4. Выбор центрального кондиционера

В центрально-местных СКВ центральный кондиционер обрабатывает, как правило, только наружный воздух. Количество подаваемого СКВ наружного воздуха значительно влияет на затраты теплоты и холода. Поэтому его объем должен быть минимально необходимым, но не меньше величины, обеспечивающей: 1) удаление выделяющихся в помещении вредных газов и паров; 2) санитарную норму наружного воздуха на одного человека; 3) компенсацию воздуха, удаляемого местными отсосами L_м.о и создание подпора в помещении.

При отсутствии в помещении токсичных выделений минимальный объем по пункту 2 определяется из выражения

L_н.2 = l₁n, (4.1)

где n - число людей в помещении; l₁ – санитарная норма наружного воздуха на одного человека. Принимается по приложению СНиП 41-01 [2]:

l₁ = 20 м³/ч при продолжительности пребывания людей в помещении не более 2-х часов и l₁ = 60 м³/ч в других случаях.

Минимальный объем по пункту 3 определяется из выражения

L_н.3 = L_м.о + nl₁, (4.2)

где l₁ - рекомендуемый расход воздуха, м³/ч, вводимый в помещение на каждого человека, проходящего через наружную дверь: l₁ = 3 - одна обычная дверь; l₁ = 4,75 - более одной обычной двери; l₁ = 2,5 - одна дверь с тамбуром; l₁ = 3,5 - более одной двери с тамбуром. При отсутствии наружных дверей для создания повышенного давления в помещении принимают превышение притока над вытяжкой в объеме V_пом k_p, где V_пом – объем помещения, м³/ч; k_p = 0,5 ... 0,75 ч^-1 - кратность воздухообмена.

Определяют расход наружного воздуха для всех кондиционируемых помещений. Результаты расчетов заносят в таблицу форма 4.

Форма 4

Расход наружного воздуха

Наименование помещения	Номер помещения	Число людей	На одного человека м3/ч	Местные отсосы м3/ч	Всего в помещение м3/ч
1	2	3	4	5	6

Определяют суммарный расход наружного воздуха с запасом на утечки L_н.сум. и подбирают центральный кондиционер. Величина L_н.сум должна находиться в пределах рабочего диапазона производительности по воздуху, выбранного центрального кондиционера.

L_н.сум = 1,1∑ L_н.i. (4.3)

5. Расчет процессов обработки воздуха

И ВЫБОР ДОВОДЧИКОВ

Расчет и построение процессов обработки воздуха следует выполнять для характерных помещений: с наибольшим и наименьшим значением углового коэффициента ε, характеризующего процесс изменения состояния воздуха в помещении, и максимальным значением относительной влажности воздуха.

При выборе фэнкойлов учитывают режим их работы. Если фэнкойлы используются только для охлаждения воздуха, то как правило, применяют кассетные фэнкойлы, которые устанавливают в конструкции подшивного потолка. При использовании фэнкойлов также для целей отопления в холодный период года, применяют вертикальные фэнкойлы, которые устанавливают под окнами. В этом случае необходимо учитывать схему тепло-холодоснабжения фэнкойлов. Если проектируется четырехтрубная схема, то и фэнкойлы также должны быть четырехтрубными.

5.1. Теплый период года

Рассмотрим процесс независимой обработки наружного воздуха в центральном кондиционере и рециркуляционного воздуха в фэнкойле.

Расчет и построение процесса начинают с теплого периода года и проводят в следующем порядке. (см. рис. 5.1)

1. Наносят на h-d-диаграмму точки Н(t, h) и В(t, φ), характеризующие состояние наружного и внутреннего воздуха.

2. Определяют минимально возможное значение влагосодержания приточного воздуха из условия реализации процесса охлаждения наружного воздуха в поверхностном воздухоохладителе центрального кондиционера. Для этого по формуле (5.1) определяют предельную температуру t_f и на пересечении линии насыщения с изотермой t_f получают точку F.

t_f = t_w.x + (3 ÷ 5), (5.1)

где t_w.x – начальная температура холодной воды, поступающей в ПВО центрального кондиционера, ^оС (t_w.x = 7 ^оС, если иное значение не указано в задании на проектирование или не обосновано при расчете процесса обработки воздуха).

