Кондиционирование воздуха промышленных зданий

1. Характеристика объекта

2. Обоснование выбора расчетных параметров воздуха

2.1 Расчетные параметры внутреннего воздуха

2.2 Расчетные параметры наружного воздуха

3. Расчет количества вредностей, выделяющихся в помещениях

3.1.Расчет теплопоступлений в помещениях

3.1.1 Теплопоступления от солнечной радиации через остекление

3.1.2 Теплопоступления от солнечной радиации через покрытие

3.1.3 Теплопоступления от искусственного освещения

3.1.4 Теплопоступления от людей

3.2 Теплопотери помещения

3.2.1 Тепловой баланс помещений

3.3 Определение влаговыделений в помещениях

3.4 Определение газовыделений

4.Расчет воздухообмена

4.1 Выбор типа системы кондиционирования воздуха

4.2 Воздухообмен по ассимиляции теплои влагоизбытков помещений с использованием I — d диаграммы

4.3 Воздушный баланс помещений

5. Выбор воздухоприемных и воздухораздающих устройств

5.1 Расчет приточной струи

6. Выбор кондиционеров и его элементов

6.1 Выбор калорифера I-го подогрева

6.2 Выбор зональных доводчиков

6.3 Выбор оросительной камеры

7. Компоновка вентиляционных систем и конструктивные решения

8. Аэродинамический расчет вентиляционных систем

9. Выбор вентиляторов

10. Разработка принципиальной схемы автоматического регулирования работы системы КВ

11. Библиографический список

Под термином «кондиционирование воздуха» понимают создание и автоматическое поддержание в закрытых помещениях параметров воздушной среды (температуры, относительной влажности, чистоты, состава, скорости движения и давления воздуха), наиболее благоприятных для самочувствия людей (системы II категории) или ведения технологических процессов (системы I категории).

Системы кондиционирования воздуха часто выполняют функции приточной вентиляции. В тёплый период года они охлаждают и осушают воздух, в холодный — подогревают и увлажняют. Системы кондиционирования воздуха могут работать совместно с системами отопления или выполнять их функции. К системам I категории как правило предъявляются более жесткие требования в отношении надежности и точности поддержания заданных параметров воздуха, в то время как в системах II категории допускается определенное отклонение от них.

Системы кондиционирования подразделяются на центральный (для кондиционирования всех помещений используется один центральный кондиционер) и местные (для поддержания заданных условий кондиционер устанавливается непосредственно в кондиционируемом помещении).

В данном курсовом проекте запроектирована центральная многозональная система кондиционирования воздуха II категории.

1.Характеристика объекта

1. Наименование объекта: Учебно-производственный комбинат;

2. Район застройки: город Павлодар;

3. Географическая широта застройки: 52? с.ш.;

4. Ориентация главного фасада: юго-запад;

5. Высота помещения: 3,0 м;

6. Высота окон: 2,2 м

7. Номер расчетного помещения 6, 16, 22, 23;

8. В помещениях находятся ежечасно 100, 60, 100, 50 чел.;

2. Обоснование выбора расчетных параметров

2.1 Расчетные параметры внутреннего воздуха

Для расчета теплопоступлений параметры внутреннего воздуха в системах кондиционирования II класса принимаются оптимальные по.

ТП:

ХП:

2.2 Расчетные параметры наружного воздуха

В соответствии с рекомендациями требуется обеспечить параметры Б для систем кондиционирования для теплого и холодного периода. По принимаются параметры:

Т.П. t_н = 29,6⁰С Х.П. t_н = -37⁰С

I_н = 52кДж/кг I_н = -36,8 кДж/кг

(параметры Б) (параметры Б)

3. Расчет количества вредностей, выделяющихся в помещениях

3.1 Расчет теплопоступлений в помещениях

3.1.1 Теплопоступления от солнечной радиации

Теплопоступления от солнечной радиации через световые проемы учитываются в тепловом балансе для теплого периода года для наиболее жаркого месяца года и расчетного времени суток.

Теплопоступления от солнечной радиации через световые проемы

Теплопоступления находим по формуле:

где максимальная интенсивность прямой и рассеянной солнечной радиации, падающей на светопроем, Вт/м². В зависимости от географической широты района строительства и ориентации ограждения определяется по [9]:

Таблица 3

Примечание. Максимальная солнечная радиация (прямая q_п / рассеянная q_р) на различно ориентированные вертикальные поверхности при безоблачном небе в июле, Вт/м².

площадь светопроема, м²;

коэффициент теплопропускания окон с учетом затенения непрозрачной частью (переплетами) заполнения светопроема, определяется по [9]:

Для двухкамерных стеклопакетов в раздельных переплетах (для деревянного и ПВХ переплета)

коэффициент теплопропускания прозрачной частью заполнения светопроема, определяется по [9]:

Для двойного остекления из обыкновенного стекла толщиной 2,5−3,5 мм

коэффициент теплопропускания нестационарными солнцезащитными устройствами, определяется по [9]:

Для внутренних солнцезащитных устройств (штора из светлой ткани)

коэффициент облучения поверхности светопроема рассеянной радиацией

коэффициент инсоляции, учитывающий долю прошедшего потока падающей на вертикальный световой проем прямой солнечной радиации после затенения наружными козырьками или вертикальными ребрами. При отсутствии козырьков и вертикальных ребер

