Асу вентиляцией и кондиционированием

Обязательным условием высокого и стабильного качества продукции любого производства является постоянное и точное соблюдение параметров микроклимата в производственных помещениях. В большинстве случаев выполнить это условие достаточно сложно ввиду наличия либо устаревшего вентиляционного оборудования, либо отсутствия высококвалифицированных специалистов. Одним из основных решений в обеспечении указанных условий является включение в процесс производства автоматической системы управления вентиляцией и кондиционирования, что позволяет с оптимальной производительностью, высокой точностью и стабильностью обеспечивать необходимый для любого технологического процесса микроклимат.

Предлагаемая автоматизированная система управления вентиляцией и кондиционированием (далее по тексту - система) предназначена для поддержания заданной температуры и влажности в обслуживаемом помещении в автоматическом режиме. Кроме этого в состав системы могут входить датчики - газоанализаторы (например, анализатор содержания СО, что позволяет контролировать и поддерживать концентрацию газа на заданном уровне.

2. Конструкторский раздел

2.1. Расчет тепловой нагрузки

2.1.1. Расчет теплопритоков в помещения

Теплопритоки через ограждающие конструкции

Для расчета теплопритоков через ограждающие конструкции необходимо определить коэффициент теплопередачи для каждого ограждения. Общий коэффициент теплопередачи многослойной ограждающей конструкции с последовательно расположенными слоями рассчитывают по формуле [4]

(2.1)

где – общее сопротивление теплопередаче многослойной ограждающей конструкции, ;

– сопротивление теплоотдаче соответственно с наружной или более теплой стороны ограждения, ; ;

– сопротивление теплопроводности i-го строительного слоя конструкции (кроме слоя теплоизоляции), ; ;

R_В – сопротивление теплоотдаче с внутренней стороны ограждения, ; ;

R_из – сопротивление теплопроводности термоизоляционного слоя, ; ;

и - коэффициенты теплоотдачи с наружной и внутренней стороны ограждения ;

- толщина строительных слоев конструкции, м;

- коэффициент теплопроводности строительных слоев конструкции, Вт/(м^2.К).;

- толщина изоляционного слоя, м;

- коэффициент теплопроводности изоляционного слоя, Вт/(м^2.К).

Рассчитываем коэффициент теплопередачи для каждого вида ограждающей конструкции. При расчетах значения коэффициентов и принимаем по приложению В, согласно [4].

Наружные стены: принимаем ; =0, 220 м; коэффициент теплопроводности арболита =0,13 Вт/(м^2.К); =0,111

Внутренние перегородки: принимаем Вт/(м^2.К); =0,26 м; коэффициент теплопроводности силикатного кирпича =0,87 Вт/(м^2.К); =0,125 Вт/(м^2.К);

Конструкция пола: 1- битумная мастика 2 мм, 2- бетонная стяжка 25 мм,

3 - слой пергамина 1 мм, 4- теплоизоляция TEPLEX 45-500 50 мм, 5- плита пустотная 220 мм.

Рисунок 2.1 – Конструкция пола

Пол: принимаем Вт/(м^2.К); =0,248 м, =1,55 Вт/(м^2.К); =0,167 Вт/(м^2.К); =0,05 м, =0,03 Вт/(м^2.К).

Покрытие: конструкция покрытия аналогична конструкции пола, поэтому для покрытия k₀ =0,27 Вт/(м^2.К).

k

₀ для пластиковых окон принимаем 1,961 Вт/(м^2.К) согласно [6], для внутренних деревянных дверей 1,946 Вт/(м^2.К) согласно [5].

Теплопритоки через ограждающие конструкции Q₁ определяют как сумму теплопритоков (через стены, перегородки, перекрытия или покрытия, через полы, заглубленные стены подвальных помещений), вызванных наличием разности температур снаружи ограждения и внутри охлаждаемого помещения Q_1Т, а также теплопритоков в результате воздействия солнечной радиации Q_1с через покрытия и наружные стены [4]:

(2.2)

Теплопритоки через стены, перегородки, перекрытия или покрытия Q_1Т (в кВт) рассчитывают по формуле

(2.3)

где – действительный коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м^2.К);

F – расчетная площадь поверхностей ограждения, м²;

– расчетная разность температур (температурный напор), ;

t_н – расчетная температура воздуха с наружной стороны ограждения, ℃;

t_в – расчетная температура воздуха внутри охлаждаемого помещения, ℃.

