литературы



Введение

Температура и относительная влажность воздуха в замкнутых помещениях, а также степень его загрязнённости пылью, аэрозолями, вредными парами, газами и т.п. должны строго соответствовать стандартам, 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 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 помещениях могут размещаться системы:

- отопления, которые обеспечивают поддержание необходимых температур внутреннего воздуха в холодный период,

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

- кондиционирования воздуха, которые обеспечивают круглогодичное поддержание необходимых показателей воздушной среды помещения (температуры, влажности, чистоты, газового и ионного состава, скорости движения и др.).

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. [6]

Первые технологические установки для изменения параметров воздуха, ставшие прообразом современных центральных кондиционеров, появились в Америке в 1906 г. На текстильных и бумагоделательных фабриках благодаря инженеру-изобретателю Уиллису Кэрьеру. История центральных кондиционеров современного вида начинается с 30-х годов прошлого века, когда производством климатической техники начали серьезно заниматься крупнейшие компании не только в Америке, но и в других промышленно развитых странах мира, а в 1932 г. Ройбен Трейн получил патент на технологию центральных кондиционеров.

Серийное производство центральных кондиционеров в СССР началось лишь в середине 50-х годов ХХ в. на харьковском заводе «Кондиционер». Конструкции этих аппаратов были разработаны в Ленинградском институте охраны труда и НИИ сантехники (Москва). Центральные кондиционеры в СССР выпускались в основном харьковским и частично краматорским и домодедовским заводами. В России с 1995 г. Был налажен серийный выпуск центральных кондиционеров в фирме «Веза», которая стала приемником харьковского завода.[9]



1.Системы кондиционирования воздуха

Кондиционированием воздуха (от лат. сonditio - условие) называется автоматическое поддержание в закрытых помещениях всех или отдельных параметров воздуха ( температуры, относительной влажности, чистоты, скорости движения) в целях обеспечения главным образом оптимальных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей.[10]

1.1 Назначение и классификация систем кондиционирования воздуха

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.

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

В центральных - воздух обрабатывается в центральной УКВ (установке кондиционирования воздуха), 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.[6]

1.2 Принципиальные схемы СКВ и назначение их основных элементов

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 помещения и его объему;

- количества находящегося в помещении обслуживающего персонала;

- размещения рабочих мест по площади помещения и т.п.[6]

Принципиальная схема системы кондиционирования воздуха представлена в Приложении 3.

Рассмотрим последовательно назначение отдельных её элементов:

1) Воздухозаборное устройство 1 выполняется 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 не выше 30% от уровня ПДК. В воздухоприемной шахте на высоте не менее 2 м от уровня земли располагаются отверстия, закрытые жалюзи или металлические зонты для защиты от попадания посторонних предметов и дождя. Необходимая площадь отверстий и сечения шахты должна обеспечить поступления и перемещения в них воздуха со скоростью не более 2-5 м/с.Если расстояние между приточной и вытяжной шахтами менее 10 м, то последняя должна выполняться на 2,5 м выше первой.

2) Вытяжные шахты, располагаемые по коньку крыши, должны быть выше него не менее чем на 0,5 м. Сечение вытяжной шахты должно обеспечивать движение воздуха со скоростью 1,5-8 м/с.

3) Воздуховоды могут выполняться круглого, квадратного и прямоугольного сечения из листовой стали, асбоцемента, пластмассы и др. различного диаметра в зависимости от материала. Воздуховоды в промышленных цехах, как правило, прокладываются открыто по стенам и колоннам здания в габаритах ферм, фонарей, др. строительных конструкций. Трассы воздуховодов выбирают из условий минимальной их протяженности и минимального количества отводов, что снижает затрату материалов и обеспечивает минимальных аэродинамические потери.

4) 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, аэродинамическое сопротивление, расход электроэнергии на 1000 м³воздуха. Для сухих фильтров важным показателем является их пылеемкость - количество пыли, которое при осаждении в фильтре повышает его сопротивление до заданного (предельного) значения.

5) Калориферы используются для подогрева зимой холодного наружного воздуха. Поставляются как в гладкотрубном, так и в оребренном по воздушной стороне исполнении. При использовании в качестве 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. При повышении температуры наружного воздуха снижение теплопроизводительности водяных калориферов осуществляется путем пропуска части воздуха мимо калориферов, а также изменением расхода или температуры греющей воды.