Для помещения 6

Для помещения 16

Для помещения 22

Для помещения 23

Теплопоступление через покрытие

Поступление тепла в помещение в теплый период года, через совмещенные покрытия зданий и сооружений для любого расчетного часа суток Q_т.п, кДж/ч, определяется по формуле:

Q_т.п =3,6· (t_усл — t_в)· А_огр·K = 3,6· ·А_огр·K, (2.11)

где t_н — расчетная температура наружного воздуха, °С;

q_п, q_р — максимальная интенсивность прямой и рассеянной солнечной радиации, падающей на горизонтальную поверхность, Вт/м². В зависимости от географической широты района строительства определяется по табл. 2.4 [7];

А_огр — площадь покрытия, м²;

Р —коэффициент поглощения солнечной радиации наружной поверхностью покрытия: для асфальтового покрытия с = 0,9; для рубероида с алюминиевой покраской Р = 0,5; с серой песчаной посыпкой Р = 0,9; с красной песчаной посыпкой Р = 0,95; для толи Р = 0,85; для шифера серебристо-серого Р = 0,75;

t_у — расчетная температура удаляемого воздуха под перекрытием, °С;

К — коэффициент теплопередачи покрытия, К = 1/R_о, Вт/(м² · °С);

б_н — коэффициент теплоотдачи наружной поверхностью покрытия, Вт/м², определяется по формуле:

б_н = 1,16 · (5 + 10·), (2.12)

где — расчетная скорость ветра, м/с, для теплого периода, принимается по [2];

R_о — сопротивление теплопередачи заполнения светопроема, (м²•^оС/Вт), определяемое теплотехническим расчетом или принимается не менее нормируемых значений сопротивления теплопередачи заполнения светопроема R_норм:

R_норм, — определяется в зависимости от градусо-суток отопительного периода района строительства (табл. 4 [4]).

Градусо-сутки отопительного периода, ГСОП, определяют по формуле ГСОП = (t_в-t_ср.от.п)•Z_от,

где t_в — расчетная температура воздуха в помещении, ^оС;

t_ср.от.п — средняя температура отопительного периода, ^оС, принимается по [2];

Z_от — продолжительность отопительного периода в сутках, принимается по [2];

Тогда R_норм определяется по формулам:

для общественных, кроме указанных выше, административных и бытовых, производственных и других зданий и помещений

R_норм = 1,6 + 0,0004?ГСОП.

Для помещения 6

t_н=23,6^оС

q_п=607; q_р=174;

А_огр=33,12 м²;

Р = 0,5;

б_н = 1,16 · (5 + 10·)=1,16 · (5 + 10·)=17,4 Вт/м²

t_{в =}26,6^оС;

t_ср.от.п=-8,7^оС

Z_от =206

ГСОП = (t_в-t_ср.от.п)•Z_от=(23,6-(-8,7)) •206=6653,8

R_норм = 1,6 + 0,0004?ГСОП=1,6 + 0,0004•6653,8=4,26 м²•^оС/Вт К=1/R_о=1/3,84=0,26 Вт/(м² · °С);

Температура, удаляемого воздуха равна:

t_у = t_в + gradt (H_п — 1,5), (2.16)

где H_п =3 м; высота помещения, м;

gradt — температурный градиент, принимается в зависимости от теплонапряженности помещения по табл. 2.8[7]

t_у = t_в + gradt (H_п — 1,5)= 23,6+1,1(6,6−1,5)=29,21°С Отсюда:

Q_т.п = 3,6· · 33,12*0,2347=528,13 кДж/ч.

Для помещения 22

А_огр=61,25 м²;

Q_т.п = 3,6· · 61,25*0,2347=1164,6 кДж/ч Для помещения 23

А_огр=31,99 м²;

Q_т.п = 3,6· · 31,99*0,2347=608,2 кДж/ч

3.1.2 Теплопоступления от искусственного освещения

Принято считать, что вся энергия, затрачиваемая на освещение, переходит в теплоту, нагревающую воздух помещения; при этом пренебрегают частью энергии, нагревающей конструкции здания и уходящей через них.

Количество тепла, выделяемое источниками искусственного освещения, если мощность светильников не известна можно определить по формуле:

где площадь помещения, м²;

максимально допустимая удельная установленная мощность освещения, Вт/м². Определяется по.

доля тепла, поступающая от светильника в различные зоны помещения, определяется по [7]:

Для расчетных помещений используем лампы накаливания со способом установки у потолка, т. е.

Расчет сведем в таблицу 4. Тепловыделения от искусственного освещения.

Таблица 4

3.1.3 Тепловыделение от людей

Тепловыделение человека складываются из отдачи явного и скрытого тепла и зависит в основном от тяжести выполняемой им работы, температуры и скорости движения окружающего воздуха, а также теплозащитных свойств одежды:

где Q_nол, Q_яв, Q_cк — тепловыделение от людей соответственно полные, и явные, и скрытые, кДж/ч;

q_яв, q_пол — тепловыделения одним человеком (соответственно явные и полные) принимаются в зависимости от интенсивности физической нагрузки и температуры в помещении [7];

n — количество людей в помещении, чел.

Расчет сведем в таблицу 5.

Тепловыделение от людей. Таблица 5.

3.1.4 Тепловой баланс помещений

Избыток или недостаток тепла Q_изб определяется в результате составления теплового баланса. Теплопоступления в помещениях жилых и общественных зданиях складываются в основном из теплопоступлений от людей, через наружные ограждения (в теплый период), от искусственного освещения и от других источников тепла. Так как проектируемая вентиляция не совмещено с отоплением, то тепло, теряемое зданием в холодный период года, компенсируется нагревательными приборами. Поэтому в данном курсовом проекте производить расчет теплопотерь не требуется. Расчеты сведем в таблицу 6.

