6. Тепловой баланс помещений

Тепловой баланс помещения составляется отдельно для каждого периода года отдельно по явной и скры­той теплоте.

Для теплого периода года можно записать

, (6.1)

где — суммарные тепловыделения в помещении без учета теплоты солнечной радиации;— теплота солнечной радиации для остекленных поверхностей и по­крытий; — тепловые потери в помещения для теп­лого периода года.

Для холодного и переходного периодов года баланс теплоты в помещении будет иметь вид:

, (6.2)

где — теплопотери помещения в холодный или пе­реходный период года через ограждающие конструкции и на нагрев инфильтрационного воздуха.

В зависимости от величин, входящих в уравнения (6.1) и (6.2), тепловой баланс помещения может приводить к трем случаям:

Первый: тепловыделения равны теплопотерям:

В этом случае при работающем технологическом оборудовании температура воздуха помещения не будет изменяться. Во время неработающего оборудования (вы­ходные дни, ночное время) тепловыделения уменьшают­ся и будет наблюдаться недостаток теплоты, поэтому в нерабочее время холодного периода года в помещениях должно быть предусмотрено дежурное отопление.

Второй: теплопотери превы­шают тепловыделения:

;

где: — недостаток теплоты в помещении.

При составлении теплового баланса по явной теплоте компенсируется установкой нагревательных приборов отопления или путем совмещения отопления с системой вентиляции. В последнем случае температура подаваемого в помещение воздуха должна превышать температуру воздуха в помещении на величину:

, (6.3)

где с — теплоемкость воздуха; G— массовый расход приточного воздуха, кг/с.

Третий: тепловыделения больше теплопотерь:

; .

Избыток явной теплоты должен поглощаться воздухом, подаваемым в помещение с температурой ни­же температуры воздуха в помещении. Как и в первом случае, при неработающем оборудовании должно пре­дусматриваться дежурное отопление.

При нарушениях теплового баланса помещения, вызы­ваемых изменяющимися тепловыделениями, будет на­блюдаться колебание температуры воздуха помещения и радиационной температуры. Ограждения, обору­дование и материалы при колебании температуры выде­ляют или поглощают теплоту. Значение колебаний тем­пературы будет зависеть от способности ограждений, оборудования и материалов поглощать теплоту.

Свойство помещения сохранять температуру воздуха при периодических возмущениях тепловыделений, называется теплоустойчивостью поме­щения. Амплитуда колебаний температуры внутреннего воздухав жилых и общественных зданиях не должна превышать

Важное значение имеет расчет теплоустойчивости по­мещения при оценке охлаждения помещения в случае отклю­чения системы отопления.

КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ

Новая система хозяйствования в России приводит к росту энерговооруженности, повышению коэффициента использования оборудования, получению с единицы площади производственных помещений возможно большего количества продукции. Изменения технологии, интенсификация производства требуют, чтобы мощность могла быть увеличена в процессе эксплуатации при наименьших затратах, что предопределяет увеличение тепловых нагрузок. Введение стандарта нормативов энергопотребления для зданий различного назначения и инженерного оборудования требует новых теплотехнических подходов. Обеспечить современный уровень комфортных и экологически чистых условий жизнедеятельности человека и технологических процессов возможно применяя системы кондиционирования.   Для кондиционирования характерен высокий уровень специализации производства, использование материалов с высокими механическими, теплотехническими показателями, но применение систем кондиционирования приводит к более высоким капитальным затратам в процессе строительства и эксплуатации различного рода зданий. Проектирование наиболее экономичных энергетических систем возможно лишь при тщательном технико-экономическом анализе проектов в их сравнении

Подготовка воздуха в системах кондиционирования (СКВ) необходима для поддержания параметров воздуха в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями, и с индивидуальными потребностями. Она может включать следующие процессы: охлаждение или нагревание воздуха; увлажнение или осушку воздуха; очистку воздуха и придание ему новых необходимых свойств (фильтрация, ионизация, ароматизация). Системах кондиционирования могут поддерживать выше перечисленные параметры внутренней среды независимо от метериологических колебаний наружного воздуха.

Системы кондиционирования воздуха подразделяют на центральные и мест­ные, круглогодичные и сезонные. Местные кондиционеры применяются в быту, в офисных помещениях и предназначены для обслуживания не­скольких рядом расположенных помещений, одного помещения или части его. Центральные СКВ обслуживают группу преимущественно близких по требованию к параметрам воздушной среды помещений. Они бывают одно- и двухканальные, прямоточные (подающие в помещение только наруж­ный воздух) и с частичной рециркуляцией (часть воздуха для формирования приточной смеси забирается из помещения). Забор части воздуха из помещения выполняется с целью повышения энергетической и экономиче­ской эффективности СКВ. Минимально допустимое количество наружного воздуха определяют исходя из нормативных требований, базирующихся на условии обеспечения санитарной нормы подачи воздуха на одного челове­ка [1, 2]; компенсации воздуха, удаляемого вытяжной вентиляцией и ис­пользуемого на технологические нужды; поддержании избыточного давле­ния в кондиционируемом помещении [1, 2, 18, 19].