6) Форсуночные камеры орошения 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.

В теплый период года в камере при орошении теплого воздуха холодной водой протекает политропный процесс одновременного охлаждения и осушки воздуха. Охлаждающая вода при этом нагревается, а ее количество увеличивается из-за конденсации водяных паров.

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

7) Вентиляторные агрегаты для приточных и вытяжных систем промпредприятий предназначены для перемещения воздуха в центральных кондиционерах и коммуникациях к обслуживаемым помещениям. Для уменьшения создаваемого ими шума вентиляторы устанавливаются на виброизолирующее основание.

8) Приточные станции или камеры размещаются непосредственно в производственных помещениях у наружных стен, а также в пристраиваемых снаружи или отдельно стоящих зданиях.[6]



2. Исходные данные

В курсовом проекте необходимо произвести расчёт системы отопления и системы кондиционирования воздуха для кинозала с заданными размерами, находящегося в г.Москва. Расчёт необходимо произвести для зимнего и летнего периодов. Схема помещения с заданными размерами ограждающих конструкций и их расположением относительно сторон света приведена в Приложении1.

2.1 Методика составления теплового и влажностного баланса помещения

Для расчета теплового баланса помещения необходимо знать:

- выбираемые по СНиП [1-2] или ГОСТ[3] наружную и внутреннюю температуру воздуха в зависимости от географического положения и от назначения помещения;

- ориентировку ограждающих конструкций по сторонам света, определяемую по генеральному плану;

- конструкции ограждений и их размеры, определяемые по строительным чертежам или обмерам;

- тепловыделяющие(теплопоглощающие) элементы и процессы по технологической карте.

1. Определяют тепловые сопротивления R отдельных ограждений по СНиП II-3-79^**[4]

R_oi=,

где бв,бн - коэффициенты теплоотдачи на внутренней и наружной поверхностях, определяемые по таблицам 4* и 6* СНиП II-3-79**; д-толщины ограждений; л - коэффициенты теплопроводности ограждений.

2. Рассчитывают основные и добавочные тепловые потери через ограждающие конструкции помещений, суммируя тепловые потери через отдельные ограждения с округлением до 10 Вт для помещений по обязательному приложению 9 СНиП 2.04.05-91*[1]

Qогр=А·(tр.в.-tр.н.)(1+Ув)n/Ro,

где А - расчетная площадь ограждающей конструкции, м²; tр.в. - расчетная внутренняя температура воздуха в помещении; tр.н. - расчетная температура наружного воздуха; n - коэффициент, учитывающий ориентацию наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху согласно таблице 3* СНиП II-3079*[4]; в- добавочные потери теплоты в долях от основных потерь, учитывающие ориентацию по сторонам света, необогреваемые полы первого этажа и поступление воздуха при открывании наружных дверей и ворот, не оборудованных воздушными завесами, согласно п.2* обязательного приложения 9 СНиП 2.04.05-91*[1].

3.Вычисляют расход теплоты на нагревание инфильтрующего наружного воздуха через ограждающие конструкции согласно приложению 10 СНиП 2.04.05-91*[1] или по формуле из [5] :

Qинф=(kGoAo+0,7УGAдр)Cp(tр.в.-tр.н.),

где k -коэффициент учета нагревания инфильтрующегося воздуха в межстекольном пространстве окон и балконных дверей; Ао и Адр - расчетная площадь окон и других наружных ограждений, м²; Ср - удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг·°С); Go и G - количество воздуха, поступающего путём инфильтрации через 1 м² площади соответственно окон и других наружных ограждений,кг/(с·м²).

Принимают большую из величин, полученных при расчете по формулам:

Qинф=Lнор·сCp(tр.в.-tр.н.)Aпол,

где Lнор=3м³/(с·м²) - нормативный воздухообмен, отнесенный к 1 м² пола комнат; с - плотность воздуха; Апол - площадь жилых комнат и кухонь, м².

4.Вычисляют количество теплоты, поступающее от нагретого технологического оборудования и материалов, которое определяют по технологической части проекта или определяют в соответствии с ведомственными указаниями.

5. Составляется тепловой баланс помещения отдельно для каждого периода года

Qизб=Qт.в-Qогр-Qинф-Qт.п+Qрад,

где Qизб - избыточное тепловыделение внутри помещений; Qрад - тепловыделения за счет солнечной радиации, учитывается только для теплого периода года; Qинф - теплопотери на инфильтрацию; Qт.п - теплопотери на нагрев транспортных средств и нагрев сырья и материалов; Qт.в - тепловыделения внутри помещений.