Рис. 5.1. Построение процессов обработки воздуха на h – d – диаграмме

Соединяют точки Н и F прямой и на пересечении линии Н – F с кривой φ_о находят точку О, соответствующую параметрам воздуха на выходе из ПВО. Значение конечной относительной влажности φ_о зависит от относительной влажности наружного воздуха. Согласно рекомендациям О.Я. Кокорина можно принимать: φ_о = 88% при φ_н < 45%; φ_о = 92% при 45% ≤ φ_н < 70%; φ_о =98% при φ_н ≥ 70%. Определяют минимально возможное влагосодержание приточного воздуха d_п.ц^min = d_о.

3. Определяют минимальную температуру приточного воздуха в центральном кондиционере. Для этого из точки О проводят линию постоянного влагосодержания и на пересечении этой линии с изотермой t_п = t_о +1 получают точку П, характеризующую состояние приточного воздуха. Проверяют возможность распределения приточного воздуха с такой температурой в помещении расчетом воздухораспределения. В значительной степени возможность раздачи воздуха с низкой температурой определяется выбранным типом воздухораспределителя. Воздухораспределитель должен иметь высокую эжекционную способность.

4. Определяют по формуле (5.2) расход рециркуляционного воздуха через фэнкойл G_рец, кг/ч, из условия ассимиляции избытков явной теплоты. При этом задаются температурой приточного воздуха, подаваемого фэнкойлом t_п^м . В первом приближении принимают t_п^м = 14^оС.

ΔQ_яв – G_нc_p(t_у – t_п)

G_рец = ─────────────, (5.2)

с_р(t_в – t_п^м)

где ΔQ_яв – избытки явной теплоты в помещении, Вт; G_н – расход наружного воздуха, подаваемого центральным кондиционером, кг/ч (определяют по данным таблицы форма 4 с пересчетом в массовые единицы); t_у, t_п – температура соответственно удаляемого и приточного воздуха, подаваемого центральным кондиционером, ^оС; t_в, t_п^м – температура соответственно внутреннего воздуха в ОЗ и приточного, подаваемого фэнкойлом, ^оС; с_р = 1,005 кДж/(кг∙К) – удельная изобарная теплоемкость воздуха.

В общем случае эффект ассимиляции и параметры удаляемого (вытяжного) воздуха зависят от вида, мощности и распределения источников вредностей, а также способов организации и величины воздухообмена, эффективность которого характеризуется коэффициентом воздухообмена [7, гл. 10]

K_t = (t_у – t_п)/(t_в – t_п). (5.3)

Для помещений, в которых циркуляция воздуха происходит при доминирующем влиянии приточных струй, величина K_t может быть принята в зависимости от схемы воздухообмена и доли теплоизбытков в рабочей или обслуживаемой зоне q_р.з. По гигиеническим показателям и равномерности распределения параметров в РЗ или ОЗ для большинства кондиционируемых помещений наиболее приемлемой является подача приточного воздуха с наклоном в рабочую зону на уровне 4 - 6 м и удалением общеобменной вытяжкой из верхней зоны. При отсутствии местных отсосов, отводящих тепло, такой схеме соответствует q_р.з = 0,7 и К_t = 1,1 [7, табл. 10.11]. При удалении воздуха из нижней зоны - К_t = 1,0.

t_у = t_п + K_t(t_в – t_п). (5.4)

В помещениях жилых и общественных зданий температура удаляемого воздуха ориентировочно может быть определена по формуле (5.5)

t_у = t_в + gradt(H – 2), (5.5)

где gradt – градиент температуры по высоте помещения выше обслуживаемой зоны, К/м: при теплонапряженности помещения более 23 Вт/м³ gradt = 0,8 – 1,5, при 12 – 23 Вт/м³ gradt = 0,3 – 1,2, при теплонапряженности менее 12 Вт/м³ gradt = 0 – 0,5 К/м (меньшее значение принимается для холодного периода года, большее – для теплого); Н – высота помещения, м.

