Кондиционирование воздуха в общественных зданиях

6. Схема с 2 рециркуляциями

Рис. 5.

7. Построение процессов на I-d диаграмме.

Таблица 5.3

Параметры воздуха в характерных точках для схемы № 1

Точка I, кДж/кг 0С d, г/кгвлаги t, 0С , % Нл 52.51 10.88 24,7 55,66 У 51.13 9.82 26 45.85 С1 59,6 7,4 33,5 40,3 Ол 34.69 8.49 13,2 90 С2=П' 39.58 8.49 18 64,75 П 40.6 8.49 19 61,2 В 49.09 9.42 25 49,1

Минимально необходимое количество наружного воздуха:

(4.7)

где — минимальный расход свежего приточного воздуха на одного человека, принимается согласно СНиП [1] 30 м3/ч*чел при среднем режиме работы;

N — число людей в помещении, чел;

(- плотность воздуха при данной температуре, кг/м3;

GНmin = 30(400(1.2 = 14 400 кг/ч Расход воздуха на вторую рециркуляцию и через дождевое пространство оросительной камеры найдём из системы уравнений:

(4.8)

(4.9)

Gр2 = 39 898 (кг/ч

Gдп = 39 898 — 11 867 = 28 031кг/ч Расход воздуха, необходимый для первой рециркуляции найдём из системы:

(4.10)

Gр1 = 28 031 — 14 400=13631кг/ч

(4.11)

Ic1 =

Расход холода определим по формуле, кВт

(4.12)

Qхол = кВт Схема № 4

Схема с рециркуляцией и байпасом

Рис. 5.

8. Схема с рециркуляцией и байпасом

Рис. 5.

9.Построение процессов на I-d диаграмме Таблица 5.4

Параметры воздуха в характерных точках для схемы № 4

Точка I, кДж/кг 0С d, г/кгвлаги t, 0С , % Нл 52.51 10.88 24,7 55,66 Ол 34.69 8.49 13,2 90 П'=С 39.58 8.49 18 64,75 П 40.6 8.49 19 61,2 В 49.09 9.42 25 49,1 У 51.13 9.82 26 45.85

Расход воздуха через байпас найдем из системы уравнений, кг/ч:

(4.13)

(4.14)

Gб = кг/ч

Gдп = 39 898 — 10 948 = 28 950кг/ч Расход холода, кВт: (4.15)

Qхол = 137,9Вт

Схема № 5

Схема с рециркуляцией и УПП в оросительной камере

Рис. 5.

10. Схема с рециркуляцией и УПП в ор

Рис. 5.

11. Построение процессов на I-d диаграмме Таблица 5.5

Параметры воздуха в характерных точках для схемы № 5

Точка I, кДж/кг 0С d, г/кгвлаги t, 0С , % Нл 52.51 10.88 24,7 55,66 У 51.13 9.82 26 45.85 С 51.68 10,57 24.66 53.55 О=П' 39.58 8.49 18 64,75 П 40.6 8.49 19 61,2 Gк = 39 898 кг/ч GН = 30(400(1.2 = 14 400 кг/ч Gр = 39 898 — 14 400 = 25 498кг/ч Энтальпия смеси, кДж/кг 0С, определяем по формуле:

(4.16)

Ic =

Расход холода, кВт 39898(Вт (4.17)

Построение процессов на i-d диаграмме для холодного периода года Схема с рециркуляцией.

Рис. 5.

12.Схема с рециркуляцией

Рис. 5.