6. Расчет влажностного баланса помещений производят согласно уравнению

Wизб=Wвыд-Wпог,

где Wвыд и Wпог - суммарные количества выделенной и поглощенной влаги.



3. Составление теплового и влажностного баланса помещения

3.1 Выбор расчётных параметров наружного воздуха

Для г.Москва по СНиП[1-2] определяем параметры наружного воздуха для зимнего и летнего периодов по параметрам Б(для второго класса СКВ).параметры приведены в Табл.1.

Табл.1. Расчётные параметры наружного воздуха

Период	t,°C	h,кДж/кг	Vветра,м/с
Теплый	26,5	52	1,0
Холодный	-28	-27,3	4,0

3.2 Выбор расчётных параметров внутреннего воздуха

Из СНиП[1-2] по категории работ лёгкая Iа выбираем расчетные параметры внутреннего воздуха для летнего и зимнего периодов года(Табл.2)

Табл.2. Расчётные параметры внутреннего воздуха

Период	t,°С	Относительная влажность,%	Vвозд.,м/с
Теплый	23	50	0,1
Холодный	23	50	0,1

3.3 Составление теплового и влажностного баланса помещения

1. Определим тепловые сопротивления ограждений

Т.к. перепад температур на внутренних стенах равен нулю, будем рассчитывать сопротивление только наружных стен.

Коэффициенты теплоотдачи, Вт/м2*К
Наружная поверхность стен, бн	23
Внутренняя поверхность стен, бв	8,7
Коэффициенты теплопроводности:
материал	л, Вт/м*К
кирпич	0,8
штукатурка цементная	0,9

Толщина конструкции д, м
стены наружной	кирпич	0,48
	штукатурка цементная	0,02

Коэффициент термического сопротивления R_нс , м²*К/Вт:

Rнс=0,781 м²*К/Вт, где Rнс=1/бвн+1/бнар+дкирп/лкирп+дшт/лшт.

2. Рассчитаем потери через ограждающие конструкции(Табл.3)

Табл.3. Потери теплоты через ограждающие конструкции

№	Огр.констр.	Ориентац.	F,м2	K,Вт/м2*К	Дt·n,K	1+Ув	Q,Вт	УQ,Вт	Период
1	Нар.стена	С	305,6	1,28	53	1,1	22430	46660	холодный
1	Нар.стена	З	255,6	1,28	53	1,05	18210
1	Пол						6020
1	Нар.стена	С	305,6	1,28	5,5	1,1	2330	4630	теплый
1	Нар.стена	З	255,6	1,28	5,5	1,05	1890
1	Пол						410

Расчет потерь теплоты через поверхность пола осуществляется по зонам:

F_I=25,06*30,06+2*2-28,06*23,06=110,2 м²;

F_II=28,06*23,06-26,06*21,06=98,24 м²;

F_III=26,06*21,06-24,06*19,06=90,24 м²;

F_IV=24,06*19,06=458,6 м².

Qпол=(tр.в.-tр.н.)У, где R_I =2,1 м²*К/Вт; R_II =4,3 м²*К/Вт ;R_III =8,6 м²*К/Вт ;R_IV =14,2 м²*К/Вт.

3. Т.к. в наружных стенах отсутствуют окна и дверные проёмы, пренебрегаем инфильтрацией воздуха в помещение, а также тепловой радиацией в теплый период года.

Аналогично пренебрегаем тепловыделениями оборудования, т.к. производится расчёт кинозала. В нем присутствуют лишь тепловыделения от ламп, работающих незначительное время, и от экрана, которыми можно пренебречь.

4.Тепловые потери на необходимое значение вентиляции:

L_вент = L_норм*A = 3*25,06*30,06 = 2250 м³/ч;

Q_вент=0,28 L_вентсс?t = 0,28*2250*1,2*1*51= 38556 Вт- для холодного периода,

где L_норм- нормируемое значение вентиляции,м³/ч*м², A - площадь помещения,м².

5. Рассчитаем тепло- и влаговыделения от людей.