Тепловой баланс помещений Таблица 6.

3.2 Определение влаговыделений

Наступление влаги в помещении происходит в результате испарения с поверхности кожи и дыхания людей, испарения со свободной поверхности, испарений с влажных поверхностей материалов и изделий, а также сушки материалов, химических реакций, работы технологического оборудования.

3.2.1 Влаговыделения от людей

Влаговыделение от людей определяется по формуле:

W_люд = m?n

где m — влаговыделяемая одним человеком в течение часа, в зависимости от температурных условий и физической нагрузки человека, кг/ч;

n — количество людей.

Влаговыделения от людей. Таблица 7

3.3 Определение газовыделений

Основной газообразной вредностью в помещениях жилых и общественных зданий является углекислый газ, выделяемый при дыхании человека.

Количество углекислого газа, выделяемого в помещении:

G_со2 = q _со2?n

где q_со2 — количество углекислого газа, выделяемого в помещении одним человеком, г/ч; n — количество людей в помещении.

Газовыделение от людей. Таблица 8.

Сводная таблица вредностей, выделяющихся в помещении

Таблица 9.

4. Расчет воздухообмена

4.1 Выбор типа системы кондиционирования воздуха

Целью данного курсового проекта является обеспечение с помощью системы кондиционирования необходимых параметров внутреннего воздуха в помещении зала собраний, мужской и женской парикмахерских.

Целесообразно применить центральную систему кондиционирования воздуха с зональными доводчиками и рециркуляцией ввиду малого числа помещений, для которых воздухообмен определяется по расчету.

При такой системе:

;

;

;

или ;

или .

Обязательным условием применения такой схемы является задание относительной влажности воздуха внутри помещений в диапазоне ц = 30−60%.

4.2 Воздухообмен по ассимиляции теплои влагоизбытков

Расчет потребного воздухообмена производится с использованием I-d диаграммы влажного воздуха. Для построения луча процесса вычислим угловой коэффициент для кондиционируемых помещений по формуле:

; (4.2.1)

где Q_П — избытки полного тепла, кДж/ч;

W — избытки влаги, г/кг.

Теплый период года

Определим луч процесса:

Универсальный зал: .

Мастерская по электр-ке: .

Обеденный зал: .

Раздаточная кухня: .

Наносим на I-d диаграмму точки В₁ и Н, соответствующие расчетным параметрам внутреннего и наружного воздуха. Предварительно назначаем разность температур между приточным и удаляемым воздухом. Для построения процесса изменения состояния приточного воздуха в первом расчетном помещении проводим линию из точки с параметрами В₁ и ц=45% по лучу процесса до пересечения с изотермой t_п =22−3=19 ^оС. Получена точка притока П, которая является точкой притока для всех трех расчетных помещений, так как лучи процесса всех помещений сходятся в точке П. От точки П по лучам процесса на изотерме откладываем внутренние точки В₂, В₃, В_4, которые определяют параметры состояния внутреннего воздуха в помещениях.

Т.к. высота помещений составляет 3 м, то условно принимаем температуру удаляемого воздуха равную температуре воздуха рабочей зоны .

Тогда требуемое количество приточного воздуха для ассимиляции тепловлагоизбытков может быть найдено из формулы:

(4.2.2)

; (4.2.3)

где — избытки явного тепла в помещении, кДж/ч

— массовая теплоемкость воздуха,

— температуры приточного и удаляемого воздуха

— плотность приточного воздуха, кг/м³

Универсальный зал:

;

;

Мастерская по электр-ке:

;

;

Обеденный зал:

;

;

Раздаточная кухня:

;

;

Минимальное количество наружного воздуха можно определить по формуле:

(4.2.4),

(4.2.5)

где n — количество человек

N — минимальный расход наружного воздуха на 1 человека, м³/ч по приложению М[3].

— плотность приточного воздуха, кг/м³

Тогда количество рециркуляционного воздуха будет определяться по формуле:

(4.2.6),

где G_п — количество приточного воздуха, кг/ч

G_н — минимальное количество наружного воздуха, кг/ч

Для универсального зала:

;

;

.

Для мастерской по электр-ке:

;

;

.

Для обеденного зала:

;

;

.

Для раздаточной кухни:

;

;

.

По I-d диаграмме определяем влагосодержание воздуха в каждом из расчётных помещений.

d_B1 = 7,4 г/кг

d_B2 = 8,05 г/кг

d_B3 = 8,65 г/кг

d_B4 = 8,3 г/кг Тогда влагосодержание смеси воздуха будет определяться по формуле:

(4.2.7),

где G_р1, G_р2, G_р3, G_р4 — количество рециркуляционного воздуха в помещениях

d_В1, d_В2, d_В3, d_В4 — влагосодержание воздуха в помещениях

.

Наносим на I-d диаграмму точку В_ср, лежащую на пересечении линии d_Вср=const=8,1 г/кг. Соединяем точки В_ср и Н прямой, которая определяет процесс смешения наружного и рециркуляционного воздуха. На прямой В_срН исходя из соотношения В_срС/В_срН=?G_п/?G_н находим точку С, определяющую параметры воздуха после смешения.

