Расчет кондиционирования помещения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Выбор и обоснование принятой схемы обработки воздуха

Классификация проектируемой СКВ:

• По функциональному назначению: СКВ относится к группе комфортного кондиционирования, к установкам, применяемым для обеспечения санитарно-гигиенических условия труда, отдыха или иного пребывания людей в помещениях гражданских зданий.
• По характеру связи с обслуживаемым помещением: центральная СКВ.
• По расположению источников тепла и холода: неавтономная СКВ.
• По схеме обработки воздуха: рециркуляция в ТПГ и ХПГ, рекупераця в ХПГ.
• По давлению, развиваемому вентилятором: среднего давления.
• По режиму работы: круглогодичная СКВ.
• По конструкции: моноблочная СКВ.
• По способу снабжения воздухоохладителя СКВ от источника холода: система с промежуточным холодоносителем (вода).
• По способу регулирования параметров воздуха: качественное регулирование.
• По числу воздуховодов для подачи приточного воздуха: одноканальная СКВ.
• По способу обслуживания помещения: однозональная СКВ.

 

Выбор схемы  обработки воздуха осуществляется в зависимости от соотношения расчётных параметров внутреннего и наружного воздуха.

Для обеспечения  заданных параметров воздуха в кондиционируемом помещении приточный воздух, подаваемый в него, подвергают тепловлажностной обработке в кондиционерах. При проектировании СКВ расчётным периодом года является теплый, так как этот период характеризуется наибольшими теплоизбытками в помещении, а система кондиционирования воздуха обеспечивает параметры воздушной среды чаще всего за счёт поглощения этих теплоизбытков.

Система кондиционирования воздуха проектируется в основном с постоянным расходом приточного воздуха, величина которого определяется в ТПГ и является исходной величиной для проектирования в ХПГ. В ХПГ обработка воздуха в кондиционере заключается в его нагреве и увлажнении.

В системе кондиционирования для  экономии энергетических ресурсов в ХПГ применяется рекуперация воздуха (согласно главе 11 СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование и курсового задания) совместно с рециркуляцией в ХПГ и ТПГ.

При использовании рекуперации необходимо учитывать схему организации воздухообмена в помещении и зону забора воздуха из помещения, направляемого на рекуперацию (использование утилизации теплоты удаляемого из помещения воздуха для первичного подогрева приточного воздуха).

Согласно статьям [12], [13] в помещениях зрительных залов наиболее эффективная схема организации воздухообмена вытеснением, осуществляемой «снизу-вверх»: подача через воздухораспределители, установленные под сиденьями или в конструкции сидений, удаление воздуха из верхней зоны. Но так как детский зрительный зал ограничен высотой 4 м, то вышеупомянутая схема воздухообмена сложна в исполнении. Поэтому к проектированию принимается схема воздухообмена «сверху–вверх»: подача приточного воздуха осуществляется под потолком рассредоточено с помощью воздухораспределителей равномерной раздачи, забор воздуха из помещения на рекуперацию и рециркуляцию предусматривается из зоны, в которых воздух имеет наиболее высокую температуру, т.е. воздуха верхней зоны над сценой.

Согласно п. 7.35 «СНиП 31-05-2009» в  зрительном зале клуба или театра с глубинной колосниковой сценой количество удаляемого воздуха должно составлять 90 % приточного (включая  рециркуляцию) для обеспечения 10 % подпора  в зале; через сцену следует  удалять не более 17 % общего объема удаляемого из зала воздуха.

Параметры рециркуляционного и рекуперационного воздуха соответствуют параметрам удаляемого воздуха (при схеме «сверху-вверх» и заборе воздуха из верхней зоны).

Параметры удаляемого воздуха (из верхней зоны):

, °С, где: 

, °С - температура внутреннего воздуха;

, °С/м - градиент  температуры - повышение температуры воздуха на каждый метр высоты помещения сверх рабочей зоны, в зависимости от тепловой напряженности;

, м - высота помещения;

, м - высота обслуживаемой зоны.

 °С;

 °С.

Расход наружного воздуха при  рециркуляции определяется по санитарно-гигиеническим нормам:

 м³/ч, где:

, м³/ч – расход воздуха на 1 человека (приложению М СНиП 41-01-2003 для людей, находящихся в помещении более двух часов непрерывно, здание общественное, без естественного проветривания),

 – количество человек.

 

В зависимости от соотношения расчетных  параметров внутреннего и наружного воздуха в ТПГ выбирается метод обработки воздуха.

Из сравнения , выбирается метод, предусматривающий политропный процесс обработки воздуха с естественными или искусственными источниками холода: снижение энтальпия наружного воздуха с возможностью получения любых значений энтальпии и влагосодержания приточного воздуха независимо от параметров наружного.

Для обработки воздуха в ТПГ используется схема обработки воздуха с одной рециркуляцией. Процесс охлаждения и осушения воздуха осуществляется в поверхностном воздухоохладителе (ПВО), в котором циркулирует вода, антифриз или фреон. В ХПГ в ПВО осуществляется нагрев приточного воздуха.

Для обработки воздуха в ХПГ  принимается схема обработки  воздуха с утилизацией теплоты удаляемого воздуха и одной рециркуляцией (подключение рециркуляционного воздуховода после теплообменника первого подогрева).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Построение процессов обработки воздуха в центральном кондиционере на I-d диаграмме.

1. Кондиционирование воздуха в ТПГ.

Исходные данные для построения в ТПГ:

Параметры наружного воздуха - точка  Н ( °С, кДж/кг).

Параметры внутреннего воздуха - точка  В ( °С, кДж/кг %).

Величина углового коэффициента - , кДж/кг.