Кинозал рассчитан на 130 зрительных мест. Время работы - 15 ч/сут. Принимая за тепло- и влаговыделения от одного человека тепло- и влаговыделения от мужчин[6], получим:

Qт.в=Qлюдей=112,5·130·=9116 Вт;

Wвыд=Wлюдей=48·130·= 3900 г/ч.

6.Составим тепловой и влажностный баланс отдельно для холодного и теплого периодов года:

А) для холодного периода

Qизб=Qт.в-Qогр= 9116-46660=-37544 Вт;

Wизб=Wвыд=3900 г/ч.

Б) для теплого периода

Qизб=Qт.в+Qогр=9116+4630=13746 Вт;

Wизб=Wвыд=3900 г/ч.

5. Подбор отопительных приборов.

Расчет будем производить для однотрубной системы водяного отопления со смещенным относительно оси стояка замыкающим участком, в помещении 3 стояка.

1) Определим суммарные теплопотери помещений, отапливаемых одними и теми же стояками:

Q_??=Q1+Q2= (Qизб+Qвент)+Q2=76100+78000=154100 Вт.

2) Средняя температура воды в стояке tст^ср=°С,

фактический температурный напор и=tст^ср-tр.в= 87,5-23=64,5°С.

3) Выбираем размеры стояков, перемычек и подводок:

а) dст·dпер·dподв=20·15·20 мм,

б) для каждого стояка Lв1=Lв2=Lв3=9,5 м,

Lг1=Lг2=1*3=3 м, Lпер1=Lпер2=0,5*3=1,5 м,

Lг3=1*2=2 м, Lпер3=0,5*2=1 м.

4) Удельные тепловыделения от стояка и перемычек при этом фактическом температурном напоре qст=63,3 Вт/м, qпер=50,6 Вт/м.[10]

5) Определим суммарное тепловыделение для каждого стояка и подводок:

Qтруб_??=(Lв*n*qст+Lпер*n*qпер+1,28Lг*n*qст), где n-число этажей (в данном случае n=2),

Qтруб_??1= Qтруб_??2=1840,6 Вт,

Qтруб_??3=1628 Вт, Qтруб_??=3468,6 Вт.

Полезное тепловыделение от труб:

Qтруб_.пол1=0,9* Qтруб_??1=1656,5 Вт (наружная стена),

Qтруб_.пол2= Qтруб_??2=1840,6 Вт,

Qтруб_.пол3= Qтруб_??3=1628 Вт.

6) Суммарное тепловыделение приборов Qприб_??=(Q_??-Qтруб.пол._??)*1,02=151954 Вт,

суммарное тепловыделение системы отопления Qco= Qтруб_??+ Qприб_??=155423Вт.

7) Расход воды в стояке Gст= =1,1 кг/с.

8) Температура воды в стояках на входе и выходе из помещения:

Дt2=(105-70)*=17,28°С - изменение температуры воды на втором этаже,

t'=105-Дt2=87,72°C, t”=70°C;

иср=-23=55,86 °С, qст=51,99 Вт/м, qпер=41,53 Вт/м.[10]

9) Определим тепловой поток с труб в помещении Qтр1=1512*2+1337=6985 Вт;

Qприб_??1=73328 Вт.

10)При коэффициенте затекания б=0,253[10] расход воды через прибор Gприб=Gст*б=0,278 кг/с.

11) а)примем поправку на количество секций радиатора в3=1

б)рассчитаем коэффициент, учитывающий изменение теплового потока при отличии расчетного температурного напора от нормального ц1=()¹⁺ⁿ=0,75,

где n=0,3 (для радиатора РБС-500 при движении теплоносителя сверху-вниз)

в) рассчитаем коэффициент, учитывающий изменение теплового потока при отличии массового расхода от нормального ц2=с()^m=1,04, m=0,04 (для РБС-500), с=1 - поправка на схему движения теплоносителей

г)р=1 - поправка на зависимость коэффициента теплопередачи при движении теплоносителя сверху вниз,

в4=1,05 - поправка на способ установки прибора [9],

b=1 - поправка на отличие давления от атмосферного

12)Число секций радиаторов

Nc==63,3, qну=195 Вт.

выбираем Nc=66, в помещении 8 приборов, в3=0,97, тогда фактический тепловой поток с приборов

Qф=74190 Вт, прибор не подходит.

13) 8 радиаторов РБС-500-66-12,87

Конвектор 66-ти секционный, мощность -12,87 кВт, длина - 5184 мм, масса - 198 кг.



