Зміст
Вступ………………………………………………………………………….............6
1 Огляд теплофізичних основ охолодження та обладнання для кондиціонування повітря побутових приміщень……………...………………………………………...8
1.1 Комфортні параметри повітряних середовищ в побутових приміщеннях………………………………………………….…………….………..8
1.2 Загальні відомості про будівельну теплофізику………………….……..9
1.3 Обладнання для кондиціювання повітря побутових приміщень …….16
1.4 Основні типи кондиціонерів……………………………………………..33
1.5 Прилади системи автоматизованого керування режимами роботи кондиціонерів……………………………………………………………….………..35
1.6 Обгрунтування необхідності розробки………………………………….38
2 Розробка блоку керування режимами роботи спліт-системи кондиціонування побутових приміщень.……………………………...………………………………..43
2.1 Опис конструкції спліт системи, технічна характеристика.……….......43
2.2 Принцип роботи спліт – системи, що розробляється ………..…….....62
2.3 Розробка блоку керування режимами кондиціонування ………............73
3 Розрахункова частина………..…..……………………...……………………….82
3.1 Розрахунки, що підверджують працездатність спліт-системи.………..82
4 Економічна частина ……….…………………………………………………….108
4.1 Економічне обґрунтування доцільності виробництва нового виробу, який розробляється в дипломному проекті ………………………………………108
4.2 Визначення трудомісткості виробу…………………..…………..…….110
4.3 Визначення собівартості виробу……………………………..……........113
4.4 Обгрунтування економічної ефективності виробництва запропонованого виробу…………………………………………………...............118
5 Охорона праці……..………………………………………...................................120
5.1 Основи електробезпеки………………………………………...................92
Висновки…………………………………………………………………………….126
Список посилань………………………….………………………………………...127
Додатки……………………………………………………………………………130
Вступ
Метою цієї розробки, є створення кондиціонера взамін К-25 С, підвищеної холодопродуктивності і поліпшених експлуатаційних характеристик, із заміною озоношкідливого холодильного агента R12 на R22, дозволеного до застосування до 2020 р., з використанням комплектуючих виробів російського (або білоруського) виробництва. Особливістю розробки є необхідність збереження габаритних і приєднувальних розмірів кондиціонера-аналога, при практично повній заміні теплообмінних апаратів і основних комплектуючих виробів виробництва країн «близького зарубіжжя» на вироби російського виробництва, заміні озоношкідливого холодильного агента на озонобезпечні, збільшенні продуктивності кондиціонера по холоду і оброблюваному повітрю і поліпшенні експлуатаційних і надежностних характеристик розроблюваного кондиціонера в порівнянні з аналогом. При цьому особлива увага приділяється забезпеченню вимог по живучості та стійкості до зовнішніх впливів (в т.ч. сейсмостійкості), а також застосуванню нових конструктивних рішень по теплообмінним апаратам, що забезпечує підвищення їх ефективності та поліпшення обслуговування. Кондиціонер забезпечує вентиляцію, охолодження і часткову осушку (процесор осушки є супутнім процесу охолодження) повітря в ізольованих від зовнішнього середовища обсягах об'єктів з метою створення і підтримки в них заданого температурно-вологісного режиму. При установці в приміщенні з кондиціонером, обробка повітря в ньому здійснюється за схемою рециркуляції (з забором повітря безпосередньо з приміщення і поверненням обробленого повітря в приміщення). При необхідності додавання в приміщення зовнішнього повітря з метою забезпечення в ньому заданого газового складу повітряного середовища, останнє здійснюється з використанням спеціальних вентиляційних (фільтро-вентиляційних) установок, що не входять до складу кондиціонера, забезпечують необхідну очистку подаваного повітря від пилу й інших шкідливих і небезпечних для здоров'я речовин. При установці поза кондиціонує приміщення, кондиціонер повинен розміщуватися в безпосередній близькості до нього і з'єднуватися з ним збірними і подаючим повітроводами (до складу кондиціонера не входять). У цьому випадку обробка повітря в приміщенні може здійснюватися: - За схемою рециркуляції; - За схемою вентиляції приміщення зовнішнім повітрям, оброблюваному в кондиціонері. При цьому, в залежності від температури зовнішнього повітря, необхідність в його охолодженні може відпасти, що дозволяє істотно знизити споживану кондиціонером електричну потужність (за рахунок виключення холодильної машини), заощадити ресурс і продовжити термін служби кондиціонера в цілому. Разом з тим, режим вентиляції приміщення зовнішнім повітрям застосуємо тільки в певному інтервалі температур зовнішнього повітря і за відсутності з нім забруднень.