(4.2.8),

— длина прямой на I-d диаграмме, см

Откладывая от точки В_ср длину прямой В_срС находим положение точки С. Из точки П по линии d=const проводим прямую ПО до пересечения с кривой ц=95%. Точка О характеризует параметры воздуха после камеры орошения. Точку О соединяем с точкой С. Прямая ОС — луч процесса в оросительной камере.

Холодный период года

Универсальный зал: .

Мастерская по электр-ке: .

Обеденный зал: .

Раздаточная кухня: .

Принимаем количество подаваемого воздуха в зимний период равное количеству подаваемого воздуха в летний период. Тогда температура приточ;

ного воздуха для холодного периода года будет вычисляться по формуле:

(4.2.9)

где:

— явные теплоизбытки помещения в зимний период, кДж/ч

— Количество подаваемого приточного воздуха, кг/ч

Универсальный зал: .

Мастерская по электр-ке: .

Обеденный зал: .

Раздаточная кухня: .

Наносим на I-d диаграмму точки В₁ и Н, соответствующие расчетным параметрам внутреннего и наружного воздуха. Для построения процесса изменения состояния приточного воздуха в первом расчетном помещении проводим линию из точки с параметрами В₁ и ц=45% по лучу процесса до пересечения с изотермой, например .

Получена точка притока П, которая является точкой притока для помещения мужская парикмахерская. Точки П остальных двух помещений лежат на линии d=const. Через них проводим лучи процесса до линии t_в = 20? С, таким образом получим точки В₂, В_3, В₄.

Универсальный зал: ;

Мастерская по электр-ке: ;

Обеденный зал: ;

Раздаточная кухня: ;

Минимальное количество наружного воздуха:

Для универсального зала:

;

;

;

Для мастерской по электр-ке:

;

;

;

Для обеденного зала:

;

;

;

Для раздаточной кухни:

;

;

;

Нахождение точки смеси аналогично теплому периоду.

Из точек П по линии d=const проводим прямую ПО до пересечения с кривой ц=95%. Точка О характеризует параметры воздуха после камеры орошения.

Далее пересечением d_с=const и I_o=const получаем точку Т, соответствующую параметрам воздуха после воздухоподогревателя первого подогрева.

4.3 Воздушный баланс помещений

Количество воздуха, удаляемого из кондиционируемого помещения, должна быть меньше количества приточного воздуха на величину подпора G_под. Это делается для предупреждения попадания внутрь через неплотности ограждающих конструкций необработанного наружного воздуха или воздуха из соседних некондиционируемых помещений. Эта величина определяется по кратностям K, исходя из следующих рекомендаций:

— для помещений без окон и дверей К=0,5−0,75

— для помещений с окнами на одну сторону К=1,0

— для помещений с окнами на две стороны К=1,5

— для помещений с окнами на три или четыре стороны К=2,0−3,0

— для вестибюлей К=2,0−3,0

Величина подпора определяется по формуле:

(4.3.1)

где V-объем помещения, м³;

Расчет произведем на примере теплого периода года.

Универсальный зал: ;

Мастерская по электр-ке: ;

Обеденный зал: ;

Раздаточная кухня: .

Массовый расход воздуха на подпор:

(4.3.2)

где — объемный расход воздуха на подпор, м³/ч;

— плотность воздуха в помещении, ^оС.

Универсальный зал: ;

Мастерская по электр-ке: ;

Обеденный зал: ;

Раздаточная кухня: .

Требуемое количество удаляемого воздуха:

(4.3.3)

где — массовый расход приточного воздуха, кг/ч;

— массовый расход воздуха на подпор, кг/ч.

Универсальный зал: ;

Мастерская по электр-ке: ;

Обеденный зал: ;

Раздаточная кухня: .

Результаты расчета сводим в таблицу 5.

Таблица 5. Воздушный баланс помещений

5. Выбор воздухоприемных и воздухораздающих устройств

Подачу воздуха в помещения организуем с помощью воздуховодов равномерной раздачи с отверстиями переменной ширины. В качестве воздухораздающих устройств принимаем вентиляционные решетки типа РВ. Скорость воздуха в каналах примем равной 5 м/с, скорость воздуха у решеток — 3 м/с для приточных, 3 м/с для вытяжных.

Потребную площадь сечения воздуховодов и решеток определим по формуле:

(5.1)

Где v = 5 м/с — для каналов

3 м/с — для приточных решеток

3 м/с — для вытяжных решеток Для универсального зала:

Остальные помещения рассчитываются аналогично.

Таблица 6.

Размеры жалюзийных решеток и каналов.

Рассчитаем в помещении Мастерская по элек-ке воздуховод равномерной раздачи.

Длина l = 4,2 м.

Число отверстий n = 8

Расстояние между отверстиями l` = 0,5 м

1.Найдем скорость движения воздуха в воздуховоде:

(5.1)

Здесь F_в = a•b = 0,55•0,62 = 0,341 м² — площадь поперечного сечения воздуховода.

2. Эквивалентный по скорости диаметр воздуховода:

3. Определяем динамическое давление:

4. По скорости и эквивалентному диаметру по таблицам справочника 5 определим потери давления на 1 метре длины воздуховода,

5. Расстояние между отверстиями принимаем Длина воздуховода .

6. Определяем максимальное количество отверстий в боковой стенке воздуховода, которое не должно превышать:

принимаем 8 отверстий.

7. Определяем площадь 1-гo приточного отверстия при заданной скорости истечения из решетки :

.

