2101

В.Д. Галдин

ЦЕНТРАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Учебное пособие

Омск  2009

0

Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная

академия (СибАДИ)»

В. Д. Г а л д и н

ЦЕНТРАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Учебное пособие

Омск

СибАДИ

2009

1

УДК 697

ББК 38.762.3 Г15

Рецензенты:

д-р. техн. наук, проф. П.А. Лисин (ОмГАУ); канд. техн. наук, доц. А.Д. Ваняшев (ОмГТУ)

Работа одобрена редакционно-издательским советом академии в качестве учебного пособия для специальности 290107 "Теплогазоснабжение и вентиляция".

Галдин В.Д.

Г 15 Центральные системы кондиционирования воздуха: учебное пособие.

Омск: СибАДИ, 2009. 60 с.

Рассмотрены основные термодинамические процессы в центральных установках кондиционирования воздуха. Приведены системы кондиционирования на основе применения внешних источников холода в теплый период года. Представлено основное оборудование центральных УКВ. Рассмотрены принципиальные схемы и решения СКВ в зданиях различного назначения.

Пособие предназначено для выполнения практических и лабораторных работ, курсового и дипломного проектирования по дисциплине «Кондиционирование воздуха и холодоснабжение» для студентов специальности 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция».

Ил. 29. Библиогр.: 12 назв.

ГОУ «СибАДИ», 2009

2

ОГЛАВЛЕНИЕ

1.Системы кондиционирование воздуха……...…………………………. 5

2.Основные процессы кондиционирования воздуха в центральных СКВ ……………………………………………………………………….. 8

2.1. СКВ с применением прямого изоэнтальпийного охлаждения …… 8

2.2.СКВ с применением прямого изоэнтальпийного охлаждения с байпасированием …………………………………………………... 11

2.3.СКВ с косвенным испарительным охлаждением …………………. 14

2.4.СКВ двухступенчатого испарительного охлаждения …………….. 17

2.5.Двухступенчатая бескомпрессорная СКВ …………………………. 19

3.Кондиционирования воздуха на основе применения внешних источников холода в теплый период года…………………………….. 21

3.1.Прямоточная СКВ с использованием воды от внешних источников холодоснабжения ……………………………………….. 21

3.2.СКВ с применением первой рециркуляции …………….................... 24

3.3.Кондиционирование воздуха в холодный период года ……………. 28

3.4.Кондиционирование воздуха с применением адсорбентов ……….. 34

3.5.Кондиционирование воздуха с применением абсорбентов ……….. 37

4.Основное оборудование центральных УКВ …………………………. 39

4.1.Центральные установки кондиционирования воздуха ……………. 39

4.2.Контактные аппараты для обработки воздуха в УКВ ……………... 40

4.3. Контактные аппараты с орошаемой насадкой и пенного типа …… 43

4.4.Устройство поверхностных теплообменников ……………………. 46

5.Принципиальные схемы и решения СКВ в зданиях различного назначения….…………………………………………………………….. 48

Приложение ……………………………………………………..................... 53

Библиографический список……………………………………………….. 59

3

Введение

Под кондиционированием воздуха подразумевается создание и автоматическое поддержание (регулирование) в закрытых помещениях всех или отдельных параметров воздушной среды. К таким параметрам относятся: температура, влажность, чистота, скорость движения и др.

Кондиционирование воздуха в производственных, общественных и жилых помещениях должно обеспечивать такие микроклиматические условия, которые бы способствовали сохранению здоровья людей, повышению производительности их труда, улучшению качества продукции, интенсификации производственного процесса.

Темпы и масштабы развития кондиционирования воздуха велики, поэтому особую важность приобретает совершенствование систем кондиционирования воздуха (СКВ), которое существенно повышает эффективность их применения. Наибольшее развитие до настоящего времени получили СКВ с парокомпрессионными холодильными машинами, сравнительно просто обеспечивающие производительность в широком диапазоне и имеющие относительно невысокую удельную энергоемкость при стандартных параметрах окружающей среды и типовых условиях применения.

Центральные кондиционеры нашли широкое применение в комфортном и технологическом кондиционировании и представляют собой неавтономные кондиционеры, снабжаемые извне холодом (подводом холодной воды или незамерзающих жидкостей), теплотой (подводом горячей воды или пара) и электроэнергией для привода вентиляторов, насосов и запорно-регулирующих аппаратов на коммуникациях и др.

Центральные кондиционеры предназначены для обслуживания нескольких помещений или одного большого помещения.

Современные центральные кондиционеры выпускаются в секционном исполнении и состоят из унифицированных типовых секций, предназначенных для регулирования, смешивания, охлаждения, нагревания, очистки, осушки, увлажнения и перемещения воздуха.

4

1. СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Комплекс технических средств, с помощью которых осуществляется кондиционирование воздуха, называется системой кондициони-

рования воздуха (СКВ).

В состав СКВ входят технические средства для забора воздуха, обработки, т.е. придания необходимых кондиций (фильтры, теплообменники, увлажнители или осушители воздуха), перемещения (вентиляторы) и его распределения, а также средства тепло- и холодоснабжения, автоматического регулирования, дистанционного управления и контроля, насосы и трубопроводы, вспомогательное электрооборудование.

