Проектирование отопления и кондиционирования воздуха промышленного цеха

6

1. Исходные данные для расчета

Цех расположен в бесфонарном здании закрытого типа с техническим чердаком и сеткой колонн 18х12. Освещен люминесцентными светильниками, встроенными в перекрытие.

Наименование города	Длина ,L, м	Размеры цеха, ширина,B, м	Высота,H, м	Удельные тепловые потери,q
Ленинград	18х8	12х6	4.8	0.1

Площадь цеха

F_ц=18х8х12х6=10368 м²

Объем цеха

V_ц=10368х4.8=49766м³

Количество установленного оборудования

n_н=F_ц/F_1м

F_1м=18 м²

n_н=10386/18=576

Количество обслуживающего персонала

n_л=n_н/Н

H=4 ед.обор.

m₌576/4=144

Расчетные параметры наружного воздуха

Город	Расчетное значение параметров	Средняя температура отопительного периода tср	Продолжительность отопительного периода mот,сут.
	теплый режим	холодный режим
	температура tн	Теплосодержание iн	Температура tн	Теплосодержание iн
Ленинград	24.8	51.5	-26	-25.3	-2,2	219

Расчетные параметры внутреннего воздуха цеха

Наименование цеха	Параметры воздуха	Рабочие режимы	Нерабочий режим темп. возд. для расч. деж. отопления
		Теплый	Холодный
		Температура tвТ	Относительная влажность	Температура tВХ	Относительная влажность
Трикотажный	Рекомендованные Принятые В расчете	22-24	65	22-23	65	10

2. Тепловой баланс основного цеха

Теплопотери через наружные строительные ограждения здания, Вт

Определяются только для холодного расчетного периода

Q_мн=q₀ V_ц.н (t_в^х-t_н^х) ,

где q₀ - удельная тепловая характеристика здания,Вт /(m³ x ⁰С )

V_цн - наружный обьем цеха в м3

t_в^х ,t_н^х - внутренняя и наружная расчетные температуры воздуха для холодного расчетного периода

Q_мн=0.1x49766x(26-(-22))=238876,8

Теплопоступления от технологического оборудования, имеющего электродвигатели, Вт

Q_маш= 1000 N_1элn n_спрn_в,

где N _уст -установленная мощность электродвигателей единицы оборудования, кВт

n -кол-во оборудования данной марки

n_спр- коэффициент спроса электроэнергии равный 0.8

n_в -коэфф. Учитывающий фактическое поступление тепла в помещении=1

Q_маш =1000х2.2х576х0.8x1=1013760

Теплопоступления от искусственного освещения, Вт

Q_осв= 1000 N_осв F_п b ,

где N_осв -удельная электрическая мощность на освещении равная 0.05 кВт/м2

F_п-площадь пола цеха, м3

b -коэфф. Учитывающий фактическое поступление тепла от светильников в помещении равный 0.4

Q_осв=1000x0.05x10368x0.4=207360

Тепловыделения от людей, Вт

Q_л= q₁^п m ,

где q₁^п -полное тепловыделение одним человеком принимается равным 222 Вт

m -число людей одновременно работающих в цехе в одной смене

Q_л=222x144=31968

Теплопоступления через потолок с техническим потолком

Q_тч= К_тч (t_ч-t_в^т) F_пот в ,

где К_ч - коэффициент теплопередачи перекрытия технического чердака принимается равным 2.5 Вт/(м2 x С)

t_ч, - температура воздуха на техническом чердаке принимается равной на 5 градусов выше расчетной температуры наружного воздуха в теплый период

t_в^т - расчетная температура воздуха в цехе в теплый период

в - коэффициент, учитывающий свободную площадь потолка за вычетом площади, занятой светильниками, воздухораздающими устройствами принимается равным 0.6

Q_тч=2.5x(24.8+5-23)x10368x0.6=105753,6

Сводная таблица теплового баланса цеха

№ п.п.	Наименование величин, входящих в тепловой баланс	Условное обозначение	Размерность	Расчетный режим
				Холодный	Теплый
1	Теплопотери через наружные ограждения	Qмн	Вт	-	238876,8
2	Теплопоступления от оборудования	Qмаш	Вт	1013760	1013760
3	Теплопоступления от иск. освещения	Qосв	Вт	207360	207360
4	Теплопоступления от людей	Qл	Вт	31968	1968
5	Тепло-я через перекрытия с техн. чердака	Qтч	Вт	105753,6	-
	Итого: Теплоизбытки в цехе	летом Qлизб зимой Qзизб	Вт Вт	1358841,6 1014211,2

Построение процессов изменения тепловлажностного состояния воздуха на i-d диаграмме для основного цеха.

