На основании расчета тепловлажностных балансов определяют угловой коэффициент луча процесса в помещении для теплого εт и холодного εх периодов года, кДж/кг
εт = (ΣQт·3,6)/Wт ,(8)
εх = (ΣQх·3,6)/Wх .(9)
Численные величины εти εх характеризуют тангенс угла наклона луча процесса в помещении.
εт = (40290,8·3,6)/12,54 = 11567
εх = (41945,2·3,6)/11,4 = 13246
3 РАСЧЕТ СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
3.1 Выбор и обоснование типа систем кондиционирования воздуха
Выбор и обоснование типа СКВ осуществляют на основе анализа условий функционирования кондиционируемого объекта, указанных в задании на проектирование.
Исходя из количества помещений, предусматривают одно- или многозональные системы кондиционирования воздуха, а затем производят оценку возможности их применения с рециркуляцией отработавшего воздуха, которая позволяет уменьшить расход тепла и холода.
СКВ с первой и второй рециркуляцией обычно используют для помещений, не требующих высокой точности регулирования температуры и относительной влажности.
Принятие окончательного решения по выбору принципиальной схемы обработки воздуха производят после определения производительности СКВ и расхода наружного воздуха.
3.2 Выбор схем воздухораспределения. Определение допустимой и рабочей разности температур.
По гигиеническим показателям и равномерности распределения параметров в рабочей зоне для большинства кондиционируемых помещений наиболее приемлемой является подача приточного воздуха с наклоном в рабочую зону на уровне 4…6 м и с удалением общеобменной вытяжки в верхней зоны.
1. Определяем допустимый перепад температур
Δtдоп = 2°С.
2. Определяем температуру приточного воздуха
tп = tв - Δtдоп (10)
tптеп = 22 – 2 = 20°С,
tпхол = 20 – 2 = 18 °С.
3. Определяем температуру уходящего воздуха
tу = tв + grad t(H – h),(11)
где gradt – градиент температуры по высоте помещения выше рабочей зоны, °С;
H – высота помещения, м;
h – высота рабочей зоны, м.
Градиент температуры по высоте помещения определяют в зависимости от удельных избытков явного тепла в помещении qя, Вт
qя = ΣQ/Vпом = (ΣQп-Qп+ Qя)/ Vпом (12)
qятепл = (40290,8 – 22800 + 22230)/1820,7 = 21,8 Вт
gradt = 1,2;
qяхол = (41945,2 – 34200 + 25650)/ 1820,7 = 18,3 Вт
gradt = 0,3.
tутепл = 22 + 1,2(6,3 – 1,5) = 27,76°С;
tухол = 20 + 0,3(6,3 – 1,5) = 21,44°С.
4. Определяем рабочую разность температур
Δtр = tу - tп(13)
Δtртепл = 27,76 – 20 = 7,76°С;
Δtрхол = 21,44 – 18 = 3,44°С.
3.3 Определение производительности систем кондиционирования воздуха
Для систем кондиционирования воздуха различают полную производительность G, учитывающую потерю воздуха на утечку в сетях приточных воздуховодов, кг/ч, и полезную производительность Gп, используемую в кондиционируемых помещениях, кг/ч.
Полезную производительность СКВ определяем по формуле
Gп = ΣQт/[(Jу – Jп)·0,278],(14)
где ΣQт – суммарные теплоизбытки в помещении в теплый период года, Вт;
Jу, Jп – удельная энтальпия уходящего и приточного воздуха в теплый период года, кДж/кг.
Gп = 40290,8/[(51 – 40) )·0,278] = 13176кг/ч.
Полную производительность вычисляем по формуле
G = Кп·Gп,(15)
где Кп – коэффициент, учитывающий величину потерь в воздуховодах.
G = 1,1·13176= 14493,6 кг/ч.
Объемную производительность систем кондиционирования воздуха L, м3/ч, находим по формуле
L = G/ρ,(16)
где ρ – плотность приточного воздуха, кг/м3
ρ = 353/(273+tп)(17)
ρ = 353/(273+20) = 1,2кг/м3;
L = 14493,6 /1,2 = 12078 м3/ч.
3.4 Определение количества наружного воздуха
Количество наружного воздуха, используемого в СКВ, влияет на затраты тепла и холода при тепловлажностной обработке, а также на расход электроэнергии на очистку от пыли. В связи с этим всегда следует стремиться к возможному уменьшению его количества.
Минимально допустимое количество наружного воздуха в системах кондиционирования воздуха определяют, исходя из требований:
- обеспечения требуемой санитарной нормы подачи воздуха на одного человека, м3/ч
Lн΄ = l·n,(18)
где l – нормируемый расход наружного воздуха, подаваемого на одного человека, м3/ч;
n – число людей в помещении, чел.
Lн΄ = 25·285 = 7125 м3/ч;
- компенсации местной вытяжки и создания в помещении избыточного давления
Lн΄΄ = Lмо + Vпом·К΄΄ , (19)
где Lмо – объем местной вытяжки, м3/ч;
Vпом – объем помещения, м3;
К΄΄-кратность воздухообмена.
Lн΄΄ = 0 + 1820,7·2 = 3641,4 м3/ч.
Выбираем большее значение из Lн΄ и Lн΄΄ и принимаем для дальнейших расчетов Lн΄ = 7125 м3/ч.