Наружный воздух через воздухозаборное устройство 1 (рис. 1.1) подается в кондиционер 3, где он очищается в фильтрах, смешивается при целесообразности с рециркуляционным воздухом, проходит регулируемую тепловлажностную обработку в специальных устройствах. В дальнейшем он может проходить дополнительную обработку в доводчиках 5.

3

Рис. 1.1. Принципиальная схема СКВ: 1 – воздухозаборное устройство; 2 – рециркуляционный воздуховод; 3 – установка кондиционирования воздуха; 4 – приточный вентилятор; 5 – доводчик; 6 – система распределения воздуха; 7 – помещение; 8 – система удаления воздуха; 9 – вытяжной вентилятор; 10 – канал для удаления воздуха

Воздух поступает в помещение через воздухораспределительное устройство 6, которое обеспечивает требуемую скорость в обслужи-

5

или двух блоках, и тогда понятия "СКВ" и "кондиционер" становятся однозначными.

Основными элементами схемы СКВ (рис. 1.2) являются воздухозаборное устройство, установка кондиционирования воздуха, системы подачи и распределения воздуха в помещении и системы удаления и рециркуляции воздуха.

Обслуживающие и дополнительные системы и устройства – это системы теплоснабжения, холодоснабжения, водоснабжения (водоподготовки и дренажа), электроснабжения. СКВ имеет автоматизированную систему, обеспечивающую режим ее работы и регулирования, и, как правило, включает систему утилизации теплоты и холода, также используются нетрадиционные источники энергии.

Система холодоснабжения СКВ может быть представлена в виде трех основных элементов: генератора – источника холода; холодопроводов, передающих холод от генератора к потребителю; потребителя – стока холода.

Схемы холодоснабжения классифицируются по трем признакам (рис. 1.3): способ производства холода в генераторе; способ связи источника и потребителя; способ использования холода.

Система холодоснабжения СКВ

Рис. 1.3. Классификация схем холодоснабжения СКВ

7

По способу производства холода на нужды охлаждения кондиционируемого помещения выделяется четыре разновидности: использование природных источников холода, использование искусственных источников холода, испарительное охлаждение, комбинированные схемы охлаждения.

По способу связи источника и потребителя холода выделяется две разновидности: централизованное и местное кондиционирование.

По способу использования холода у потребителя выделяется две разновидности: непосредственное использование холода от рабочей среды источника, применение промежуточного хладоносителя.

Далее будут рассмотрены схемы СКВ с центральными кондиционерами, которые получили в нашей стране наибольшее распространение.

В центральных системах воздух обрабатывается в центральном кондиционере и направляется в одно крупное помещение (например, зрительный зал, цех и т.п.) или распределяется в несколько небольших, характеризуемых близкими тепловлажностными условиями.

2. ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА В ЦЕНТРАЛЬНЫХ СКВ

2.1. СКВ с применением прямого изоэнтальпийного охлаждения

Прямое изоэнтальпийное охлаждение воздуха применяют в СКВ в теплый период с жарким и сухим климатом (рис. 2.1, а).

Рис. 2.1. Схема СКВ (а) и h-d-диаграмма (б) с режимом прямого изоэнтальпийного охлаждения воздуха для режима теплого периода

8

Для изоэнтальпийного охлаждения воздух направляют в оросительную форсуночную камеру ОК, работающую на рециркуляционной воде. Заданная влажность воздуха и температура на выходе из ОК достигается изменением подачи воды форсунками.

Вкамере обычно испаряется до 3 % воды, а ее восполнение не приводит к значительному изменению температуры воды в форсуночной камере. Температуру разбрызгиваемой воды с достаточной для практических расчетов точностью принимают равной температуре мокрого термометра.

Втеплый период года работает только оросительная камера ОК, а воздухоподогреватели первой ВП1 и второй ВП2 ступеней не функционируют и не влияют на изменение состояния обрабатываемого воздуха.

Вкачестве исходных данных для построения процесса кондиционирования на h-d-диаграмме принимаются: расчетные параметры на-

ружного tH , hH и внутреннего tB , В воздуха; избытки полной теплотыQП и влаги W; температура удаляемого воздуха tУ .

В процессе построения требуется определить параметры характерных точек состояния воздуха, оценить возможность применения рассматриваемого способа кондиционирования воздуха, определить воздухообмен в помещении и количество испарившейся в оросительной камере воды.

Рассмотрим порядок графоаналитического способа построения процессов изменения состояния воздуха в СКВ на h-d-диаграмме

(рис. 2.1, б).

1.Наносим точки Н и В, соответствующие состояниям наружного

ивнутреннего воздуха.

2.Через точку Н проводим линию hH = const.

3.Через точку В проводим луч процесса в соответствии с угловым

коэффициентом ПОМ .

4.Определяем положение точки ОР, характеризующей состояние воздуха после оросительной камеры. Для этого выполняем вспомога-

тельное построение. От точки В вниз по линии dB = const откладываем отрезок ВВ', соответствующий 1-1,5 ОС. Через точку В' проводим прямую (пунктирная линия), параллельную лучу процесса в помещении до пересечения с линией hH = const в точке ОР.

5.Определяем состояние приточного воздуха (точка П). Из точки ОР по линии dОР = const вверх откладываем отрезок, равный 1-1,5 ОС (такой же, как и отрезок ВВ'), получим точку П.

9