8. Скорость истечения воздуха из каждого отверстия:

9. Определяем площади последующих отверстий:

кондиционирование воздух помещение вентиляционный где — площадь предыдущего отверстия, м²;

— площадь рассчитываемого отверстия, м²;

— площадь поперечного сечения воздуховода, м²;

— коэффициент расхода, принимаем 0,65.

Произведем расчет для последующих восьми отверстий:

10. Определяем полное давление в начале воздуховода:

11. Размеры отверстий определяем как:

где — искомая ширина отверстия: для всех отверстий;

— принятая высота его, постоянная для всех отверстий.

Определим размеры всех отверстий:

Исходя из необходимой площади отверстий и известных площадей живых сечений решеток типа РС-Г принимаем: 8 решеток РС-Г 525×425

5.1.Расчет приточных струй.

При кондиционировании воздуха предъявляются строгие требования к разностям температур и скоростей воздуха, которые создаются приточными струями, входящими в обслуживаемую зону помещения.

Производим расчет струи для теплого периода в помещении Мастерская по элек-ке.

Решётка типа «Рс-Г» имеет жалюзи параллельные большей стороне решётки и создаёт компактную струю.

В Мастерская по элек-ке размещаются восемь воздухораздающих решеток размером 525 425 мм с площадью живого сечения f=0,2231 м².

Температура притока: t₀= t_пр=19,0С.

Размеры помещения: высота Н_п=3м, ширина b=12м, длина в направлении приточной струи l=8 м. Высота рабочей зоны h=2м. Нормируемая скорость воздуха в рабочей зоне V_норм=0,5 м/с. Рабочая разность температур? t=3^оC.

Задаемся ориентировочно скоростью выхода из решетки V₀=3м/с.

1) По табл. выбираем характеристику воздухораспределителя А) в качестве воздухораспределителей принимаем вентиляционные решетки, создающие компактные струи.

Б) Так как струя выпускается горизонтально на высоте h=2,7 м, следовательно, струя настилающаяся.

В) Расстояние от воздухораспределителя до точки отрыва струи от потолка

(5.1.1)

где для компактных струй

(5.1.2)

где m=m₂=6,4 и n=n₂=4,5 — определяются по [10];

(5.1.3)

e^k — величина принимаемая по.

Расстояние от оси струи до пересечения оси струи с уровнем РЗ (в точке пересечения экстремальные условия струи).

Определяем расстояние от воздухораспределителя до критической точки, где в рабочей зоне могут возникнуть экстремальные точки.

.

2.В соответствии с п. 2.10. определяем максимальную скорость движения воздуха и минимальную разность температур в струе по формулам:

(5.1.4)

К=1.2 — в зоне прямого действия струи по оптимальным параметрам для легкой I категории работ;

Дt₂=1⁰C — допустимое отклонение температуры.

где t₂ -нормируемое отклонение температуры воздуха, принимаем по [2], прил.7, в зоне прямого действия струи равно 1⁰С.

По литературе [10], схема II, струя стеснённая

Где F_п=(3*12)/8=4,5 м² — поперечное сечение помещения на одну струю.

По [10, табл.14] выбираем расчетные формулы для определения скорости воздуха на выходе из решетки V₀ и фактического перепада температур в рабочей зоне t_х на оси струи.

(5.1.5)

Где = 1,7, по [10], (т. к. l/x_п = 0,5/9,02=0,056)

(5.1.6)

0,85⁰С меньше t₂=1,0⁰С, следовательно данное решение воздухораздачи является приемлемым.

6. Выбор кондиционера и его элементов.

Кондиционер подбираем по производительности:

L = 1,1УL_п (6)

L = 1,1· (6401,9+5565,1+7200,3+3999,2)=25 483,15 м³/ч Принимаем кондиционер центральный, КЦТ3−31,5 (по [9]).

6.1 Выбор калорифера І подогрева

Предварительно примем типовую секцию подогрева КТЦ3−31,5, без обводного канала, состоящую из одного 1 рядного 2 метрового теплообменника ВН1−3 [5]

Площадь теплообменной поверхности — F_w = 60,4 м²

Площадь живого сечении — f_жс = 3,315 м²

Площадь сечения для прохода воды f_тр — 0,148 м²

Параметры теплоносителя 150/70 ?С Массовый расход воздуха:

G_п = L_пс (6.1.1.1)

Где t_с = 4,5 ?С — температура в точке смеси.

G_п = 25 483,15· 1,27 = 32 363,6 кг/ч

t = 9,8 ?Стемпература после подогревателя первого подогрева (находим по Id-диаграмме) Определяем требуемое количество тепла для нагрева воздуха:

Q = cG (t — t_н) (6.1.1.2)

Где G — расход воздуха с = 1 кДж/кг — теплоемкость воздуха

Q = 32 363,6 · (9,8 — 4,5) = 171 527,08 кДж/ч Определяем расход воды G_w, из условия, что температура обратной воды не может быть выше 70? С Массовая скорость движения воздуха в воздухонагревателе:

Скорость течения воды в трубках:

K = 67,62 Вт/(м²?С) Найдем требуемую площадь поверхности нагрева:

где средняя температура воды, С.

Определяем необходимое число устанавливаемых калориферов по выражению:

где — площадь поверхности нагрева одного калорифера выбранной модели.

Ставим один калорифер с действительной площадью нагрева:

Запас площади нагрева составляет:

что допустимо.

6.2 Выбор зональных доводчиков

В качестве зональных доводчиков используем калориферы, работающие на воде, с параметрами 150/70 ?С.