По ориентировочному расходу рециркуляционного воздуха G_рец подбирают типоразмер фэнкойла так, чтобы при максимальной скорости вращения вентилятора G_рец ≤ G_ф^макс и по формуле (5.6) уточняют температуру приточного воздуха, подаваемого фэнкойлом t_п^м

ΔQ_яв – G_нс_p(t_у – t_п)

t_п^м = t_в – ─────────────, (5.6)

с_рG_рец

3. Определяют способность ассимилировать влагу, выделяющуюся в помещении, приточным воздухом, подаваемым центральным кондиционером. Для этого по формуле (5.7) определяют влагосодержание внутреннего воздуха из условия ассимиляции избытков влаги приточным воздухом:

d_в = d_п + 10³ΔG_w/G_н . (5.7)

Если полученное значение влагосодержания внутреннего воздуха меньше максимально возможного влагосодержания воздуха в помещении d_в < d_в^макс, определенного в верхней точке области оптимальных параметров, то уточняют положение точки В, характеризующей состояние внутреннего воздуха в помещении, и определяют параметры воздуха в этой точке – относительную влажность φ_в и энтальпию h_в.

Если d_в > d_в^макс, то процесс охлаждения воздуха в фэнкойле будет проходить с конденсацией водяных паров и необходимо по формуле (5.8) определить влагосодержание приточного воздуха, подаваемого фэнкойлом d_п^м :

10³ΔG_w + G_н d_п^ц – (G_ф^макс + G_н )d_в^макс

d_п^м = ─────────────────────. (5.8)

G_ф^макс

По значениям t_п^м и d_в (или d_п^м при работе в режиме с выпадением конденсата) наносят точку Пм, характеризующую состояние рециркуляционного воздуха после охлаждения в фэнкойле. Минимально возможное значение влагосодержания из условия реализации процесса охлаждения и осушения воздуха в фэнкойле определяют аналогично как для ПВО центрального кондиционера. При этом в качестве начального значения относительной влажности принимают относительную влажность внутреннего воздуха в помещении. Параметры воздуха в характерных точках процесса определяют по h-d-диаграмме и заносят в табл. 4.1

На основе построений вычисляют по формуле (5.9) расход холода в фанкойле Q_х^м _i , Вт

Q_х^м_i = 0,278G_ф^макс(h_в – h_п^м). (5.9)

В холодный период года необходимо наружный воздух нагреть и увлажнить. Эти процессы можно реализовать соответственно в поверхностном воздухонагревателе и оросительной камере, работающей в режиме адиабатного увлажнения. Наружный воздух нагревается в поверхностном воздухонагревателе первого подогрева до требуемой температуры ( точка Т),

Таблица 4.1

Параметры воздуха в характерных точках процесса

Пе-	Воздух в процессе	Точка	Значения параметров
риод года	кондиционирования		h, кДж/кг	t, oC	d, г/кг	, %
ТП	Наружный После воздухоохладителя Приточный Внутренний После охлаждения в фэнкойле	Н О П В Пм
ХП	Наружный После первого подогрева После камеры орошения После второго подогрева Внутренний После нагревания в фэнкойле	Н Т О П В Пм

затем адиабатно увлажняется в оросительной камере до φ = 90 – 95 %, затем снова нагревается в воздухонагревателе второго подогрева до требуемой температуры приточного воздуха (точка П). Для исключения второго подогрева воздух можно увлажнить паром, процесс увлажнения при этом можно считать почти изотермическим.

Если фэнкойлы работают только в режиме охлаждения в теплый период года, а в холодный отключены, то построение процессов изменения состояния воздуха проводят как для прямоточной схемы обработки воздуха в центральном кондиционере при минимальном расходе наружного воздуха. Если фэнкойлы в холодный период года выполняют функцию отопительных приборов, то порядок построения для характерных помещений следующий.

1. Наносят на h-d-диаграмму точки Н и В, характеризующие состояние наружного и внутреннего воздуха в расчетном режиме.

2. По формуле (5.10) вычисляют влагосодержание приточного воздуха, подаваемого центральным кондиционером из условия ассимиляции избытков влаги ΔG_w в помещении

ΔG_w

d_п^ц = d_в – ────. (5.10)

G_н

3. На пересечении линии d_п^ц = const с кривой φ_о = 90 – 95 % получают точку О, характеризующую состояние воздуха на выходе из оросительной камеры центрального кондиционера. Через точку О проводят луч процесса адиабатного увлажнения h_o = const и на пересечении с лучом процесса подогрева наружного воздуха в воздухоподогревателях первой ступени d_н = const, получают точку Т, характеризующую состояние воздуха после первого подогрева.