Построение процессов на i-d диаграмме производиться для теплого и холодного периодов года.

Согласно нормам в вязальных цехах должны поддерживаться определенные климатические условия: температура воздуха для теплого периода в пределах 22-24 ^о, для холодного -22-23^о, а относительная влажность воздуха при любом значении температуры в указанных выше пределах должна быть постоянной и равна 65%.

Сводная таблица изменения тепловлажностного состояния воздуха.

Состояние воздуха	Точка на диаграмме	Параметры воздуха
		Со	%	КДж/кг	Г/кг
Летний расчетный режим
Наружный	НТ	24,8	55,2	51,5	42
Внутренний	ВТ	23	65	52	45
После оросительной камеры	КТ	17	95	46	45
Приточный (П)	П	18	90	47,5	45
Зимний расчетный период
Наружный	Н	-26	90	-25,3	0,3
Внутренний	В	22	65	51,2	45
После оросительной камеры	К	18	90	47,5	45
Приточный	П	19	85	48	45
Смесь наружного и рециркулярного	С	21,5	66	47	39

3. Часовая производительность систем кондиционирования воздуха

3.1 Количество приточного воздуха, кг/час

Летний период

G_п^л= 3.6 Q_изб^л/ (i_в - i_п)

G_п^л=3.6x1358841,6/(52-47,5)=1087073,28

Зимний период

G_п^з= 3.6Q_изб^з/ (i_в - i_п)

G_п^з=3.6х1014211,2/(51,2-48)=1140987,6

где Q_изб^л и Q_изб^з- суммарная величина теплоизбытков в цехе в теплый и холодный расчетный период;

i_в ,i_п- энтальпия внутреннего и приточного воздуха, кДж/кг

3.2 Объемное количество приточного воздуха, м³/ч

Летний период

L_п^л= G_п^л/p

L_п^л=1087073,28/1,2=905894,4

Зимний период

L_п^з= G_п^з/p

L_п^з=1140987,6/1,2=950823

где p-объемный вес воздуха, КГ/М³ =1.2

3.3 Количество притяжного воздуха, кг/ч

Летний период

G_выт^л=0,9х G_п^л ;

L_выт^л=0.9х L_п^л

G_выт^л=0,9х1087073,28=978366;

L_выт^л=0.9х905894,4=815305

Зимний период

G_выт^з=0,9х G_п^з ;

L_выт^з=0.9х L_п^з

G_выт^з=0,9х1140987,6=1026888,8;

L_выт^з=0.9х950823=855740,7

4. Кратность воздухообмена ,1/ч

Летний период

n^л= L_п^л/ V_ц

n^л=905894,4/49766=18,2

Зимний период

n^з= L_п^з/ V_ц

n^з=950823/49766=19,1

5. Количество воды, распыляемое в оросительных камерах кондиционеров

5.1 Часовой расход воды на увлажнение воздуха

Летний период

W_к^л=м*G_п^л,кг/ч

W_к^л=0,7х1087073,28=760951,3

Зимний период

W_к^з=м*G_п^з,кг/ч

W_к^з=0,7х1140987,6=798691,32

где м-коэффициент орошения=0.7

5.2 Годовой расход воды на увлажнение воздуха

Принимаются следующие обозначения:

m_год-общее число суток в году;

n_год-общее число рабочих часов в году=4151;

m_от-число суток в отопительном периоде=220;

n_от-число часов в отопительном периоде=5280;

число рабочих часов:

в зимний период n_з=2534

в летний период n_з=1620

Годовой расход воды на увлажнение воздуха в оросительной камере определяется по формуле:

W_к^год=(W_к^л*n_л+ W_к^з*n_з)*10^-3 м³/год

W_к^год=(760951,3*1620+798691,32*2534)*10^-3=3256625

6. Расходы холода

6.1 Максимальный часовой расход холода, кВт

Q_хол^маx=(i_н-i_к)G_п^л*10^-3*0,278

Q_хол^маx=(51,5-46) 1087073,28*10^-3*0,278=1662,14

6.2. Годовой расход холода, МВт ч/год

Q_хол^год=(i_н-i_к)[0.5(i_н-i_к)*Д+200] G_п^л*10^-6*0,278

Q_хол^год=5,5*[0.5*5.5*135+200] 1087073,28*10^-6*0.278=949.5

где Д-коэффициент, характеризующий длительность стояния теплосодержания наружного воздуха=135

7. Расходы тепла на отопление помещений

7.1 Максимальный часовой расход тепла на отопление.

