Производительность систем кондиционирования воздуха

Производительность СКВ следует рассчитывать отдельно для теплого, переходного и холодного периодов года.

Для каждого из периодов года расчет выполняют по таким формулам:

при расчете по избыткам явного тепла

(60)

при расчете по избыткам влаги

(61)

при расчете по избыткам полного тепла

(62)

при расчете по количеству выделяющихся вредных веществ

(63)

где Z_оз— количество воздуха, удаляемое из рабочей или обслу­живаемой зоны помещения местными отсосами, общеобменной вентиляцией и на технологические или другие нужды, м³/ч (объ­емная масса воздуха γ=1,2 кг/м³); Q_H, Qn—избытки соответ­ственно явного и полного тепла в помещении, ккал/ч; t₀₃— тем­пература удаляемого воздуха, °С; t_n — температура воздуха, подаваемого в помещение, °С; t_yx — температура воздуха, удаля­емого из помещения, °С; W — избытки влаги в помещении, г/ч; d₀₃ — влагосодержание удаляемого воздуха, г/кг; d_n— влагосодержание воздуха, подаваемого в помещение, г/кг; İ₀₃ — эн­тальпия удаляемого воздуха, ккал/кг; İ_ух — энтальпия воздуха, удаляемого из помещения за пределами рабочей или обслужи­ваемой зоны, ккал/кг; İ_п — энтальпия воздуха, подаваемого в помещение, ккал/кг; Z — количество вредных веществ, поступа­ющих в помещение, мг/ч; z₀.з — концентрация вредных веществ в удаляемом воздухе, мг/м³; z_yx — концентрация вредных ве­ществ в воздухе, удаляемом из помещения за пределами рабочей или обслуживаемой зоны, мг/м³; z_п — концентрация вредных веществ в воздухе, подаваемом в помещение, мг/м³.

Во всех приведенных выше формулах количество воздуха определено при объемной массе воздуха γ = 1,2 кг/м³. При необ­ходимости уточненных расчетов полученные объемы следует пе­ресчитывать, исходя из удельной массы воздуха, соответствую­щей действительным условиям.

При проектировании СКВ следует принимать большую из ве­личин L₁—L₄, полученных по формулам (60) — (63). Параме­тры воздуха, удаляемого из рабочей или обслуживаемой зоны, принимают равными заданным параметрам воздушной среды в помещении.

По формулам (60) — (63) определяют общую производи­тельность СКВ, при этом количество подаваемого в помещение наружного воздуха не должно быть менее требуемого по СНиП П-33-75.

При одновременном выделении в помещения нескольких вредных веществ однонаправленного действия воздухообмен сле­дует определять в соответствии с требованиями «Санитарных норм проектирования промышленных предприятий», суммируя воздухообмены, определенные расчетом. Когда выделяющиеся в помещения газы и пары могут образовать взрывоопасные сме­си, полученный воздухообмен следует проверять расчетом. До­пускаемая концентрация газов и паров не более 5% от нижнего предела взрываемости при параметрах наружного воздуха, при­нятых для СКВ.

При расчетах СКВ большей частью встречаются помещения с одновременным выделением тепла и влаги. Расчет количества воздуха для кондиционирования рекомендуется выполнять с по­мощью i – d диаграммы влажного воздуха, составленной для барометрического давления, соответствующего расчетному для данной местности.

При пользовании i – d диаграммой количество воздуха удоб­нее выражать в килограммах в час с последующим перево­дом (для выбора кондиционеров) в объемные единицы по фор­муле

(64)

где L — количество воздуха, м³/ч; G — количество воздуха, кг/ч; V — объемная масса воздуха, кг/м³.

В большинстве случаев при расчете СКВ параметры удаляе­мого воздуха t_ух, d_ух ,I_ух, L_yx принимают равными параметрам воздуха в обслуживаемой зоне d₀.₃, t₀.₃, I_о.з, L_о.з. При этом усло­вии, а также с учетом замены объемных единиц массовыми вме­сто формул (60) — (63) для упрощения расчетов могут быть ис­пользованы следующие формулы:

при расчете по избыткам явного тепла

(65)

при расчете по избыткам влаги

(66)

при расчете по избыткам полного тепла

(67)

при расчете по количеству выделяющихся вредностей

(68)

где G₁ — С₄ — производительность СКВ, кг/ч; Δt_р = t_оз— t_п — рабочая разность температур воздуха в обслуживаемой или ра­бочей зоне t_oз и подаваемого воздуха t_п °С; Δd_p — рабочая разность влагосодержаний воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне d₀.₃ и подаваемого воздуха d_п г/кг; ΔI_р — рабочая разность энтальпий воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне I₀._з и по­даваемого воздуха I_п, ккал/кг; ΔZ_P— рабочая разность концен­траций вредных веществ в воздухе обслуживаемой или рабочей зоны z₀.₃ и в подаваемом воздухе z_п, мг/кг.