5. Расчет системы кондиционирования воздуха

5.1Выбор расчётных параметров приточного воздуха

Температура подаваемого в помещение свежего воздуха tп определяется значением необходимой температуры воздуха в его рабочей зоне tр.в, а также протекающими в помещении процессами.

Для летнего периода будем использовать испарительное охлаждение воздуха в оросительной камере, тогда tп< tр.н.

В холодный период температура подаваемого в помещение воздуха, как правило, должна совпадать с расчетной температурой внутри помещения. Но если в помещении нет теплоизбытков и вентиляция совмещена с воздушным отоплением, то воздух подается с более высокой температурой tп>tр.в.

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.

Удаление загрязнённого воздуха из помещения производится с температурой tух. Вытяжка будет производиться из рабочей зоны (tух=tр.в).[6]

Расчетные параметры приточного и удаляемого воздуха для теплого и холодного периодов приведены в Табл.4.

Табл.4. Расчётные параметры приточного и удаляемого воздуха

Параметр/Период	Холодный	Теплый
tп, °С	25	20
d, г/кг	9,1	7,5
tух, °С	23	23
dух, г/кг	10,3	10,3

В качестве вида вентиляционной системы выбираем принудительную вентиляцию с общеобменной вытяжкой.

5.2 Определение расчётного количества воздуха, поступающего в помещение из системы вентиляции

1. По избыткам полной теплоты:

т.к. в помещении одновременно поступают избытки теплоты Qизб, кВт и водяных паров Gвл=Wизб/3600, г/с и отсутствуют местные отсосы, то необходимый воздухообмен для их удаления нужно определять с помощью h,d диаграммы[6].

На диаграмме откладывается точка «В» с параметрами воздуха в помещении (на диаграмме точка «В» совпадает с точкой «У» с параметрами воздуха, удаляемого из помещения). Затем вычисляется значение углового коэффициента процесса изменения состояния воздуха при его одновременном нагреве и увлажнении

е=, кДж/г.

Задаваясь значением Дd=dр.в-d, определяют Дh=е·Дd, на пересечении линий hр.в±Дh и dр.в±Дd отмечаем вспомогательную точку и проводим линию через неё и точку «У». На этой линии отмечаем точку «П» с температурой приточного воздуха, определяем энтальпию приточного и уходящего воздуха hух, кДж/кг и подсчитывают необходимую величину воздухообмена

Lп=; [6].



Построение процессов в h,d диаграмме показано в приложении 1. Результаты расчётов сведены в Табл.5.

Табл.5. Расчёт количества приточного воздуха

Параметр/Период	Холодный	Теплый
е, кДж/г	-34,7	12,7
hух, кДж/кг	45	45
hп, кДж/кг	47	41,5
Lп, м3/с	15,6	3,33

2. По избыткам явной теплоты

L=,

L==4,058 м³/с - холодный период;

L== 0,388 м³/с - теплый период.

3.По избыткам влаги

L=

L= = 11,28 м³/с - холодный период;

L== 3,279 м³/с - теплый период.

4.Количество наружного воздуха, подаваемого в помещение, должно:

а)обеспечить необходимую санитарную норму подачи свежего воздуха Lн, м³/(с·чел) на каждого человека, находящегося в помещении:

Lн1?Lн·nч, где nч - количество людей в помещении;

0,0167*130=2,2 м³/с;

б)обеспечить нормируемый расход приточного воздуха на 1 кв.метр площади помещения:

Lн3?м³/с, где kfн=3 (СНиП - 2.04.05-91).

Значит, в качестве минимально допустимого количества наружного воздуха, проходящего через кондиционер, принимаем Lн^мин=2,2 м³/с.

5. Для экономичности работы вентиляционной системы и снижения теплового загрязнения окружающей среды будем использовать теплоту вентвыбросов с помощью теплообменника-утилизатора.

а) для холодного периода

Lp^max=15,6-2,2=13,4 м³/с; принимаем Lp=8 м³/с

Gв=Lнсн+Lр1св=7,6*1,2+8*1,18=18,56кг/с,

где Gв- массовый расход воздуха, проходящего через воздухоподогреватели.

б) для теплого периода

Lp=3,3-2,2=1,1 м³/с;

Gв= Lнсн +Lрсв=2,2*1,18+1,1*1,18=3,9 кг/с.