Q_от^mаx=q_о*V_ц*(t_от-t_н³)*10^-3

Q_от^mаx=0,1*49766(5+26)*10^-3=154,27

где q_о-удельная тепловая характеристика здания,Вт/(м³град);

t_от=5^о;

7.2 Средний часовой расход тепла на отопление

Q^ср_от=q_о*V_ц*(t_от-t_ср.от³)*10^-3,КВт

Q^ср_от=0,1*49766*(5+2,2)*10^-3=35,83

7.3 Годовой расход тепла на постоянное отопление

Q_от.п^год= Q^ср_от*n_от*10^-3,МВтч/год

Q_от.п^год=35,83*5280*10^-3=189,2

7.4 Годовой расход тепла на дежурное отопление

Q_от.д^год= Q^ср_от*(n_нр+к_от*n_з)*10^-3,МВтч/год

Q_от.д^год= 35,83*(986+0,33*2534)*10^-3=65,3

где n_нр- количество нерабочих суток в отопительном периоде=3520-2534=986;

к_от-коэффициент, учитывающий число часов работы дежурного отопления в рабочие сутки отопительного периода=0,33

8. Мощность электродвигателей системы кондиционирования воздуха

8.1 Мощность электродвигателей приточных и вытяжных вентиляторов

Приточные вентиляторы

N_вп=(L_п^л*Н_вп)/1000*3600*з_в*з_пер, КВт

N_вп=(905894,4*1000)/ (1000*3600*0,7*0,92)=390,74

Вытяжные вентиляторы

N_в.выт=(L_выт^л*Н_в.выт)/1000*3600* h_в* h_пер,КВТ

N_в.выт=(815305*500)/ (1000*3600*0,7*0,92)=175,8

8.2 Мощность электродвигателей насосов кондиционера

Летний период

N_нас^л=(W_к^л*Р_нас)/1000*3600*h_нас, КВт

N_нас^л=(760951,3*230)/1000*3600*0,5=97,23

Зимний период

N_нас^з=(W_к^з*Р_нас)/1000*3600*h_нас,

N_нас^з=(798691,32*230)/1000*3600*0,5=102

8.3 Мощность электродвигателей компрессоров холодильной станции

N_хол=Q_хол^mаx*N_хол,КВт

N_хол=1662,14*0,25=415,5

Суммарная мощность электродвигателей системы кондиционирования воздуха

Летний период

N^л=N_вп+N_вв+N_нас^л+N_хол

N^л=390,74+175,8+97,23+415,5=1079,27

Зимний период

N^х=N_вп+N_вв+N_нас^з

N^х=390,74+175,8+102=668,54

9. Годовые расходы электроэнергии на системы кондиционирования воздуха

9.1 Годовой расход электроэнергии на приточные и вытяжные вентиляторы

Приточные вентиляторы

N_вп^год=N_вп*n_год*10^-3,МВтч/год

N_вп^год=390,74*4154*10^-3=1623,13

Вытяжные вентиляторы

N_вв^год=N_вв*n_год*10^-3, МВтч/год

N_вв^год=175,8*4154*10^-3=730,3

9.2 Годовой расход электроэнергии на насосы кондиционеров

N_нас ^год=(N_нас^л*n_л+N_нас^з*n_з)10^-3,МВтч/год

N_нас ^год=(97,23*1620+102*2534)10^-3=416

9.3. Годовой расход электроэнергии на электродвигатели компрессоров холодильной станции

N_хол^год=Q_хол^год*N_хол,Мвтч/год

N_хол^год=949.5*0,25=237,4

Суммарный расход электроэнергии в год

N^год= N_вп^год++ N_вв^год+ N_нас ^год+ N_хол^год,Мвтч/год

N^год=1623,13+730,3+416+237,4=3006,8

10. Основные экономические показатели систем кондиционирования воздуха и отопления для основного цеха

10.1 Капитальные затраты на сооружение систем кондиционирования воздуха и отопления

10.1.1 Капитальные затраты на воздушную часть систем кондиционирования воздуха

К_кв=к_кв*L_п^л*10^-3,руб

К_кв=400*905894,4*10^-3=362357,76

10.1.2 Капитальные затраты на систему холодоснабжения

К_хол=к_хол*Q_хол^mаx,руб

К_хол=75*1662,14=124680,75

10.1.3 Капитальные затраты на отопление

К_от=к_от*Q_от^mаx,руб

К_от=13*154=2002

Суммарные капитальные затраты

К= К_кв+ К_хол+ К_от,руб

К=362357,76+124680,75+2002=489040,51

10.2 Годовые эксплуатационные расходы на системы кондиционирования воздуха и отопления