Как правило, фактором, определяющим требуемую произво­дительность СКВ, являются избытки тепла в кондиционируемых помещениях, подлежащие ассимиляции. В связи с этим сущест­венное значение приобретает правильный выбор рабочей разно­сти температур Δt_р, от которой зависят размеры кондиционеров, каналов, мощности электродвигателей вентиляторов и насосов, т. е. в конечном счете капитальные затраты и эксплуатационные расходы. Значение этой разности температур Δt_р должно прини­маться максимально большим для повышения экономичности СКВ. Вместе с тем значение Δt_р должно удовлетворять санитар­но-гигиеническим требованиям и поэтому определяется расчетом в зависимости от принятой схемы воздухораспределения, кон­струкции воздуховыпускных устройств и расстояния от них до рабочей или обслуживаемой зоны.

В отдельных случаях при расчетах кондиционирования воз­духа высоких помещений с неравномерной тепловой нагрузкой по объему (зрительные залы, радиостудии, производственные цехи) учитывают, что температура уходящего воздуха в данных усло­виях t_Ух≠tо.з. В связи с этим при расчете по формуле (65) на­ряду с рабочей разностью температур Δt_р следует производить расчет, принимая полную рабочую разность температур Δt_пр, значение которой определяют по формуле

(69)

где t_yx — температура воздуха в зоне помещения, из которой удаляется воздух, °С.

Отношение

(70)

называемое коэффициентом неравномерности температур по высоте определяется при расчетах воздухораспределения в зави­симости от расположения приточных и вытяжных отверстий и конструкции воздухораспределителей либо по опытным данным. Если нет опытных данных для помещений высотой более 4 м, при подаче воздуха в среднюю или нижнюю зону и удалении из верхней зоны значение п можно определять по формуле

(71)

где Н — высота помещения, м.

Если температуры воздуха, удаляемого из обслуживаемой и верхней зоны, различны и известен объем воздуха, удаляемого из обслуживаемой зоны G₀,₃, то производительность СКВ опре­деляется по формуле

(72)

Если при тех же условиях известен объем воздуха, удаляемо­го из верхней зоны G_в, то

(73)

Во всех приведенных выше формулах по расчету определяет­ся полезная производительность кондиционеров L или G, т. е. количество воздуха, которое должно быть подано в кондициони­руемые помещения. В связи с тем, что при движении воздуха в каналах (воздуховодах) имеют место потери его, вызываемые неплотностями отдельных участков, требуемую (полную) про­изводительность кондиционеров L_п, м³/ч, или G_п кг/ч, определя­ют с учетом этих потерь по формулам:

(74-75)

где К_пот — коэффициент, учитывающий потери воздуха в кана­лах (воздуховодах).

Для стальных, пластмассовых и асбоцементных воздухово­дов длиною до 50 м

К_пот = 1,1. При длине воздуховодов более 50 м

К_пот = 1 + 0.002L (76)

где L — длина воздуховодов от вентилятора кондиционера до об­служиваемого помещения, м.

На холодный период года полезная производительность СКВ обычно может быть сокращена за счет уменьшения избытков яв­ного тепла в помещениях. Однако во всех случаях полезная про­изводительность СКВ не должна быть меньше производительно­сти, необходимой для удаления выделяющихся в помещении вредностей, для создания подпора в помещении и компенсации воздуха, удаляемого местными отсосами.

Задание на практическую работу:

Определить количество тепла, поступающее через 10 м² площади окна с двойным остеклением в металлических рамах в юго-западной стене здания, расположенного в промышленном районе г. Киева, при темпе­ратуре наружного воздуха 28,7°С и внутренней температуре 24°С, при от­сутствии искусственного затенения. Остекление — обычное листовое стекло толщиной 3 мм. Максимальные теплоизбытки в помещении приходятся на 13 ч.

Контрольные вопросы для самопроверки:

1. Какие исходные данные необходимы для расчета СКВ?

2. Что рассчитывается при расчете СКВ?

3. На основании каких данных подбирается СКВ?

4. Нарисовать схему СКВ с подогревом и охлаждением?

5. Нарисовать схему СКВ с рециркуляцией воздуха?

6. Нарисовать схему СКВ с рекуперацией воздуха?