13. Построение процессов на I-d диаграмме Таблица 5.6

Параметры воздуха в характерных точках для схемы № 1

Точка I, кДж/кг 0С d, г/кгвлаги t, 0С , % Н -21,79 1,77 -26 84 С 20,5 3,51 11,0 37,4 Оз 21,89 5,79 7,38 90 П' 25,5 5,79 12 65 П 27,5 5,79 13 61 В 33,9 6,25 18 49 У 34,9 6,15 19 48

а) Чтобы не было разрегулировки системы, принимаем для холодного периода:

Gк = 39 898 кг/ч GН = 30(400(1.2 = 14 400 кг/ч Gр = 39 898 — 14 400 = 25 498кг/ч

б) Параметры смеси определяем по формуле (4.15)

Ic = кДж/кг в) Расход подпиточной воды, кг/ч:

(W=

г) Расход тепла в воздухонагревателе, кВт:

(4.18)

Qвн = Вт Анализ технико-экономических показателей различных технологических схем Анализ технико-экономических показателей рассматриваемых технологических схем сведен в таблицу 5.

1.

Таблица 6.1

Технико-экономические показатели технологических схем

№ Схема Gк, кг/ч Qвн1,, Вт Qвн2, кВт Qхол, кВт, кг/ч Теплый период 1 Прямоточная схема с оросительной камерой и подогревом в ВН 39 898 54.2 197.

5 95.35 2 Прямоточная схема с ВО. 136.

14 3 Схема с 2 рециркуляциями 133,54 4 Схема с байпасированием 137,9 5 Схема с рециркуляцией и УПП в оросительной камере. 131,1 Холодный период 1 Схема с рециркуляцией. 39 898 55,4 90.97

Для теплого периода принимается схема № 5 с УПП в ОК, так как она наименее энергоемкая.

Для холодного периода принимается схема № 1 с применением рециркуляции, как наиболее экономичная.

В результате схема УКВ для обоих периодов будет выглядеть следующим образом.

Рис. 6.

1.Технологическая схема УКВ для теплого и холодного периодов.

Выбор типоразмера центрального кондиционера и расчет его функциональных блоков Воздухонагреватели и воздухоохладители Расчет воздухонагревателя Расчет воздухонагревателя При расчете требуется определить теплоотдающую поверхность воздухонагревателя. По полученному значению подбирается типоразмер, марка и количество воздухонагревателей.

Необходимая площадь живого сечения по воздуху:

(6.1)

где GК — расход воздуха через воздухонагреватель, кг/ч;

— массовая скорость воздуха, .

Скорость теплоносителя в трубках воздухонагревателя, м/с:

(6.2)

где fж.с.тр. — площадь живого сечения труб теплоносителя в одном ходе, м2. Для полуторарядного воздухонагревателя 2150*10−6 м2;

GW — расход теплоносителя в трубках, кг/ч. Определяется по формуле

(6.3)

где QВН — количество теплоты на нагрев воздуха, Вт;

t1, t2 — температура воды в подающем и обратном трубопроводе, 0С

Коэффициент теплопередачи воздухонагревателя, :

(6.4)

Требуемая поверхность нагрева воздухонагревателя:

(6.5)

где (Т — температурный напор, 0С. Вычисляется следующим образом.

(6.6)

Коэффициент запаса, %:

(6.7)

где Fвн — площадь поверхности воздухонагревателя, FBH=41 м2, 1 шт.

Так как воздухонагреватель устанавливается с обводным клапаном, то такой коэффициент запаса является допустимым.

В результате расчета, принимается к установке однорядный воздухонагреватель ВНО1−1 индекс 01.

Площадь поверхности нагрева 41 м², масса М=460 кг.

Расчет камеры орошения В результате расчета требуется определить: типоразмер оросительной камеры, параметры воды на входе и выходе, а также аэродинамическое сопротивление.

Марка кондиционера — КТЦ3.

Выбор типоразмера УКВ производится в соответствии с номенклатурой по производительности УКВ.

Тип кондиционера КТЦ3−63 нормальный режим работы.