Рассчитаем зональный доводчик для помещений обеденный зал и раздаточная кухня на ЙЙ этаже, так как в этом направлении самый большой расход приточного воздуха.

В холодный период необходимо обеспечить нагрев воздуха от температуры t₁ =7,1?С на выходе из оросительной камеры, до температуры притока t_п4 = 16,2 ?С.

Расход воздуха принимаем с запасом в 10%:

L = 1,1L_пр = 1,1· 11 200 = 12 320 м³/ч.

Массовый расход воздуха, при температуре t₁ = 7,1?С найдем как:

G = Lс (6.1.2.1)

G = 12 320· 1,26 = 15 523,2 кг/ч Расход тепла на нагрев воздуха составит:

Q = cG (t₁ — t_п) (6.1.2.2)

Q = 1· 15 523,2·(16,2−7,1) = 141 261,12 кДж/ч Примем массовую скорость воздуха в калорифере vс = 7 кг/м²с Найдем необходимую площадь живого сечения калорифера:

(6.1.2.3)

По найденной площади живого сечения по подберем калорифер КСк3−10−02 АХЛЗ Поверхность нагрева F = 28,66 м²

Площадь живого сечении — f_жс = 0,581 м²

Площадь сечения для прохода воды f_тр — 0,846 м²

Уточним массовую скорость воздуха:

Найдем скорость воды в трубках калорифера:

Где с — плотность воды

f_т= 0,846 м² — живое сечение для прохода теплоносителя.

По известной массовой скорости воздуха и справочным данным коэффициент теплопередачи:

K =62,53 Вт/(м²?С) Рассчитываем необходимую площадь поверхности нагрева, м², калориферной установки:

(6.1.2.6).

где T_ср — средняя температура теплоносителя

T_ср = (150 + 70)/2 = 110? С

t_ср — средняя температура воздуха

t_ср = (7,1+16,2)/2 = 11,65?С т. е. (T_ср — t_ср) — среднеарифметический температурный напор.

Запас поверхности нагрева составляет:

(6.1.2.7)

Согласно [9 т. ЙЙ7] по массовой скорости воздуха определяем аэродинамическое сопротивление калориферной установки по воздуху: ДР_а=213,89 Па .

6.3 Выбор оросительной камеры

Расчет производим по методике «СантехНИИпроект».

Рассчитаем оросительную камеру типа ОКФ-3 для кондиционера КТЦ3−31,5.

Расход воздуха:

G = L_пс Где с — плотность наружного воздуха (в теплый период).

G = 23 167*1,21 = 27 287,92 кг/ч Необходимо охладить воздух (t_с = 19,8?С, I_н =37,5 кДж/кг,) до состояния t_о = 8,7?С, I_о = 25,5 кДж/кг

Коэффициент адиабатической эффективности равен:

= 24,5 кДж/кг — находим на пересечении линии ц=100% и луча процесса обработки воздуха в камере.

По найденному значению E_А, при помощи [9, рис. 15.27] находим:

Коэффициент орошения м = 1,75

Коэффициент энтальпийной эффективности E_п = 0,57

Относительная разность температур воздуха:

b = 0,33 кг? С/кДж — коэффициент аппроксимации.

с_ж = 4,19 кДж/кг — теплоемкость воды.

Расход воды:

G_ж = мG (6.1.3.3)

G_ж =1,75*27 287,92 = 47 753,86 кг/ч Начальная температура воды:

t_w= 7,9?С — находим на пересечении линии ц=100% и луча процесса обработки воздуха в камере.

Расход воды, приходящийся на одну одну форсунку:

q = G_ж/n (6.1.3.5)

q = 47 753,86/36 = 1326,5 кг/ч

n = 36 — число форсунок

Тогда по [9, рис. 15.26], давление перед форсунками составит P = 152,5 кПа Холодопроизводительность:

(6.1.3.6)

где — воздухообмен, потребный для обеспечения в помещении заданных параметров внутреннего воздуха при данных избытков явного тепла и выбранных параметрах приточного воздуха, кг/ч;

— начальное и конечное теплосодержание воздуха, кДж/кг.

Принимаем по одну холодильную машину ХМ-ФУ-40 холодопроизводительностью 356 150 кДж/ч счастотой вращения 970 об/мин.

7. Компоновка вентиляционных систем и конструктивные решения

При выполнении данного проекта был подобран центральный кондиционер КЦТ3−31,5.

Кондиционер расположен в подвальном помещении. Забор наружного воздуха осуществляется при помощи приставной воздухозаборной шахты с жалюзийными решетками. Согласно требованиям к вентиляционным системам, расстояние от поверхности земли до низа воздухозаборной жалюзийной решетки составляет 2 м.

От приточных камер воздух по металлическим воздуховодам подается в помещения. На этажах запроектированы приставные каналы из шлакобетонных. Из воздуховодов посредством жалюзийных регулируемых решеток производится раздача воздуха в помещения.

Вытяжка осуществляется в обратном порядке. Через решетки воздух поступает в вытяжные каналы из шлакобетонных плит. Воздух из коробов удаляется через шахты механическим путем наружу. Шахты на чердаке утепляются.

8. Аэродинамический расчет вентиляционных систем.

Рис. 3 Схема центрального кондиционирования К1.

Рис. 4 Схема системы вытяжки В1.

Расчет приточных и вытяжных систем воздуховодов сводится к определению размеров поперечного сечения каналов, их сопротивления движению воздуха и увязки напора параллельных соединений.