 

Схема обработки воздуха с одной  рециркуляцией.

Последовательность построения (I-d диаграмма 1).

1. Строим точку Н: °С, кДж/кг);
2. Строим точку В: ( °С, %);
3. В точку В строим луч процесса , кДж/г;
4. Задаемся рабочей разностью температуры °С, определяем температуру приточного воздуха, °С:

, °С.

На пересечении изотермы и получаем точку П;

5. Определяем положение точки У. Определяем температуру удаляемого воздуха , °С, и на пересечении линии и получаем точку У;
6. Определяем расход воздуха, необходимый для ассимиляции теплоизбытков и влагоизбытков :

, кг/ч, где:

, Вт – теплоизбытки в помещении,  принимается из таблицы тепловлажностного баланса помещения  для ТПГ;

, кДж/кг – энтальпия удаляемого  воздуха, определяется по I-d диаграмме для точки У;

, кДж/кг – энтальпия приточного  воздуха, определяется по I-d диаграмме для точки П.

, кг/ч, где:

, кг/ч – влагоизбытки в  помещении в ТПГ, принимается  из таблицы тепловлажностного баланса помещения;

, г/кг – влагосодержание удаляемого воздуха, определяется по I-d диаграмме для точки У;

, г/кг – влагосодержание приточного  воздуха, определяется по I-d диаграмме для точки П.

 

Определяем величину расхождения  между получившимися значениями:

.

Из двух полученных значений для дальнейших расчетов принимаем  наибольшее , кг/ч.

7. Определяем полную производительность кондиционера:

, кг/ч, где:

 – коэффициент, учитывающий  потери воздуха через неплотности  в воздуховодах; при длине воздуховода от вентилятора до обслуживаемого помещения менее 50 метров , при длине больше 50 метров .

Определяем объемный расход воздуха:

, тыс.м³/ч, где:

 – плотность воздуха, кг/м³, при температуре °С:

, кг/м³.

По величине выбираем марку кондиционера. В каталогах оборудования приводится номинальная производительность кондиционера, максимальная производительность составляется 125% от номинальной производительности кондиционера.

Подбираем по [9] кондиционер  КТЦЗ-20, с номинальной производительностью  20 тыс. м³/ч, с максимальной производительностью 25.0 тыс. м³/ч.

8. Строим процесс нагрева воздуха в вентиляторе: из точки П по линии опускаемся в масштабе температур на 1.5 °С (1÷1.5°С), получаем точку П'.
9. Из точки П' проводим линию до пересечения с % ( при начальной влажности 45÷70%), получаем точку О.
10. Строим процесс нагрева воздуха в рециркуляционной сети: из точки У по линии в масштабе температур откладываем отрезок в 1 °С, получаем точку У'.
11. Соединяем Н и У'.
12. Определяем расход наружного воздуха, по санитарно-гигиеническим нормам м³/ч,

, кг/ч, где:

 – плотность воздуха, кг/м³, при температуре °С.

13. Составляем уравнение воздушного баланса смеси наружного и рециркуляционного воздуха (по влагосодержанию):

.

Определяем влагосодержание точки  С и на пересечении линий  и НУ' получаем точку С.

, кг/ч;

 г/кг.

14. Соединяем точки С и О.
15. Условия работы схемы в ТПГ:

• Температура после камеры орошения =17.0 °С, что не ниже 3 °С.
• Продолжение луча процесса обработки воздуха в камере орошения пересекает кривую относительной влажности в области положительных температур.
• Точка С смеси рециркуляционного воздуха находится в области и в области положительных температур, °С.
• Разность температуры нагреваемого воздуха в теплообменнике второго подогрева меньше 4÷6 °С, вместо базовой секции кондиционера предусматривается водяной калорифер или электронагреватель (доводчик), который устанавливается за вентилятором, или непосредственно перед обслуживаемым помещением.

 

Процессы:

НУ' – линия смеси наружного  и рециркуляционного воздуха;

СО – Обработка воздуха  в камере орошения или в ПВО;

ОП' – нагрев воздуха  в теплообменнике второго подогрева;

П'П – запас на подогрев воздуха в вентиляторе;

ПВУ – изменение тепловлажностного  состояния воздуха в помещении;

УУ' – Нагрев в рециркуляционной сети.

 

Рассчитываем отдельные процессы:

Охлаждающая мощность камеры орошения, Вт:

, Вт, где:

, кДж/кг – энтальпия воздуха  рециркуляционной смеси, определяется  по I-d диаграмме для точки С.

, кДж/кг – энтальпия воздуха  после обработки в камере орошения, определяется по I-d диаграмме для точки О.

 

Мощность теплообменника второго  подогрева, Вт:

, Вт, где:

, кДж/кг – энтальпия воздуха  после подогрева в теплообменнике  второго подогрева, определяется  по I-d диаграмме для точки П’.

 

Количество влаги, выделившееся из воздуха в результате его обработки в камере орошения, кг/ч:

, кг/ч, где:

, г/кг – влагосодержание наружного  воздуха, определяется по I-d диаграмме для точки Н;

, г/кг – влагосодержание воздуха после обработки в камере орошения, определяется по I-d диаграмме для точки О.

 

Параметры всех точек процесса сводим в таблицу.

 

Параметры	Точки
	Н	С	О	П'	П	В	У	У'
Температура, °С	26.2	26.4	17.0	22.0	23.5	25.0	26.0	27.0
Относительная влажность, %	58	57	95	70	63.6	60	57	53.5
Энтальпия, кДж/кг	57.9	57.9	46.3	51.4	52.9	55.3	56.8	57.9
Влагосодержание, г/кг сух.в.	12.38	12.31	11.55	11.55	11.55	11.87	12.06	12.06