Холодный период По результатам построения процесса на I-d диаграмме вычисляется коэффициент адиабатной эффективности:

(6.8)

Принимается камера орошения ОКФ3 индекс 06.1 304 исполнение 1, рядов 1, количество форсунок — 81, коэффициент орошения (=0,96

Расход воды в камере орошения, кг/ч:

(6.9)

где GК — расход воздуха через дождевое пространство оросительной камеры

Минимальный коэффициент орошения, при котором оросительная камера работает в устойчивом режиме:

(6.10)

где — минимальный расход воды через форсунку. Для ЭШФ 7/10 =460 кг/ч

N — количество форсунок, N=81

Проверка (P>(min: 0,96>0,93 — режим устойчивый Расход воды через форсунку, кг/ч:

= (6.11)

Определение необходимого перепада давлений на форсунку, кПа

(6.12)

Напор насоса, кПа:

=21,3(1,1=23,4 (6.13)

Теплый период Определяем коэффициент адиабатной эффективности

(6.14)

По графику 2.3 [3] для камеры орошения ОКФ-3 исполнения 1, коэффициент орошения (=1,29 и действительный коэффициент эффективности ЕП=0,6.

Определяется относительный температурный перепад:

(6.15)

где b — коэффициент перехода, b=0,33 кг0С/кДж;

сW — теплоемкость воды, сW=4,19 кг0С/кДж;

Начальная температура воды в камере орошения:

(6.16)

0С Конечная температура воды в оросительной камере, 0С:

(6.17)

Расход воды, кг/ч, определяется по формуле 5.2:

Минимальный коэффициент орошения определяется по формуле 5.3:

Проверка (P>(min: 1,29>1,035 — режим устойчивый Расход воды через форсунку, кг/ч, определяется по формуле 5.4:

Необходимый перепад давлений на форсунку определяется по формуле:

Подбор насоса и клапана для камеры орашения Насос для камеры орошения подбирается по напору и подаче.

В теплый период эти показатели максимальные.

Подача насоса, м3/ч:

(6.18)

кг/ч Напор насоса, кПа

(6.19)

По рассчитанным данным подобран насос К160/20. Подача 160 м3/ч.

Напор 20 м в.ст. Устанавливается один действующий и один резервный насосы.

По каталогу подобраны клапаны 2-х ходовой и 3-х ходовой фирмы «Danfoss» тарельчатые типа VF с (=100 мм (КVS=160).

Подбор вентиляционного агрегата Подбор фильтра Так как отсутствуют данные о загрязнении воздуха, принимаем к установке фильтр воздушный ФР2−3.

Фильтры воздушные ФР2−3 предназначены для очистки воздуха, поступающего в кондиционер, от атмосферной и волокнистой пыли при среднегодовой запыленности 1 мг/м3 и кратковременной запыленности до 10 мг/м3.

Эффективность очистки воздуха от минеральной пыли 88%, от волокнистой — 98%.

Удельная воздушная нагрузка на фронтальное сечение фильтра: номинальная-10 000, максимальная-12 500 м3/(ч*м2).

Подбор вентилятора Кондиционер КТЦ3−63 оборудован стандартным вентилятором ВК-Ц4−75−16 (№ 16) одностороннего всасывания по схеме исполнения № 6.

Теплои холодоснабжение центрального кондиционера. Расчет и подбор холодильного оборудования, баков, насосов Холодоснабжение Температурный режим работы холодильной машины Определение параметров в характерных точках Температура испарения:

(7.1)

где — начальная и конечная температура воды (из расчета оросительной камеры)

Температура конденсации, 0С

(7.2)

где tМН — температура мокрого термометра для наружного состояния, 21,8 0С

Температура всасывания, 0С

(7.3)

Температура переохлаждения, 0С

(7.4)

Подбор холодильной машины Определение холодопроизводительности холодильной машины.

Холодопроизводительность определяется по формуле:

(7.5)

где VПР — объем описываемый поршнем компрессора, м3/ч;

qV — объемная холодопроизводительность хладагента, кДж/м3;

(- коэффициент подачи компрессора:

(7.6)

где (Q — коэффициент, учитывающий тепловые потери:

(7.7)

где (ДР — коэффициент, учитывающий дросселирование: (ДР=0,95

(ПЛ — коэффициент, учитывающий плотность прижима клапана (ПЛ=0,97

(С — коэффициент, учитывающий мертвое пространство:

(7.8)

где С0 — коэффициент, определяющий долю мертвого пространства от объема: С0=0,04;

РК, РИ — давление конденсации и испарения;

m — показатель политропы, m=1.