В дальнейших расчётах будем использовать численные значения величин Gн, Gр, увеличенные на 10% с учетом утечек воздуха через неплотности воздуховодов на пути от кондиционера до помещения.

5.3 Выбор схемы СКВ

В соответствии с необходимыми процессами обработки воздуха и рекомендациями [6], схема СКВ для помещения имеет вид (Приложение 2). Процессы обработки воздуха, производимые в системе СКВ, показаны на h,d диаграмме (Приложение 3а - для зимнего периода, Приложение 3б - для летнего периода).



5.4 Процессы термовлажностной обработки воздуха

1.На h,d диаграмме (Приложение 3) согласно рекомендациям [7] отмечаем точку «П'», принимая подогрев в приточном вентиляторе Дtвент=1°С.

2.Определяем положение состояния воздуха после оросительной камеры в точке «О» на пересечении dп=const с кривой ц=95%.

3.На пересечении линии ho=const и dн=const («Н» - параметры наружного воздуха) определяем параметры воздуха после воздухоподогревателя первой ступени - точка «К».

4.С учетом нагрева воздуха в вытяжном вентиляторе на Дtвв=1°С, определяем состояние вытяжного воздуха за вентилятором - точка «Р»: hp=46 кДж/кг.

5.Определяем энтальпию и влагосодержание смеси сухого воздуха на входе в воздухоподогреватель первого подогрева (точка «С1»):

hc1=hн;

dс1= dн.

hc1=-27,3*кДж/кг,

dс1=0,34*г/кг.

6. На пересечении dc1=const и ho=const размещается точка «К1»- точка смеси воздуха после воздухоподогревателя первого подогрева. hк1=34,5 кДж/кг.

7. При работе установки в теплый период воздухоподогреватель первого подогрева отключается, наружный воздух подается сразу в оросительную камеру.

Определяем энтальпию и влагосодержание смеси сухого воздуха на входе в воздухоподогреватель второго подогрева (точка «С»):

hc1=52*кДж/кг,

dс1=9,97*г/кг.

5.5 Определение потребности установок кондиционирования воздуха в теплоте и холоде

кондиционирование воздух вентиляция

1. Для холодного периода

а)количество теплоты, потребляемое воздухоподогревателями первого подогрева:

Qв1=Gв(hk1-hc1)=500,6 кВт.

б) затраты теплоты на воздухоподогреватели второго подогрева:

Qв2=Gв(hп'-ho)=255,2 кВт.

в)полный расход теплоты в холодный период года:

Qскв=Qв1+Qв2=755,8 кВт.

2. Для теплого периода

а) затраты теплоты на воздухоподогреватели второго подогрева:

Qв2=Gв(hп'-ho)=36,47 кВт

б)расход холода на охлаждение воды в оросительной камере:

Qх=Gв(hн-ho)=38,61 кВт.

5.6 Расчёт и подбор оборудования СКВ

5.6.1Расчёт воздухоподогревателей (калориферов)

5.6.1.1 Воздухоподогреватели первого подогрева

а) Зададимся массовой скоростью (vс), кг/(м²с) и определим необходимую площадь фронтального сечения по воздуху:

f1==4,5 м².

б)Пользуясь техническими данными калориферов [8], по значению f1 подбираем калорифер:

воздухонагреватель одноходовой полуторорядный без обводного канала

ВНВ243.1-223-200-1,5-2,5-1-П для КЦКП-63 fд=6,63 м².

в)Действительная массовая скорость воздуха vс=кг/(м²с).

г)Расход воды Gw= кг/с

д)Скорость воды в трубках калориферов w= м/с.

е)Коэффициент теплопередачи и аэродинамическое сопротивление воздуха

k=21,68(vс)^0,37w^0,18= 31,5Вт/(м²К);

Дpa=b(vс)^m=2,315*3,07^1,73=16,12 Па.

ж)Площадь поверхности нагрева калориферной установки

Fp== м²;

общее число калориферов nk'==0,94, nk=1

Fд=177,4 м².

з) Располагаемый баланс избыточного теплового потока калорифера

ДQизб=<10%, значит, калорифер подходит.

и)Гидравлическое сопротивление калорифера

Дpw=485w²[2,7(+6,7(nx-1)()+0,6nx++3,9]=8,152 кПа.

5.6.1.2 Воздухоподогреватели второй ступени(зимний период)

а)f1==4,5 м².

