С

В. Д. Галдин

ЦЕНТРАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

бА

ВОЗДУХА

КОНДИЦИОНИРОВАНИЯи

Уче ное пособие

Д

И

томатическое поддержание (регулирование) в закрытых помещениях

всех или отдельных параметров воздушной среды. К таким пара-

С

метрам относятся: температура, влажность, чистота, скорость

движения и др. Кондиционирование воздуха в производственных,

общественных

ж лых помещениях должно обеспечивать микро-

климат ческ е услов

я, которые бы способствовали сохранению здо-

времени

ровья людей, повышен ю производительности их труда, улучшению

качества продукц ,

нтенсификации производственного процесса.

Темпы масшта ы развития кондиционирования воздуха велики,

поэтому особую важность прио ретает совершенствование систем

кондиц он рован я воздуха (СКВ), которое существенно повышает

эффект вность

х пр менения. Наибольшее развитие до настоящего

получ ли СКВ с парокомпрессионными холодильными ма-

шинами, сравн тельно просто о еспечивающие производительность в

широком д апазоне

меющие относительно невысокую удельную

А

энергоемкость при стандартных параметрах окружающей среды и ти-

повых условияхбприменения.

Центральные кондиционеры (ЦК) 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 комму-

никациях и др.

Центральные кондиционеры предназначены для об-

И

1. СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Комплекс технических средств, с помощью которых осуществля-

ется кондиционирование воздуха, называется системой кондициони-

рования воздуха (СКВ).

В состав

входят технические средства для забора воздуха,

обработки, т.е. придания необходимых кондиций (фильтры, теплооб-

менники, увлажн тели

ли осушители воздуха), перемещения (венти-

ляторы) его распределения, а также средства тепло- и холодоснаб-

жения, автомат ческого регулирования, дистанционного управления

и контроля,

насосы

трубопроводы, вспомогательное электрообору-

СКВ

дование.

Наружный воздух через воздухозаборное устройство 1 (рис. 1.1)

подается в конд ц онер 3,

где он очищается в фильтрах, смешива-

ется при целесоо разности с рециркуляционным воздухом, проходит

тепловлажностную обработку в специальных устрой-

регулируемую

ствах. В дальнейшем он может проходить дополнительную обработку

в доводч ках 5.

10

9

8

7

6

бА

5

2

Д

1

3

4

Рис. 1.1. Принципиальная схема СКВ: 1 – воздухозаборное

устройство; 2 – рециркуляционный воздуховодИ; 3 – установка

кондиционирования воздуха; 4 – приточный вентилятор; 5 – до-

водчик; 6 – система распределения воздуха; 7 – помещение; 8 –

система удаления воздуха; 9 – вытяжной вентилятор; 10 – канал

для удаления воздуха

С

-

-

Система уда-

управленияавтоматчесрегулрованяавтоматчесСстемаСстемакогокого

утилизации

энергии

Системарециркулявоздухации

ления воздуха

Система

Воздухо-

Установка кондицио-

Система рас-

Поме-

заборное

нирования воздуха

пределения воз-

щение

устройство

духа

-

бА

Система холодоснабжения

Система теплоснабжения

водоснабСистема

дренажаижения

Система энергоснабжения

Д

Рис. 1.2. Структурная схема системы кондиционирования воздуха

мы теплоснабжен я,

холодоснабжения, водоснабжения (водоподготовки и

дренажа), электроснабжения. СКВ имеет автоматизированную систему,

обеспеч вающую реж м ее работы и регулирования, и, как правило, вклю-

чает систему ут

л зац

теплоты и холода, также используются нетради-

С

сточн

ки энергии.

истема холодосна жения СКВ может быть представлена в виде трех

основных

элементов:

генератора – источника холода; холодопроводов,

передающ

х холод

от

генератора к потребителю;

потребителя – стока

холода.

ционные

классифицируются

по трем

признакам

Схемы

холодосна жения

(рис. 1.3):

про зводства холода в генераторе; способ связи источ-

ника и потребителя;

использования холода.