1. Огляд теплофізичних основ охолодження та обладнання для кондиціонування повітря побутових приміщень
1.1 Комфортні параметри повітряних середовищ в побутових приміщеннях.
Комфортним вважається повітря відносної вологості 60-70%. Влітку в суху погоду цей показник рідко перевищує 40%, а зимою падає до 25-30%. Тим не менш, недолік вологості призводить до раннього старіння шкіри людини, збільшеної ймовірності респіраторних захворюваннь, і здатний викликати дискомфорт у тих, хто користується контактними лінзами.
Продуктивність праці помітно знижується при підвищенні температури понад +22 ° С, а при її подальшому зростанні понад +26 °С це падіння (трудовий дискомфорт) стає очевидний всім. У липні 2009 року в самий пік аномально спекотного літа (офіціально визнано Гідрометеоцентром РФ), коли температура на вулиці досягала +37 ° С, а в приміщеннях, не обладнаних кондиціонерів, була не набагато нижче (за допомогою розганяли тепле повітря вентиляторів) співробітників багатьох установ різних форм власності реально відпускали додому, бо вважається, що після збільшення температури понад +29 ° С працювати тривалий час не просто можна, а й небезпечно. Боротися з аномальною спекою почали не сьогодні, і навіть не вчора. Наприклад, в країнах третього світу (Латинська Америка) у спекотне час доби офіційно дозволена сієста - час полуденного відпочинку, а на півдні пострадянського простору, зокрема в Баку
практично в кожному будинку були встановлені віконні моноблочнні моделі вентиляторів; до речі, сьогодні, така мода цілком прижилась в США.
Останнім часом кондиціонери з прикладу спліт-систем (самий галасливий блок з компресором винесений за межі житлового, робітничого приміщення) перетворилися з пристроїв елітних - в доступні
але, не дивлячись на бурчання і «страшні казки про важкості установки »деяких фірм, що спеціалізуються на установці кондиціонерів та «живуть з цього», які можна подивитися в Інтернеті, самостійно встановити кондиціонер в міській квартирі зовсім не складно.
Головна проблема у приватного установника виникає лише при необхідності монтажу (закріплення) виносного блоку на великій висоті, зі зрозумілих причин. Власники ж перших і других поверхів у міських будинках, а також жителі будинків у сільській
місцевості геть позбавлені труднощів при установці (за наявності доброї волі, здорового оптимізму і рук, що ростуть в відповідному напрямку); тобто за наявності в сім'ях чоловіків господарчих та досвідчених.
До цих пір існує думка, що кондиціонер - це якийсь удосконалений різновид вентилятора. Подібному оману сприяє сама конструкція кондиціонера з системою трубок, по яких циркулює холодоагент.
При працюючому кондиціонері не рекомендується навіть відкривати кватиру, щоб не створювати протяг і не знижувати ефект від роботи пристрою, адже, багато моделей кондиціонерів перетворють лише повітря, яке вже є в приміщенні. Але зате як перетворюють!
Виняток становлять канальні кондиціонери); там охолоджене повітря розподіляється системою воздуховодів, що дозволяє підключати його до вуличного середовища.
1.2 Загальні відомості про будівельну теплофізику
Складні теплофізичні задачі в будівництві починають розв’язувати сучасними математичними і фізичними методами з використанням теорії подібності, методів аналогії і т.д. В цій дисципліні фізичні питання тісно пов’язані з технічними тому,
що розрахунки можливого розвитку фізичних процесів потребують прийняття оптимального технічного рішення. Для розгляду процесів тепло і масообміну, які мають місце при формуванні мікроклімату приміщень, необхідно знати:
- вимоги до характеристик внутрішнього клімату і фактори, які на них впливають;
- закони взаємодії захисних конструкцій з внутрішнім і зовнішнім середовищем;
- тепло і масообмінні процеси на поверхнях, які підігріваються і охолоджуються в потоках повітря та в умовах кондиціювання в приміщеннях;
- явища, які відбуваються в конструкціях і матеріалах при передачі через них тепла, вологи та повітря;
- характеристики зовнішнього клімату та закони їх змін;
- річні режими роботи і споживання енергії в будинках.