Основным элементом СКВ является кондиционер - агрегат для обра­ботки и перемещения воздуха. Различают автономные (со встроенными холодильными машинами) и неавтономные (снабжаемые холодом и теп­лотой от внешних источников) кондиционеры, кондиционеры-доводчики (снабжаемые воздухом от центрального кондиционера, а теплотой и холо­дом - от внешнего источника). Большую группу составляют прецизионные кондиционеры, которые обеспечивают высокую точность поддержания температуры (±0,1 К) и влажности обрабатываемого воздуха. Одновремен­но с поддержанием требуемых значений t и φ в кондиционерах воздух очищается от пыли. В некоторых помещениях чистота воздуха имеет при­оритетное значение. В специфических условиях могут предъявляться тре­бования по уровню ионизации воздуха и т.д. При разработке СКВ необхо­димо также оценивать уровень шума, формируемого установкой KB в об­служиваемом помещении.

Рынок кондиционеров в настоящее время характеризуется высоким уровнем потребления и формируется большим количеством производите­лей и продавцов. В основу производства кондиционеров производители закладывают модульный принцип построения типового ряда. Типовой ряд конкретного производителя состоит из набора кондиционеров, каждый из которых имеет свой диапазон применения по количеству обрабатываемого воздуха. Каждый кондиционер из типового ряда производитель формирует из типовых модулей.

Условно кондиционеры можно разделить на бытовые и промышленные. К бытовым обычно относят кондиционеры мощностью до 9 кВт, применяемые для охлаждения небольших помещений площадью до 100–150 м2. Промышленные кондиционеры используются для охлаждения больших площадей, например, для централизованного охлаждения целых зданий. Большой класс кондиционеров, занимает промежуточное положение между бытовыми и промышленными системами — полупромышленные кондиционеры. При мощности от 7 до 25 кВт, они могут использоваться как в бытовых условиях — коттеджах, многокомнатных квартирах, так и в офисных помещениях, торговых залах, на предприятиях.     По конструкции все кондиционеры делятся на классы:

моноблочные — состоящие из одного блока (оконные, мобильные);

сплит-системы — состоящие из двух и более блоков (настенные, канальные, кассетные.);

комплекс оборудования для   центральной системы кондиционирования и вентиляции (ЦСКВ) с установкой чиллера – охладительной машины..

  Моноблочные и мобильные кондиционеры являются   наиболее простыми и могут охлаждать или нагревать воздух, они оснащены пультом дистанционного управления. Основными недостатками данных кондиционера являются повышенная шумность, ограниченная мощность и монтаж в оконный проем. Достоинства — невысокая цена и легкость монтажа.

 Сплит-система Рис 9.1 состоит из наружного и внутреннего блоков, соединенных между собой электрическим кабелем и медными трубами, по которым циркулирует фреон. Шумная и громоздкая часть кондиционера, содержащая компрессор, вынесена наружу. Внутренний блок размещается в любом удобном месте помещения.

Рис. 9.1 Сплит система

Все современные сплит- системы снабжены пультом дистанционного управления (ДУ) с жидкокристаллическим дисплеем. С его помощью можно задавать температуру в помещении с точностью до 1–2°С, устанавливать таймер для автоматического включения и выключения кондиционера в заданное время,

Комплекс оборудования для   центральной системы кондиционирования и вентиляции (ЦСКВ)  с чиллерером - водоохлаждающей машиной . Чиллер базовый элемент систем центрального кондиционирования. Одна из основных схем компоновки такой системы – “чиллер и фэнкойл” (водоохлаждающая машина и кондиционер доводчик / вентиляторный конвектор).            (ЦСКВ) являются на сегодняшний день самой совершенной концепцией централизованного кондиционирования; позволяют “индивидуализировать” климат в конкретном помещении и на определённом пространстве или площади.     (ЦСКВ) одновременно обеспечивают многофакторное и глубокое регулирование параметров микроклимата. В их функции входят: очистка воздуха, нагрев или охлаждение уличного (подаваемого) воздуха, который затем распределяется по внутренним помещениям с помощью системы воздуховодов (система раздачи воздуха).    Чиллер является главным узлом в системе центрального кондиционирования, может не только охлаждать воздух, но, при наличии теплового насоса, способен нагнетать теплый воздух внутрь помещения.