10.2.1 Эксплуатационные расходы на воздушную часть систем кондиционирования воздуха

Э_кв=э_кв*L_п^л*10^-3,руб/год

Э_кв=150*905894,4*10^-3=135884,16

10.2.2 Эксплуатационные расходы на систему холодоснабжения

Э_хол=э _хол* Q_хол^год ,руб/год

Э_хол=20*949.5=18990

10.2.3 Эксплуатационные расходы на отопление

Эот=э_от*Q_от^год,руб/год

Эот=6,8*189,2=1286,6

Суммарные годовые эксплуатационные расходы на системы КВ и отопления составляют

Э=1,25(Э_кв+ Э_хол + Э_от),руб/год

Э=1,25(135884,16+18990+1286,6)=156160,72

Сводная таблица технико-экономических показателей систем кондиционирования воздуха вентиляции и отопления

№ п/п	Название величин	Обозначения	Един. измерения	Наименование трикотажный цех	Всего по предприятию
1	Внутренний объем цеха	Vц	м3	49766
2	Общая мощность электродвигателей технического оборудования	Nмаш	КВт
3	Производительность приточных систем в летний и зимний периоды 1. Кондиционирования воздуха	Lп.квл Lп.квз	м3/ч м3/ч	905894.4 950823
4	Производительность вытяжных систем в летний и зимний периоды 1. Кондиционирования воздуха	Lвытл Lвытз	м3/ч м3/ч	815305 855740.7
5	Кратность воздухообмена в цехе	nл nз	1/ч	18.2 19.1
	ЧАСОВЫЕ И ГОДОВЫЕ РАСХОДЫ
6	Часовая производительность насосов кондиционеров
	1. Летний период	Wкл	Кг/ч	760951.3
	2. Зимний период	Wкз	Кг/ч	798691.32
7	Годовой расход воды в оросительных камерах кондиционеров	Wкгод	м3/год	3256625
8	Максимальный часовой расход холода на охлаждение воздуха	Qхолmаx	КВт	1662.14
9	Годовой расход холода на охлаждение воздуха	Qхолгод	МВтч/год	949.5
10	Максимальный часовой расход тепла на отопление:
	постоянное дежурное	Qот.дmаx Qот.дmаx	КВт КВт	154.27 35.83
11	Годовой расход тепла на отопление:
	постоянное дежурное	Qот.пгод Qот.дгод	МВтч/год МВтч/год	281.12 65.3
12	Общая мощность электродвигателей систем КВ и В
	1. Приточных вентиляторов кондиционеров	Nв.пр	КВт	390.74
	2. Вытяжных вентиляторов кондиционеров	Nв.выт	КВт	175.8
	3. Насосов кондиционеров для летнего и зимнего периодов	Nнасл Nнасз	КВт КВт	97.23 102
	4. Компрессоров холод. станции	Nхол	КВт	415.5
	ИТОГО: летний период	У Nл	КВт	1079.27
	Зимний период	УNз	КВт	668.54
14	Годовой расход электроэнергии на оборудование:
	1. Приточные вентиляторы кондиционеров	Nв.пргод	МВтч/год	1623.13
	2. Вытяжные вентиляторы кондиционеров	Nввгод	МВтч/год	730.3
	3. Насосы кондиционеров	Nнасгод	МВтч/год	416
	4. Компрессора холодильной станции	Nхолгод	МВтч/год	237.4
	ИТОГО: ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ	УNгод	МВтч/год	3006.8
15	Капитальные затраты на сооружение систем:
	1. Кондиционирования воздуха	Ккв	руб	362357.76
	2. Холодоснабжения	Кх	руб	124680.75
	3. Отопления.	Ко	руб	2002
	ИТОГО:	?К	руб	489040.51
16	Годовые эксплуатационные расходы на системы:
	1. Кондиционирования воздуха	Экв	Руб/год	135884.16
	2. Холодоснабжения	Эх	Руб/год	18990
	3. Отопления.	Эо	Руб/год	1286.6
	ИТОГО:	?Э	Руб/год	156160.72
17	ПРИВЕДЕННЫЕ ЗАТРАТЫ на системы КВ, В и О:
	1. Абсолютные	Па	Руб/год	237667.47
	2. Относительные	По	%	2376.68