способ

Система холодоснабжения СКВ

Способ производства

Способ связи источ-

Способ использова-

холода в генераторе

А

ника и потребителя

ния холода

Д

промежуточ-

с

Использованиеприродных источниковхолода

Использованиеискусственисточниковныххолода

Испарительноеохлаждение

Комбинированныесхемы охлаждения

Централизованное кондиционирование

И

Местное кондиционирование

Непосредственное

охлаждение

Охлаждение хладоносителемным

Прямое изоэнтальпийное охлаждение воздуха применяют в СКВ в

С

теплый период с жарким и сухим климатом (рис. 2.1, а) [5, 10].

П

В

У

h Н

tН

У tУ

GП

tB

В

hУ

В'

ВП2

ОК

ВП1

t

П

бА

tП

= 1

ОР

ОР

Н

Н Н

OP

и

tОР

hН = const

d

а

б

Рис. 2.1. Схема СКВ (а) и h-d - диаграмма (б) с режимом прямого изоэнталь-

Д

пийного охлаждения воздуха для режима теплого периода

2. Через точку Н проводим линию hH = const.

бА

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

коэфф ц ентом ПОМ .

положение4. Определяем

точки ОР, характеризующей состояние

GП

QП

;

(2.1)

h

h

У

П

GП

W 103

(2.2)

dУ dП

.

WИ GП dОР dН 10 3.

(2.3)

Простота и отсутствие необходимости в источниках теплоты и ис-

С

кусственного холода является достоинством рассмотренной схемы.

К

недостаткам

схемы

относится зависимость ее работы и

эффект вности от параметров внешней среды.

Пр мер 2.1. Определить расход приточного воздуха и произвести

лением

расчет конд ц он рования воздуха на основе прямого изоэнтальпий-

ного охлажден я в теплый период года для помещения с тепловыде-

QП =

200 000 кДж/ч и влаговыделением W = 25 кг/ч. Пара-

бА

метры воздуха внутри помещения: tВ = 27 ОС, В = 60 % . Температура

удаляемого воздуха tУ = 29 ОС. Расчетные параметры наружного воз-

духа tН = 32 ОС, hН = 50 кДж/кг.

или h-d-диаграммы

для влаж-

Решен е.

При

помощи та лиц

ного воздуха

определяем

недостающие параметры:

dB

= 13,3 г/кг

с.в, hВ = 61 кДж/кг, dН = 7,0 г/кг с.в, H = 23 % .

Рассчитываем угловой коэффициент, характеризующий изменение

состояния воздуха в помещении,

ПОМ

QП

200 000

8 000 к ж/кг.

W

25

Через точку Н проводим линию hН = const (см. рис. 2.1, б). Через

точку В проводим линию dВ = const, на которой откладываем отрезок

0

И

ВВ', соответствующий в масштабе температур 1 ОС. Через точку В'

проводим луч процесса ПОМ до пересеченияДс линией hН = const в точ-

ке

ОР с

параметрами tОР = 19,5 ОС,

hОР = 50 к ж/кг,

ОР = 85 % ,

dОР = 12 г/кг с.в.

Через точку ОР проводим линию dОР = const и откладываем на ней

отрезок,

соответствующий

1 ОС и получаем точку П с параметрами

tП = 20,5

С, П = 80 %, dП = 12 г/кг с.в, hП = 51 кДж/кг. Через точку П

проводим линию ПОМ до пересечения с изотермой tB и tУ . Определя-

ем параметры точки У:

tУ = 29 ОС, hУ = 63,5 кДж/кг,

У = 55 %,

G

П

QП

200 000

16 000 кг/ч.

h

h

63,5 51

У

П

Расход воды для возмещения испарившейся влаги в оросительной

С

камере

WИ GП dОР dН 10 3

16 000 12 7 10 3 80 кг/ч.

Контрольная задача для самостоятельного решения.

ждения

Таблица 1

воздуха tН ,

Н .