Расчет потерь напора проведем методом удельных потерь напора на трение. Аэродинамический расчет состоит из двух этапов:

— расчет участков основного магистрального направления;

— увязка участков системы.

Последовательность расчета

1. Строится аксонометрическая схема вентиляционной системы.

2. Разбивается схема на участки и выбираем основное (магистральное) направление, которое представляет собой наиболее протяженную цепочку последовательно расположенных участков.

3. Ориентируясь на табл. 12.2, 12.8 определяем размеры поперечного сечения воздуховодов на расчетных участках магистрали.

Ориентированную величину площади поперечного сечения определяем по формуле:

(8.1)

где L — расчетный расход воздуха на участке, м³/ч;

н₀ — оптимальная скорость движения воздуха на участке, м/с.

4. Определим эквивалентные диаметры воздуховодов по каждому участку магистрали по формуле:

d_экв = 2a· b/(a+b) (8.2)

где а, в — размеры прямоугольного воздуховода, мм.

5. Определим фактическую скорость V_фр с учетом площади сечения F_ст стандартного воздуховода по формуле:

V_фр = L/3600· F_ст (8.3)

6. По значениям d_экв и V_фр по таблице 12.17 определяем значения удельных потерь давления на трение R.

7. Вводится поправочный коэффициент m, учитывающий шероховатость стенок канала по табл. 12.13.

8. Выбираются коэффициенты местных сопротивлений и просчитывается их сумма? ж по участкам. Результат расчетов сводят в таблицу.

9. По таблице 12.17 для соответствующих скоростей по участкам находим динамическое давление.

10. Рассчитываются полные потери по участкам

R_ст + Z = R_ст + ?ж Р_д (8.5)

11. Определяется величина требуемого напора вентилятора для систем с механическим побуждением, для этого суммируем сопротивления на всех участках магистрали.

12. Проводится увязка ответвлений. Сопротивления на всех параллельных участках должны быть равны (невязка не более 10%). Если невязка превышает заданное значение, то ставится диаграмма.

Аэродинамический расчет П1

Для помещений с большим расходом приточного воздуха производится расчет равномерной раздачи воздуха.

Расчет участка 2−3:

По таблице 22.8 выбираем размеры поперечного сечения воздуховода 500×500мм по ориентированной величине площади поперечного сечения

d_экв = 2· 0,5·0,5/(0,5+0,5)=0,535 м

V_фр = 6402/3600· 0,286=6,22 м/с По значениям d_экв и V_фр по таблице 22.15 находим значение удельных потерь давления на трение R=0,949 Па

По таблице 22.12 находим m=1

Для V_фр по таблице 22.15 находим динамическое давление P_д=30,79 Па.

На данном участке присутствует местное сопротивление в виде 2 отводов на 90^о, тройник на прямой проход по таблицам 22.22−22.44 определяем ж=3,18

Z=3,18· 30,79=97,91 Па

1. Rlm+Z=0,949· 21,2·1+97,91+213,89=331,92 Па Остальные участки рассчитываются аналогично.

Расчет сведен в таблицу 8.

Таблица 7

Коэффициенты местных сопротивлений приточной камеры.

Таблица 8.

На участках 2−3, 9−3, 10−4 установлены зональные подогреватели, их аэродинамическое сопротивление равное 213,89 Па учтено в соответствующих строках.

Произведем увязку ответвлений. Сопротивления на всех параллельных ответвлениях.

(8.6)

Невязка должна составлять не более 10%.

Для увязки этого участка необходимо установить диафрагму на участке 9−3.

Требуемое местное сопротивление диафрагмы определяется по формуле:

(8.7)

где — разность потерь давления в расчетном направлении и ответвлении, Па

— скоростьной напор в ответвлении Согласно [9, табл. 22.49], необходимый размер отверстия диафрагмы 287×487.

Аэродинамический расчет вытяжки В1.

Расчет участка 1−2:

По таблице 22.8 выбираем размеры поперечного сечения воздуховода 450×420мм по ориентированной величине площади поперечного сечения

d_экв = 2· 0,45·0,42/(0,45+0,42)=0,482 м

V_фр = 6362/3600· 0,482=7,55 м/с По значениям d_экв и V_фр по таблице 22.15 находим значение удельных потерь давления на трение R=0,949 Па

По таблице 22.12 находим m=1,63

Для V_фр по таблице 22.15 находим динамическое давление P_д=34,45 Па.

На данном участке присутствуют местные сопротивления в виде трех отводов на 90^о, по таблицам 22.22−22.44 [9]] определяем ж=0,14*3=0,42 и тройника на прямой проход ж=0,25; ?ж=0,67

Z=0,67· 34,45=23,08 Па

Rlm+Z=0,949· 16,39·1,63+23,08=48,43 Па Остальные участки рассчитываются аналогично.

Расчет сведен в таблицу 10.

Таблица 10

Коэффициенты местных сопротивлений Таблица 10

Для увязки этого участка необходимо установить диафрагму на участке 2−3.

Согласно [9, табл. 22.49], необходимый размер отверстия диафрагмы 330×630

9. Выбор вентиляторов

Выбор вентиляционной установки для кондиционера осуществляется по требуемой производительности и требуемого давления, принимаемого:

где ?Р_к -суммарные потери давления в секциях кондиционера, Па,

(Rlm+z) — потери давления в сети на магистральных участках нагнетательной линии, Па.

При выборе вентилятора рабочий режим его нужно принимать так, чтобы коэффициент полезного действия отличался не более, чем на 10% от максимального.