Расчет объемной холодопроизводительности:

(7.9)

где q0 — удельная массовая холодопроизводительность хладагента, кДж/кг;

v1 — удельный объем перегретого пара хладагента в точке 1 холодильного цикла, м3/кг

q0=i1-i4 — с промежуточным теплообменником

q0=i'1-i4 — без промежуточного теплообменника Подача компрессора:

(7.10)

Массовый расход хладагента, кг/с

(7.11)

Индикаторная мощность компрессора:

NI=NA/(I

где (I — индикаторный КПД: (I=(Q+btИ

b — коэффициент 0,0025

Фиктивная электрическая мощность на валу компрессора:

NЭ=NI+NТР (7.12)

где NТР — мощность, затрачиваемая на трение:

NТР=VПРP,

для хладоновых компрессоров: Р=0,3102(0,5102 кПа Принимаем «среднее давление» Pср=50 кПа Электрическая мощность:

(7.13)

где (эл.дв=0,75(0,85 — КПД электродвигателя. Принимаем (эл.дв=0,8

(мех.

п=0,97(0,98 — КПД механической передачи. Принимаем (мех.

п=0,98

Теоретический холодильный коэффициент:

(7.14)

Холодильный коэффициент цикла Карно:

(7.15)

Теоретическая степень термодинамического совершенства:

(7.16)

Действительный холодильный коэффициент:

(7.17)

Действительная степень термодинамического совершенства:

(7.18)

Определение холодопроизводительности холодильной машины. Хладон R-22

Объемная холодопроизводительность:

q0=i1-i4=632−437=195 кДж/кг

v1=0.045 м3/кг

По P-I диаграмме определяем: РИ=0,7 МПа; РК=1,35 МПа

Подача компрессора:

м3/ч Подбор электродвигателя Удельная работа, совершаемая компрессором:

lA=i2-i1 (7.19)

По P-I диаграмме определяем i2=651 кДж/кг, i1=632 кДж/кг, i4=437 кДж/кг.

lA=651−632=19 кДж/кг Расход хладагента: кг/с Адиабатная мощность компрессора: NA=G0lA=1,3019=24,7 кДж/с Индикаторная мощность компрессора: NI=NA/(I

(I=0,925+0,2 510,7=0,95

NI=24,7/0,95=26 кДж/с Фиктивная электрическая мощность:

NТР=0,11 450=5,7 кВт

NЭ=26+5,7=31,7 кВт Электрическая мощность:

кВт Теоретический холодильный коэффициент:

Холодильный коэффициент цикла Карно:

Теоретическая степень термодинамического совершенства:

Действительный холодильный коэффициент:

Действительная степень термодинамического совершенства:

Схема холодоснабжения. Подбор баков, насосов Подбор испарителя Требуемая поверхность испарителя рассчитывается по формуле:

(7.20)

где Qисп — тепловая нагрузка на испаритель: Qисп=Qхм=254 кВт;

Ки — коэффициент теплопередачи испарителя: Ки=400 Вт/м2*К

(Ти — среднелогарифмический температурный напор, 0С

(7.21)

0С

м2

Подбор конденсатора

(7.22)

где QК — тепловая нагрузка на конденсатор: Qк=Qисп+NI=254+26,1=280 кВт;

КК — коэффициент теплопередачи конденсатора: КК=600 Вт/м2*К

(ТК — среднелогарифмический температурный напор, 0С

(7.23)

где и рассчитаны далее по формулам

В результате расчета для обеспечения требуемых параметров:

Q=254 кВт

V=260 м3/ч

FK=147 м2

FИ=157 м2

К установке принимаем:

холодильная машина МКТ220−2-0 в комплекте:

— конденсатор КХ110 в количестве 2 шт., с общей наружной площадью поверхности теплообмена FK=113 2=226 м2

— испаритель ИТ65 в количестве 3 шт., с общей наружной площадью поверхности теплообмена FИ=66 3=198 м2

— компрессор П220−2-0 в количестве 1шт., с объемом описываемым поршнями V=602 м3/ч Расчет и подбор градирни В градирни происходит теплообмен между воздухом и водой оборотного водоснабжения.