б) воздухонагреватель одноходовой однорядный с обводным каналом

ВНВ243.1-190-180-1-1,8-1-П для КЦКП-40 fд=4,9 м².

в) vс=кг/(м²с).

г) Gw= кг/с

д) w= м/с.

е)k=20,94(vс)^0,37w^0,18=30,2 Вт/(м²К);

Дpa=22,14 Па.

ж)Fp== м²;

nk'==0,98, nk=1

Fд=90 м².

з) ДQизб=<10%, значит, калорифер подходит.

и)Дpw=2,038 кПа

5.6.1.3 Воздухоподогреватели второй ступени(летний период)

а)f1==0,86 м².

б) воздухонагреватель одноходовой однорядный с обводным каналом

ВНВ243.1-103-180-1-1,8-1-П для КЦКП-10 fд=0,83 м².

в) vс=кг/(м²с).

г) Gw= кг/с

д) w=2м/с.

е)k=20,94(vс)^0,37w^0,18=28,8 Вт/(м²К);

Дpa=22,14 Па.

ж)Fp== м²;

nk'==0,91, nk=1

Fд=14,55 м².

з) ДQизб=<10%, значит, калорифер подходит.

и)Дpw=1,687 кПа

5.6.2 Расчет форсуночных камер орошения по методике Е.Е.Карписа

5.6.2.1 Расчет форсуночной камеры орошения для зимнего периода

Камера орошения находится за воздухоподогревателем первого подогрева, для которого выбран кондиционер КЦКП-63, следовательно, в качестве камеры орошения в соответствии с рекомендациями [8] выбираем камеру ОКФ-3 с эксцентриситетными широкофакельными форсунками ЭШФ 7/10 (ОКФ-3 исполнение 1, двухрядная, число форсунок n=84).

1) Выбираем температуру холодного воздуха по мокрому термометру t'м=12°С, t”м=12°С

2) Выбираем температуру разбрызгиваемой воды t'w=12°С.

3) Температуры воздуха на входе и выходе из оросительной камеры t'=22,5°C; t''=17,5°C.

4) Найдем коэффициент эффективности для адиабатных процессов Ea==0,48.

5) Найдем коэффициент орошения µ по графику рис.15.27 [8]: µ=1;

диаметр форсунок dф=4 мм

6) Расход разбрызгиваемой воды Gж=µGв=20,416 кг/с.

7) Конечная температура воды на выходе из КО t”w=t'w+=t'w

8) Пропускная способность одной форсунки gф=Gw/n=0,24 кг/с.

9) Давление перед форсунками pw=85 кПа (форсунки ЭШФ 7/10).

5.6.2.2 Расчет форсуночной камеры орошения для летнего периода

Выбираем камеру орошения ОКФ-3 для КТЦ-10 исполнение 1, двухрядная, число форсунок n=18.

1) t'м=18,5°С, t”м=11,5°С.

2) tв^пр=11°С, hв^пр=32 кДж/кг; tв”^пр=18,2°С, hв”^пр=52 кДж/кг

3) t'=26,5°C; t''=12°C.

4) Eа=0,95.

5) µ=2,5; Еп=0,66 (рис.15.27 [8]), тогда Gw=10,93 кг/с.

6)Относительная разность температур воздуха и=bcwµ()=0,33*4,19*2,5*(1,52-1,05)=1,62°С.

7)Начальная температура воды t'w=tв^пр+=6,9°С.

8)Конечная температура воды t”w=t'w-=8,7°C.

9) Пропускная способность одной форсунки gф=Gw/n=0,61 кг/с (n=18)

10) Давление перед форсунками pw=38 кПа (форсунки УЦ 14-10/15).

5.6.3 Расчет аэродинамического сопротивления воздуховодов

Выберем размеры крупногабаритных прямоугольных воздуховодов из листовой стали:

F=4,0 м²; внутренний размер 2000*2000 мм; толщина стали д=0,5 мм.

3.1 Расчет воздуховодов для зимнего периода

1) В соответствии с допускаемыми скоростями движения воздуха в воздуховодах приточных и вытяжных систем с механическим побуждением [8], примем скорость воздуха в воздуховодах vв=5 м/с.

2)Рассчитаем коэффициент аэродинамического сопротивления по формуле Альтшуля :

а) абсолютная эквивалентная шероховатость поверхности из листовой стали Кэ=0,1 мм,

б) число Рейнольдса Re=³,где dэ=2м.