4. В холодный период года необходимо решить вопрос о распределении тепловой нагрузки между центральным кондиционером и фэнкойлом. В первом приближении можно принять температуру приточного воздуха, поступающего от центрального кондиционера t_п^ц , равной или близкой температуре воздуха в помещении t_в. В этом случае вся отопительная нагрузка будет возлагаться на фэнкойлы. При этом необходимо сопоставить теплопроизводительность фэнкойлов при максимальной скорости вентилятора (данные приводятся фирмами – производителями в каталогах при соответствующей температуре воздуха и теплоносителя) и теплопотери помещения. Принимаем t_п^ц = 16 – 20 ^оС и из уравнения воздушно-теплового баланса по формуле (5.11) рассчитываем температуру приточного воздуха, подаваемого фэнкойлом.

3,6ΔQ_я^х – G_нс_p(t_в – t_п^ц )

t_п^м = t_в – ─────────────────, (5.11)

G_ф^максс_p

5. На пересечении линии постоянного влагосодержания внутреннего воздуха с изотермой приточного воздуха t_п^м получают точку Пм, характеризующую состояние воздуха после нагревания в фэнкойле, а на пересечении линии d_п^ц = const с изотермой приточного воздуха t_п^ц, получаем точку П, характеризующую состояние приточного воздуха, подаваемого центральным кондиционером.

При использовании парового увлажнителя можно отказаться от второго подогрева. В этом случае через точку П проводят изотерму до пересечения с линией d_н = const в точке Т, которая характеризует состояние воздуха после подогрева в воздухонагревателях первой ступени.

6. На основе построения процесса обработки воздуха в холодный период года определяют расходы теплоты в воздухонагревателях:

- на первый подогрев в центральном кондиционере

Q_т.1^ц = 0,278G_п(h_т – h_н), (5.12)

- на второй подогрев (если он есть) в центральном кондиционере

Q_т.2^ц = 0,278G_п(h_п^ц – h_о), (5.13)

- на подогрев в местном доводчике (фэнкойле)

Q_т.^м_i = 0,278G_ф^макс(h_п^м – h_в), (5.14)

Суммарные затраты теплоты и холода вычисляют по формулам

- расход холода в центральном кондиционере

Q_х^ц = 0,278G_п(h_н – h_о), (5.15)

- расход холода в фэнкойлах

Q_х^м = ∑Q_х^м_i , (5.16)

- расход теплоты на подогрев в фэнкойлах

Q_т^м = ∑ Q_т^м_i, (5.17)

6. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОЗДУХОВОДОВ СКВ

В курсовой работе, по согласованию с руководителем, производят полный аэродинамический расчет либо для всей приточной системы, либо только для магистрали приточной системы, а для ответвлений и вытяжной системы производят предварительный расчет с определением размеров воздуховодов по рекомендуемой скорости движения воздуха. В качестве воздухораспределительных устройств используют, как правило, потолочные плафоны или диффузоры различной конструкции, а при обработке смеси наружного и рециркуляционного воздуха – собственно фэнкойл. Результаты аэродинамического расчета представляют в таблице форма 5, сопровождая её ведомостью коэффициентов местных сопротивлений.

В результате аэродинамического расчета, суммируя потери давления на участках магистрали, определяют потери давления в вентиляционной сети Δр_сеть, Па.

Форма 5

Аэродинамический расчет, система …

Номер участка	Длина l, м	Расход L, м3/ч	Размер Bxh, мм	Диаметр d, dv, мм	Площадь А, м2	Скорость V, м/с	R, Па/м
1	2	3	4	5	6	7	8

Окончание формы 5

k, мм ш	ртр = Rlш , Па	КМС 	рд= V2/2 Па	Z =  рд Па	ртр + Z, Па	(ртр + Z), Па	Материал Воздухов.
9	10	11	12	13	14	15	16