Мікроклімат приміщення
Одним із призначень будинку, який проектується. є захист людей, обладнання та інвентарю, яке в ньому знаходиться. від шкідливих впливів природи. Це забезпечується створенням в приміщеннях внутрішнього клімату (мікроклімату), якість якого повинна відповідати сукупності технологічних та гігієнічних вимог. Регульований мікроклімат в приміщеннях створюється:
- шляхами архітектурно-планувального або будівельного проектування, коли розглянуті питання узгодженості архітектури і клімату;
- використанням штучних засобів кліматизації приміщень: опалення, вентиляції і кондиціювання внутрішнього повітря. Ця задача розв’язується в тісній взаємодії з обраними характеристиками захисних конструкцій: стін, перекриттів, підлоги.
При виборі заходів теплозахисту необхідно враховувати розташування будинків на майданчику, кількість поверхів, типи захисних конструкцій, ступінь і конструкцію засклення та ін.
Тепловий режим будинку
Тепловим режимом будинку називається сукупність всіх факторів і процесів, які визначають теплову обстановку в його приміщеннях.
Рисунок 1 - Різні види впливів на тепловий, повітряний
та вологісний режими в приміщеннях будинку
Приміщення будинку ізольовані від зовнішнього середовища захисними конструкціями, що дозволяє створити в них визначений мікроклімат.
Зовнішні захисні конструкції захищають приміщення від безпосере- дніх атмосферних впливів, а спеціальні системи кондиціювання підтримують визначені задані параметри внутрішнього середовища.
Сукупність всіх інженерних засобів та пристроїв, які забезпечують задані умови мікроклімату в приміщеннях будинків (захисні конструкції, сонцезахисні пристрої, інші конструктивно-планувальні засоби, а також системи опалення - охолодження, вентиляції, кондиціювання повітря), називаються системою кондиціювання мікроклімату (СКМ).
Під дією різниці зовнішньої та внутрішньої температур, сонячної радіації та вітру приміщення втрачає тепло через захисну конструкцію взимку та нагрівається влітку. Гравітаційні сили дії вітру та вентиляції створюють перепади тиску, які приводять до перетікання повітря між приміщеннями, які між собою сполучені, та до його фільтрації через пори матеріалута нещільності захисної конструкції. Атмосферні опади, волого виділення в приміщеннях, різниця вологості внутрішнього та зовнішнього повітря призводять до вологообміну через захисні конструкції, під впливом якого можливе зволоження матеріалу та погіршення захисних властивостей та довговічності зовнішніх стін та покриття.
Умови, які формують тепловий режим приміщення, необхідно розглядати в сполученні між собою. Їх взаємний вплив може бути суттєвим.
Основи теплопередачі
Теплопередача є фізичним процесом обміну тепла через стіну між середовищами, які мають різну температуру. Цей процес складається з трьох елементарних видів обміну теплом: теплопровідності, конвекції та випромінювання. Теплопровідність – умовно можна представити як передачу тепла в тілі від одної частинки до другої, коли немає їх переміщення. Таким чином, здійснюється передача тепла в твердих тілах, в рідинах та газах явище теплопровідності в чистому вигляді можливе тільки в умовах, коли немає переносу частинок. Згідно ззаконом Фурьє густина теплового потоку gт Вт/м² в тілі, де передача тепла здійснюється шляхом теплопровідності, пропорційна
градієнту температури ∂t/∂n,°С/м:
gт = - λ⋅ ∂t/∂n , (1.1)
де λ - коефіцієнт теплопровідності, який вимірюється в Вт/(м⋅°С).
У випадку, коли передача тепла здійснюється в стаціонарних умовах (не змінюється за часом) через плоску однорідну стіну в напрямку, який перпендикулярний до її поверхні (однорідне температурне поле), рівняння теплопровідності можна записати у вигляді:
Рисунок 1.2 - Передача тепла теплопровідністю
QТ = λ/δ ⋅ (t1-t2)⋅ F , (1.2)
де Qт - тепловий потік, Вт;
δ - товщина стіни, м;
t1 і t2 - температура на її поверхні, °С;
F - площа поверхні стіни, м²;
αт - коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м²⋅°С):
αт = λ/δ .
Конвективний теплообмін – це перенесення тепла в рідинах та газах між частинками, які переміщуються. За конвекцією здійснюється обмін теплом між поверхнею твердого
тіла і повітрям, яке охоплює цю поверхню. Конвективний теплообмін визначається законом Ньютона, згідно з яким тепловий потік:
Qк = αк ⋅ (t1-t2)⋅ F , (1.3)
де αк - коефіцієнт конвективного теплообміну, Вт/(м²⋅°С);
t1 і t2 - температури поверхні і повітря, °С.