1. Подберем в вентилятор в кондиционер:

Потери давления в кондиционере ДP_к составляют:

Воздухонагреватели — 213,89

Фильтр — 100 Па, Приемный клапан — 25 Па, Блок приемный — 70 Па.

Итого 408,89 Па.

Па Выбираем вентилятор по расходу и потерям давления. Что соответствует вентиляторному агрегату ВЦ4−75−8 Е8 105−2 с двигателем 4A132М6, входящему в стандартную поставку кондиционера.

Мощность двигателя 7,5 кВт Частота вращения вентилятора 9700 об/мин Масса вентилятора с двигателем 338 кг

2.Подберем вентилятор на вытяжную шахту В-1:

Расход: 22 552 м³/ч.

ВЦ4−75−8:

Двигатель: тип 4A132М6

мощность 7,5 кВт частота 9700 об/мин Масса вентилятора с двигателем 338 кг.

10. Разработка принципиальной схемы автоматического регулирования работы системы КВ.

Задачей системы автоматического регулирования является поддержание параметров внутреннего воздуха в заданных интервалах при любых изменениях параметров наружного воздуха в теплый, холодный и переходный периоды года.

Терморегуляторы Т1, Т2', ТЗ', установленные в каждом помещении, поддерживают заданную температуру воздуха в помещениях, управляя клапанами К6, К11, К12, регулирующими подачу теплоносителя в зональные подогреватели 9, 15, 14.

Температура воздуха, подаваемого центральным кондиционером к зональным подогревателям, регулируется терморегулятором Т2, который в холодный период года управляет клапанами К2 и КЗ, изменяющими количество теплоносителя, поступающего в калориферы первого подогрева. В теплый период года терморегулятор Т2 переключается на управление клапаном К4, регулирующим температуру воды, подаваемой к форсункам оросительной камеры. При установке поверхностных воздухоохладителей клапан К4 изменяет количество холодоносителя, подаваемого в воздухоохладитель.

Для регулирования соотношения между количествами наружного и рециркуляционного воздуха устанавливается специальный терморегулятор ТЗ, датчиком которого служит мокрый термометр, измеряющий энтальпию наружного воздуха. Регулирование осуществляется по следующей схеме:

при энтальпии наружного воздуха в пределах I₀ < I_н <I_в терморегулятор ТЗ устанавливает клапаны К1, К8 и К9 на режим подачи максимального количества наружного воздуха и максимального выброса отработанного воздуха и подключает управление этими клапанами к терморегулятору Т2 или влагорегулятору В1;

1 — воздухозаборное устройство, 2 — смесительная камера; 3 — фильтр, 4 — секция обслуживания, 5 — секции калориферов первого подогрева; 6—оросительная камера, 7—направляющий аппарат, 8 — прямоточный вентилятор; 9, 14, 15 — зональные подогреватели; 10 — шумоглушитель; 11 - нacoc, 12 — вытяжной вентилятор; 13 — воздуховод при энтальпии наружного воздуха I_н I_в терморегулятор ТЗ устанавливает клапаны K1, K8 и К9 на режим подачи минимального количества наружного воздуха и минимального выброса.

В холодный период года терморегулятор Т2 или влагорегулятор В1 управляет воздушными клапанами К1, К8, К9, снижая количество подаваемого наружного воздуха по мере понижения его энтальпии вплоть до минимально допустимого, после чего регуляторы переключаются на управление клапанами К2 и КЗ, регулирующими подачу теплоносителя в калориферы первого подогрева.

Библиографический список

1. ГОСТ 12.1.005−76. ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарногигиенические требования.

2. ГОСТ 21.602−79. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Рабочие чертежи.

3. СНиП 41−01−2003. Строительные нормы и правила Российской Федерации. Отопление, вентиляция и кондиционирование. М: Госстрой России, 2004. 64 с.

4. СНиП 23−02−2003. Строительные нормы и правила Российской Федерации Тепловая защита зданий.

5.СНиП 23−01−99. Строительные нормы и правила Российской Федерации. Строительная климатология. М: Госстрой России, 2000. 58 с.

6.Богословский В. Н. Отопление и вентиляция. ч.II. М.: Стройиздат, 1976. 536с.

7.Щекин Р. В. Справочник по теплоснабжению и вентиляции. Киев, 1976, 305 с.

8. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. Ч 3, Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 1 -М.: Стройиздат, 1992. — 319с.

9.Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. В 2 ч. Ч.2. Вентиляция и кондиционирование воздуха.- М.: Стройиздат, 1978 — 509с.

10. Пеклов А. А., Степанова Т. А. Кондиционирование воздуха. — Киев.: Вища школа, 1978. — 326 с.

11. Нестеренко А. В. Основы термодинамических расчетов вентиляции и кондиционирования воздуха. — М.: Высшая школа, 1971. — 460 с.

12. Баркалов Б. В., Карпис Е. Е. Кондиционирование воздуха в промышленных, общественных и жилых зданий. 2-е изд. — М.: Стройиздат, 1982. — 312 с.

13. Кокорин О. Я. Установки кондиционирования воздуха. — М.: Машиностроение, 1978. — 264 с.

14. Богословский В. Н., Кокорин О. Я., Петров Л. В. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение. — М.: Стройиздат, 1985. — 367 с.

15. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Часть II. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Под ред. И. Г. Староверова. — М.: Стройиздат, 1978, 509 с.

16. Рожков В. Ф. Методические указания по выполнению курсового проекта. Тула, 2006