Теплоприток через пол (в кВт), расположенный на грунте, не имеющий обогревательных устройств, определяют суммированием теплопритоков через условные зоны шириной 2 м (рисунок 2.3) по формуле

Р исунок 2.3 – Разбивка пола на условные зоны

где – условный коэффициент теплопередачи соответствующей зоны пола, Вт/(м^2.К) (для I, II, III зон равен соответственно 0,47; 0,23; 0,12 Вт/(м^2.К), а остальной зоны пола (IV зона)

=0,07 Вт/(м^2.К)); F – площадь соответствующей зоны пола, м²; площадь участка пола размером 2х2, примыкающего к углу наружных стен (заштрихованный участок), учитывают дважды.

Коэффициент m, характеризующий относительное возрастание термического сопротивления пола при наличии изоляции,

(2.4)

где – толщина отдельных слоев конструкции пола, м;

– коэффициенты теплопроводности материалов, составляющих конструкцию пола, Вт/(м^2.К).

Теплопритоки от солнечной радиации в кондиционируемые помещения складываются из теплопритоков через массивные ограждения зданий (стены, кровли, покрытия и т. д.) и теплопритоков через световые проемы (окна, витрины и т. д.), т. е.

.

(2.5)

Теплопритоки от солнечной радиации через наружные стены и покрытия в (кВт) определяют по формуле

(2.6)

где – действительный коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м^2.К);

F – площадь поверхности ограждения, облучаемой солнцем, м²;

– избыточная разность температур, характеризующая действия солнечной радиации в летнее время, ℃.

Количество теплоты от солнечной радиации зависит от зоны расположения здания (географической широты), характера поверхности и орентации ее по сторонам горизонта.

Для плоской кровли избыточная разность температур зависит только от тона окраски и не зависит от ориентации и широты. Для плоских кровель без окраски (темных) избыточную разность температур принимают 17,7℃, с окраской светлых тонов 14,9 ℃. Для шатровых кровель избыточную разность температур (в ℃) принимают в зависимости от географической широты: для южной зоны 15, средней 10, северной 5.

Для наружных стен избыточную разность температур можно принять по приложению 10 [4].

При расчете учитывают теплоту солнечной радиации, проникающую через кровлю и одну из стен либо с наибольшей поверхностью, либо неблагоприятно ориентированную.

Определение температуры в неохлаждаемых помещениях смежных с охлаждаемыми осуществлялось путем составления теплового баланса помещения.

Т

16

еплопритоки от остывающей пищи

В залах ресторана существенная доля теплоты выделяется от остывающей пищи. Теп­ловыделения от остывающей пищи (в Вт) определяют по формуле [7]

(2.6)

где т =0,85 — средний вес блюд, приходящихся на одного обедающего, кг;

с = 3,35 — средняя теплоемкость блюд, кДж / (кг К);

t_н = 70 ℃ — средняя температура блюд, поступающих в обеденный зал, ℃;

t_к — 40 °С — то же в момент потребления, ℃;

Z — продолжительность приема пищи одним посетителем (для ресторанов — 1 час, для столовых без самообслуживания — 0,5—0,75 часа, с самообслужива­нием — 0,34 часа);

п

19

— число мест в обеденном зале.

Результаты расчета теплопритоков от остывающей пищи приведены в таблице 2.4.

Теплопритоки от людей

Количество теплоты, выделяемой людьми (в Вт), подсчитывают по формуле [4]

(2.7)

где - количество теплоты, выделяемой одним человеком в зависимости от температуры воздуха в помещении и рода выполняемой работы; - число людей, одновременно находящихся в помещении (в торговых залах предприятий питания принимается равным числу посадочных мест).

Количество людей в помещениях:

Зал – 360 человек

Кухня (персонал) – 26 человек

Т

20

еплопритоки от оборудования.

Количество теплоты, выделяемый оборудованием, зависит от целого ряда причин: применяемого способа обогрева (газ или электричество), оснащенности данного предприятия оборудованием, режима работы предприятия, а также от мощности и режима работы каждой единицы технологического оборудования.

Для оборудования, обогреваемого природным газом, подсчет теплопритоков осложняется тем, что не вся теплота, полученная при сгорании газа, выделяется в помещение. Часть ее составляет потери теплоты с уходящими газами:

(2.8)

где - количество теплоты, выделяемой в топке сгорании газа, кВт;

- количество теплоты, выделяемой оборудованием в помещении (состоит из полезной теплоты, расходуемой непосредственно на приготовление пищи, и из потерь теплоты наружными ограждениями оборудования) , кВт;

– потеря теплоты с уходящими газами, кВт.

Количество теплоты (в кВт) , выделяемой газовым тепловым оборудованием, определяют по формуле

(2.9)

где - количество теплоты, выделяемой при сгорании газа, кВт;

В – объемный расход газа при нормальных условиях, м³/с;

- теплотворная способность 1 м³ газа, при нормальных условиях, равная 35600 кДж/м³;

21

– коэффициент, учитывающий одновременность работы однотипного оборудования (для столовых =0,8, для ресторанов и кафе =0,6);

- коэффициент использования оборудования (выражает продолжительность непрерывной работы оборудования в течение смены в пересчете на 1 рабочий час.