Требуемая тепловая нагрузка на градирню:

(7.24)

ккал/ч По каталогу принимаем 2 градирни ГПВ-160 с общими характеристиками:

Производительность по теплу: кВт Расход воздуха: м3/ч Расход воды: м3/ч Площадь поперечного сечения: м2

Удельная тепловая нагрузка на градирню:

(7.25)

ккал/м2 ч По температуре мокрого термометра наружного воздуха tМН=21 0С по рисунку, =26,7 0С — температура воды на выходе из градирни.

Параметры воды на входе в градирни:

(7.26)

где =3(5 0С — температурный перепад (охлаждение воды в градирне). Принимаем =5 0С

Расход воды оборотного водоснабжения, м3/ч:

(7.27)

Расход воздуха через градирни, кг/ч:

(7.28)

(7.29)

где: (ГР=0,75

кг/ч

(7.30)

м3/ч<64 000 м3/ч По рассчитанным данным принимаем к установке две градирни ГПВ-160 со следующими техническими показателями для каждой:

Производительность по теплу 186 кВт;

Площадь поперечного сечения: 3,92 м²;

Расход воздуха: 32 000 м3/ч;

Расход воду: 32 м3/ч;

Мощность вентилятора: 3 кВт;

Число оборотов электродвигателя вентилятора: 7200 об/мин.

Подбор аккумулирующего бака Объем бака-аккумулятора определим по формуле:

(7.31)

м3

Разработка функциональной схемы автоматического регулирования системы кондиционирования воздуха Система автоматического регулирования обеспечивает поддержание требуемой температуры, влажности, подвижности и газового состава. Обеспечение требуемого уровня параметров осуществляется с помощью контуров регулирования. Контуры регулирования реализуют один из трех возможных методов регулирования. Регулирование в СКВ разделяют на три группы:

1 Качественной.

2 Количественное.

3 Качественно-количественное.

Для данной системы проектируется качественное регулирование, то есть регулирование параметров внутреннего воздуха на объекте в обслуживаемом помещении за счет изменения параметров приточного воздуха обслуживаемого помещения. При этом расход воздуха, поступающего в помещение, остается постоянным.

Также качественное регулирование применяется для систем 2 класса регулирования и является экономически выгодным по капитальным затратам, так как используются простые элементы автоматики и минимальное их количество.

Регулирование ведется по методу управляемых процессов. Преимущество метода в том, что отсутствуют датчики влажности, но при этом добавляется средства автоматики: двухходовой регулирующий клапан по воде, датчики температуры наружного и приточного воздуха.

Анализ годового режима работы СКВ

1. Построение условной климатической кривой.

Условная климатическая кривая характеризует изменение параметров наружного климата в течение года. Она отражает ход изменения параметров и строится по значениям параметров температуры и влагосодержания наружного воздуха в зависимости от района строительства. Значения температуры и упругости водяного пара наружного климата принимаем по СHиП для города Брянск. Влагосодержание определяется по формуле:

(8.1)

где РП — среднемесячные парциальные давления наружного воздуха, Па

РБ — барометрическое давление, принимается 990 гПа.