Вар анты контрольных заданий

Пара-

Варианты заданий

метры

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

QИ,

170

180

190

200

210

220

220

210

200

190

МДж/ч

W,

28

29

30

31

32

33

28

29

32

30

кг/ч

Д

бА

tВ, 0С

29

30

30 29 30 29 30

29

30

30

В, %

45

50

55

45

55

55

55

45

50

55

tУ, 0С

Температура tУ удаляемого воздуха выше tВ на 1 ОС

tН, 0С

34

35

36

34

35

36

34

35

36

34

Н, %

5

6

7

5

6

7

И

5

6

7

5

Пара-

Варианты заданий

метры

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

QИ,

200

210

220

230

170

180

190

200

210

230

МДж/ч

W,

33

32

31

30

29

28

33

31

29

27

кг/ч

tВ, 0С

30

30

29

30

30

28

29

30

28

29

В, %

60

55

60

55

55

55

50

60

65

70

tУ, 0С

Температура tУ удаляемого воздуха выше tВ на 1 ОС

tН, 0С

35

36

34

35

36

33

34

35

36

34

Н, %

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

2.2. СКВ с применением прямого изоэнтальпийного

охлаждения с байпасированием

На рис. 2.2, а представлена схема прямого изоэнтальпийного ох-

лаждения с частичным байпасированием кондиционируемого воздуха

[5, 10]. В схеме часть наружного воздуха GОР обрабатывается в ороси-

тельной камере кондиционера до состояния точки ОР. Другая часть

воздуха GБ проход т по байпасному (обводному) каналу без обработ-

ки.

После смешен я общая масса воздуха приобретает состояние, ха-

рактер зуемое точкой смеси С. В вентиляторе и воздуховоде воздух

С

О

С и в состоянии точки П поступает в поме-

подогревается на 1 1,5

, где воспр н мает из ытки теплоты и влаги и в состоянии точ-

ки У удаляется з помещения.

щение

У

tУ

У

h

Н

tН

В

hУ

П

В

tB

В'

П

GП

ВП2 Н

ВП1

C

= 0,9

Н

Н

Н

= 1

CбАC

OP

hН = const

d

а

Д

б

Рис. 2.2. Схема СКВ (а) и h-d-диаграмма (б) с режимом

прямого

изоэнтальпийного охлаждения воздуха с байпасированием

И

Исходными данными для построения процессов в h-d-диаграмме и

расчета схемы СКВ являются параметры наружного и внутреннего

воздуха, значения тепло- и влагоизбытков.

Порядок

построения

процессов

обработки воздуха

следующий

(рис. 2.2, б):

GБ dH + GOP dOР = GП dC ,

(2.4)

и

учитывая, что

GП = GБ + GOP .

(2.5)

Из последних уравнений получаем

GБ = GП (dОР – dC) / (dOР – dH).

(2.6)

Расход влаги, испаряющейся в оросительной камере, находится по

формуле (2.3).

бА

Решение. При помощи таблиц или h-d-диаграммы для влажного

воздуха определяем недостающие параметры dB = 11,4 г/кг с.в,

hВ = = 56 кДж/кг, dН = 5,7 г/кг с.в, H = 18 % .

И

ПОМ

QП

98 000

4 900 кДж/кг.

W

20

ОР = 90% в

точке ОР. Параметры точки

соответствуют состоя-

С

tОР = 18 ОС, ОР = 90 %,

нию воздуха

после оросительной камеры

hОР = 48 кДж/кг, dОР = 11,7 г/кг с.в.

По аналог

с пр мером 1 находим положение точки В' и прово-

На л н

dC = const находим точку П, через которую проводим ли-

ПОМ

определяем точки В и У. Энтальпия hУ = 60,4 кДж/кг,

hП = 49 кДж/кг.

ляц онного воздуха в соответствии с формулой (2.1):

Расход вент

нию

G

QП

98 000

П

h

h

8 600 кг/ч.

60,4 49

У

П

Расход наружного воздуха, проходящего через байпасную линию,

рассчитываем по формуле (2.6):

бАGБ = GП (dОР – dC) / (dOР – dH) =

= 8600 (11,7 – 10) / (11,7 – 5,7) = 2440 кг/ч.

Расход воздуха, проходящего через оросительное пространство,

определяем по формуле (2.5):

Д

GOP

= GП – GБ = 8600 – 2440 = 6460 кг/ч.

Расход воды для возмещения испарившейся в оросительной каме-

ре составит

И

W

И

G

d

ОР

d

Н

10 3

6

460 11,7-5,7 10 3 38,8 кг/ч.

ОР