Тепловыделения от единицы оборудования, обогреваемого паром, можно принимать, по данным А. А. Гоголина, равным 1,3 кВт на 1 м² наружной неполированной поверхности, 0,49 кВт – полированной и 0,33 кВт – для поверхности, покрытой изоляцией.

Для оборудования с электрическим обогревом тепловыделения (в кВт) подсчитывают по формуле

(2.10)

где - суммарная мощность всех электронагревателей данного оборудования, кВт.

Теплоту, выделяемую электродвигателями механического оборудования, (в кВт) определяют по формуле

(2.11)

где - суммарная мощность всех электродвигателей механического оборудования, кВт.

Значения для предприятий питания приведены выше. Для перерабатывающих цехов мясокомбинатов принимают для оборудования машинных залов (волчки, куттеры) и для оборудования шприцовочной.

Теплопритоки от освещения

Теплопоступления от электрического освещения определяют по фактической или проектной электрической мощности освещения, а при отсутствии этих данных – путем умножения норм уровня освещенности, приведенных в прило жении К, на удель­ные выделения теплоты для люминесцентных ламп [7]. Если освещение производится лампами накаливания, то вводится поправочный коэффици­ент 2,75.

Ссылаясь на многолетний опыт других инженеров, проектировщиков, я решил рассчитать теплопритоки в помещения с помощью экспресс методики. Помещение ресторана разделил на 2 основные составляющие: кухня и зал. Соответственно теплопритоки и влаговыделения рассчитываются для этих помещений.

Основные теплопритоки в помещение складываются из следующих составляющих:

1) Теплопритоки, возникающие за счет разности температур внутри помещения и наружного воздухаю, а также солнечной радиации Q_1, рассчитываются по формуле

Q₁ = V · q_уд.,

где V = S · h – объем помещения;

S – площадь помещения;

h – высота помещения;

q_уд. – удельная тепловая нагрузка, принимается:

30 – 35 Вт/м³ – если нет солнца в помещении,

35 Вт/м³ – среднее значение;

35 – 40 Вт/м³ – если большое остекление с солнечной стороны;

2) Теплопритоки, возникающие за счет находящейся в нем оргтехники Q_2. (В среднем 300 Вт на компьютер (30 % от мощности оборудования)).

3) Теплопритоки, возникающие от людей, находящихся в помещении Q₃:

100 – 300 Вт (для ресторанов, помещений, где люди занимаются физическим трудом).

4) Теплопритоки от оборудования, Вт:

Q₄ =

где N_M – установочная мощность модулированного технологического оборудования, кВт;

N_H – установочная мощность немодулированного технологического оборудования, кВт;

K₃ – коэффициент загрузки теплового оборудования;

К подсчитанным теплопритокам прибавляется 20 % на неучтенные теплопритоки

Q_общ.= (Q₁ + Q₂+Q₃+Q₄) · 1,2 Вт.

Q_общ. = Q’ + Q’’,

где Q’ – теплопритоки, возникающие в зале;

Q’’ – теплопритоки, возникающие в кухне.

Q’ – теплопритоки, возникающие в зале

Q’₁ = 1005·3,5·35 = 123 кВт;

Q’₂ = Q_об = 300 Вт – 1 компьютер;

Q’₃ = 360 · 150 = 54 кВт

Q’ = (Q’₁ + Q’₂ + Q’₃) · 1,2 = 212,8 кВт.

Q’’ – теплопритоки, возникающие в кухне

Q’’ = (Q’’₁ + Q’’₂ +Q’’₃) ·1,2 Вт

Q’’₁ = 259 · 3,5 · 35 = 31,7 кВт

Q’’ = Q_об. = 12,3 кВт

Q’’₃ = 5,2 кВт

Q'' = 59 кВт

Общие теплопритоки

Q_общ. = 212,8 + 59 = 271,8 кВт.

Список оборудования дан в табл. 1.3.

Название оборудования	Мощность,кВт
Машина д/измельчения мяса	0,8
Шкаф жарочный ИЖЕ – 2	9,2
Посудомоечная машина Gemi – 18	3,4
Пекарский шкаф ЭШ – 2К	10,4
Электроплита ЭП –ЖШ (2шт.)	14
Тестомесильная машина	1,5
Сковорода электрическая СЭЧ	12
Протирочно – резательная машина	1
Мармит	2 кВт
Фритюрница ФЭСМ	5
Хололдильный шкаф Polair Standart	0,9
Холодильный шкаф	0,55