Расчет сведен в таблицу 8.1

Таблица 9.1

Параметры наружного воздуха для построения условной климатической кривой

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Давление, гПа 4,8 5,2 6,7 9,5 12,2 12,9 13,7 13 9,7 7,9 6 5 Влагосодержание, г/кг 3,2 3,5 4,5 6,4 8,3 8,8 9,3 8,8 6,6 5,3 4 3,4 Температура, 0С -26 2 7,6 14,4 20 24,7 26,9 24,9 19,4 12,6 6,4 24,7 По значениям d и t строится условная климатическая кривая, представленная на рисунке 8.1

2. Разработка принципиальной схемы автоматического регулирования.

Регулирование производится по методу управляемых процессов. Выбор данного метода обосновывается характеристикой изменения параметров наружного климата, которая позволяет использовать методы УПП в летний период в камере орошения. Так же этот метод является экономичным и эффективным. Он может использоваться для регулирования, как при изменении внутренних условий, так и при изменении внешних условий.

Принципиальная схема САУ представлена на рисунке 8.1

Рис. 9.

1. Принципиальная схема САУ.

Выбор контуров регулирования СКВ.

Схема САУ состоит из пяти контуров регулирования:

Контур 1 поддерживает температуру мокрого термометра в оросительной камере путем изменения начальной температуры воды в оросительной камере. Данный контур включает в себя: датчик температуры, установленный в поддоне оросительной камеры; привод 3-х ходового клапана; реле-регулятор.

Контур 2 поддерживает температуру внутреннего воздуха в теплый период путем изменения расхода воды через оросительную камеру. Контур включает в себя: датчик температуры внутреннего воздуха; привод 2-х ходового клапана; реле-регулятор.

Контур 3 поддерживает температуру внутреннего воздуха в холодный период путем изменения расхода теплоносителя через воздухонагреватель. Контур включает в себя: датчик температуры внутреннего воздуха; привод 2-х ходового клапана; реле-регулятор.

Контур 4 изменяет соотношение расходов рециркуляционного и наружного воздуха в зависимости от температуры наружного воздуха. Контур включает в себя: датчик температуры наружного воздуха; привод клапана наружного воздуха; привод рециркуляционного клапана; реле-регулятор.

Контур 5 обеспечивает защиту воздухонагревателя от замерзания при снижении температуры воды в обратном трубопроводе воздухонагревателя до определенного значения, при котором отключается вентилятор, перекрываются клапан наружного воздуха и рециркуляционный клапан.

Построение графиков регулирования.

График регулирования делится условными точками на три периода: теплый, переходный, холодный.

Холодный период линия (а, а'). Нагрузка на калорифер равна нулю,, а в tн нагрузка максимальная.

период а, tн, а' работает КА, в tн нагрузка на КА максимальная.

Переходный период линия b b'. Нагрузка на КА равна нулю начиная с линии c c' рециркуляция прекращается, подается весь наружный воздух.

линия d d'. Начинает работать КА. Нагрузка на КА растет.

Теплый период линия е е'. Нагрузка на КА максимальная.

линия f f'. Начало применения рециркуляции.

Графики регулирования расхода, количества теплоты и холода изображены на рисунке 8.

2.

Рис. 9.

2. Графики регулирования расхода, количества теплоты и холода.

Рис. 9.

3.

1. СНиП 2.04−05−91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».

2 СНиП 2.

01.01−82 «Строительная климатология и геофизика».

3 Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: справочник/Манюк В.И. — третье издание переработанное и дополненное. — М.: Стройиздат, 1988 — 432с.

4 Методическое пособие «Кондиционирование воздуха. Основы конструирования, расчета центральных УКВ».

Изм. Кол Лист № док Подпись Дата Разраб. Пояснительная записка Стад Лист Листов Консул. Р 2 89 Н.контр.

Лист 6 Изм. Кол уч Лист № док Подпись Дата

Лист 38 Изм. Кол уч Лист № док Подпись Дата

Лист 44 Изм. Кол уч Лист № док Подпись Дата

Лист 86 Изм. Кол уч Лист № док Подпись Дата

Лист 88 Изм. Кол уч Лист № док Подпись Дата

Лист 89 Изм. Кол уч Лист № док Подпись Дата