Определяем расход наружного воздуха по формуле
Gн = Lн·ρн, (20)
гдеρн – плотность наружного воздуха, кг/м3.
Gн =7125·1,18 = 8407,5 кг/ч.
Проверяем СКВ на рециркуляцию:
1.G > Gн
14493,6 кг/ч >8407,5кг/ч, условие выполняется.
2. Jу < Jн
51кДж/кг < 60 кДж/кг, условие выполняется.
3. В воздухе не должны содержаться токсичные вещества.
Примечание: все условия выполняются, поэтому применяем схему СКВ с рециркуляцией.
Принятый расход наружного Lн должен составлять не менее 10% от общего количества приточного воздуха, то есть должно выполняться условие
Gн≥ 0,1G
8407,5кг/ч ≥ 0,1· 14493,6
8407,5кг/ч ≥ 1449,36 кг/ч, условие выполняется.
3.5 Построение схемы процессов кондиционирования воздуха на J-d диаграмме
3.5.1 Построение схемы процессов кондиционирования воздуха для теплого периода года
Схема процессов кондиционирования воздуха наJ-d диаграмме для теплого периода года приведена в приложении А.
Рассмотрим порядок построения схемы СКВ с первой рециркуляцией.
а) нахождение на J-d диаграмме положения точек Н и В, характеризующих состояние наружного и внутреннего воздуха, по параметрам, которые приведены в таблицах 1 и 2;
б) проведение через т. В луча процесса с учетом величины углового коэффициентаεт ;
в) определение положения других точек:
- т. П ( то есть состояние приточного воздуха), которая лежит на пересечении изотермы tп с лучом процесса;
- т. П΄ ( то есть состояние приточного воздуха на выходе из второго воздухонагревателя ВН2), для чего от т. П вертикально вниз откладывают отрезок в 1°С ( отрезок ПП΄ характеризует нагрев приточного воздуха в воздуховодах и вентиляторе);
- т. О ( то есть состояние воздуха на выходе из оросительной камеры), для чего от т. П΄ вниз по линии d = const проводят линию до пересечения с отрезком φ = 90% ( отрезок ОП΄ характеризует нагрев воздуха во втором воздухонагревателе ВН2);
- т. У ( то есть состояние воздуха, уходящего из помещения), лежащей на пересечении изотермы tу с лучом процесса ( отрезок ПВУ характеризует ассимиляцию тепла и влаги воздухом в помещении);
- т. У΄ ( то есть состояние рециркуляционного воздуха перед его смешиванием с наружным воздухом), для чего от т. У по линииd = const
откладывают вверх отрезок в 0,5 °С ( отрезок УУ΄ характеризует нагрев уходящего воздуха в вентиляторе);
- т. С ( то есть состояние воздуха после смешивания рециркуляционного воздуха с наружным воздухом).
Точки У΄ и Н соединяют прямой. Отрезок У΄Н характеризует процесс смешивания рециркуляционного и наружного воздуха. Точка С находится на прямой У΄Н ( на пересечении с Jс).
Удельную энтальпию Jс, кДж/кг, точки С вычисляем по формуле
Jс = (Gн· Jн + G1р· Jу΄)/ G, (21)
гдеJн – удельная энтальпия наружного воздуха, кДж/кг;
Jс – удельная энтальпия воздуха, образовавшегося после смешения наружного и рециркуляционного, кДж/кг;
G1р – расход воздуха первой рециркуляции, кг/ч
G1р =G - Gн (22)
G1р =14493,6– 8407,5= 6086,1 кг/ч
Jс = (8407,5 ·60+6086,1 ·51)/ 14493,6= 56,4 кДж/кг
Точки С и О соединяют прямой. Получившийся отрезок СО характеризует политропический процесс тепловлажностной обработки воздуха в оросительной камере. На этом построение процесса СКВ заканчивают. Параметры базовых точек заносим по форме в таблицу 4.
3.5.2 Построение схемы процессов кондиционирования воздуха для холодного периода года
Схема процессов кондиционирования воздуха наJ-d диаграмме для холодного периода года приведена в приложении Б.
Рассмотрим порядок построения схемы с первой рециркуляцией воздуха наJ-d диаграмме.
а) нахождениенаJ-d диаграмме положения базовых точек В и Н, характеризующих состояние наружного и внутреннего воздуха, по параметрам, которые приведены в табл. 1, 2;
б) проведение через т. В луча процесса с учетом величины углового коэффициента εх;
в) определение положения точек П, У, О:
- т. У, расположенной на пересечении изотермы tу ( для холодного периода) с лучом процесса;
- т. П, расположенной на пересечении изоэнтальпы Jп с лучом процесса; численное значение удельной энтальпии Jп приточного воздуха для холодного периода года вычисляют предварительно из уравнения
Jп = Jу – [ΣQх/(0,278·G)],(23)
гдеJу – удельная энтальпия воздуха, уходящего из помещения в холодный период года, кДж/кг;
Qх – суммарные полные теплоизбытки в помещении в холодный период года, Вт;
G – производительность СКВ в теплый период года, кг/ч.
Jп = 47 - [41945,2/(0,278·14493,6)] = 38,6 кДж/кг
Отрезок ПВУ характеризует изменение параметров воздуха в помещении.