в)л=0,11(Кэ/dэ+68/Re)^0,25=0,052.

3) Потери давления на трение на 1м R===0,39 Па.

4)Общие потери давления в сети воздуховодов p=,

где l=25м - общая длина воздуховодов, z=??осv²/2=(1+0,5+1)*1,2*25/2=37,5 Па - потери давления на местные сопротивления (вход и выход из горизонтального коллектора, поворот на 90°),

p=4*(0,39*5+37,5)+ (20*0,39)=165,6 Па (4 параллельных участка воздуховодов в помещении).

3.2 Расчет воздуховодов для летнего периода

1) vв=1 м/с.

2)R=0,02 Па.

3)p=6,8 Па.

5.6.4 Подбор воздушных фильтров

1)Степень очистки воздуха от пыли А=((Свх-Свых)/Свх)*100=((0,5-0,15)/0,5)*100=70%,

где Свх и Свых принимаются по рекомендациям [9].

2) Выбираем унифицированный ячейковый фильтр ФяВБ с фильтрующим материалом из перфорированной сетки винипласта (ГОСТ 15976-81).

3) Аэродинамическое сопротивление фильтра Дp=100 Па.

5.6.5 Подбор вентиляторов

1)Уточним количество воздуха, проходящего через вентилятор L=LвKпT/Tр.в:

а)Lх=15,47*1,1*272/296=17,05 м³/с,

б)Lт=3,25*1,1*311/296=3,76 м³/с.

3)Найдем приведенное давление вентилятора p=рс+pс1*T/Tc,

где рс и рс1 - расчетные аэродинамические сопротивления участков системы, имеющих температуру воздуха, равную температуре воздуха, проходящего через вентилятор, и отличную от неё.

Т.к. плотность воздуха с изменением температуры меняется незначительно, в качестве приведенного давления вентилятора примем значение аэродинамического сопротивления системы:

а) рх=42,1+10+165,6+100=317,7 Па.

б)рт=143,3 Па.

4)Уточним действительное сопротивление системы рд=рс*293/Т*рб/760:

а)рдх=314,5Па,

б)рдт=141,8 Па, выбираем большее из значений р и рд.

5) По р и L подбираем вентилятор (рис.I.1[8]):

а) для зимнего периода

вентилятор В.Ц4-75-12,5; pv=700 Па, обозначение индивидуальной характеристики Е12,5.100-1, зв=0,65, n=730 об/мин, Nу=18,5 кВт.

б) для летнего периода

вентилятор В.Ц4-75-12,5; pv=400 Па, обозначение индивидуальной характеристики Е6,3.090-2а,

зв=0,77, n=1435 об/мин, Nу=3 кВт.



Заключение

Использование систем кондиционирования воздуха позволяет поддерживать необходимые параметры воздуха в помещении, комфортные для находящихся в нем людей. Использование системы рециркуляции (подача части отработанного воздуха на подогрев калорифера) снижает затраты электроэнергии. Конечно, по сравнению с системами отопления и вентиляции, СКВ требуют больших затрат. Однако эти системы могут обеспечивать необходимый микроклимат в помещении круглогодично, учитывая большее количество его параметров.



Список литературы

1.Рекомендации по определению поступления теплоты в производственных помещениях. А3-1029/ Госстрой России. - М.: СантехНИИпроект, 2010.17 с.

2.Вентиляция и кондиционирование воздуха на промышленных предприятиях. Методическое пособие. Б.Г.Борисов, А.Я.Шелгинский, под ред.В.Н.Папушкина. М.: Издательство МЭИ, 2012. 56с.

3.Центральные системы кондиционирования воздуха. Методическое пособие. Л.И.Архипов, В.И.Косенков, И.В.Сынков. М.: ИздательствоМЭИ, 2014. 78 с.

4.Внутренние санитарно-технические устройства. Часть 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Книга 2. Справочник проектировщика. Под ред. канд.техн.наук Н.Н.Павлова и инж. Ю.И.Шиллера. М.: Стройиздат, 2012. 410 с.

5.Центральные системы кондиционирования воздуха типа «Веза». Учебное пособие под ред. В.И.Косенкова. М.: Издательский дом МЭИ, 2010. 70 с.

Размещено на Allbest.ru