Кондиционирование воздуха и холодоснабжение

Федеральное агентство по образования

Государственное образовательное учреждение высшего

Профессионального образования

Тульский государственный университет

Кафедра «Санитарно-технические системы»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К КУРСОВОМУ ПРЕКТУ

по дисциплине

Кондиционирование воздуха и холодоснабжение

Направление подготовки: 270100 – «Строительство»

Специальность: 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция»

Формы обучения очная, очно-заочная, заочная

Тула –2009 г.

Методические указания к курсовому проекту составлены ассистеном Зеленко Г.Н. и доцентом В.Ф.Рожковым и обсуждены на заседании кафедры «Санитарно-технические системы» факультета горно-строительного

протокол № _____ от «____» ___________________ 2009 г.

И.о. зав. кафедрой ___________________ Р.А.Ковалев

Методические указания к курсовому проекту пересмотрены и утверждены на заседании кафедры «Санитарно-технические системы» факультета горно-строительного

протокол № _____ от «____» ___________________ 200 г.

Зав. кафедрой ___________________ Р.А.Ковалев

Методические указания к курсовому проекту пересмотрены и утверждены на заседании кафедры «Санитарно-технические системы» факультета горно-строительного

протокол № _____ от «____» ___________________ 200 г.

Зав. кафедрой ___________________ Р.А.Ковалев

Введение

Настоящие указания по курсовому проектированию кондицио­нирования воздуха разработано в соответствии с программой кур­са "Кондиционирование воздуха и холодоснабжение" для студен­тов специальности 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция» горно-строительного факультета.

В указаниях кратко систематизирован материал, необходимый для выполнения курсового проекта по кондиционированию микрокли­мата.

Курсовой проект является частью комплексного проекта по вентиляции гражданского здания. Согласно заданию на кур­совой проект студент должен для одного или нескольких помеще­ний, для которых в курсовом проекте запроектирована общеобменная вентиляция, разработать однозональную или многозональ­ную систему кондиционирования воздуха.

В данных методических указаниях уделяется внимание лишь особенностям проектирования кондиционирования воздуха по срав­нению с обычной общеобменной вентиляцией, которые имеют место при разработке следующих вопросов:

выбор расчетных параметров внутреннего и наружного воз­духа;

расчет воздухообмена помещений;

расчет распределения воздуха в помещении;

расчет процессов обработки воздуха;

разработка схемы автоматического регулирования системы кондиционирования воздуха.

По другим вопросам, в частности, по вопросам конструирования и аэродинамического расчета систем следует руководствовать­ся методическими указаниями по вентиляции гражданского здания.

1. Общие положения

В практике проектирования вентиляции помещений основными отличиями кондиционирования воздуха от обычной вентиляции является более строгое поддержание заданных параметров микрокли­мата и чистоты воздуха.

Так как кондиционирование воздуха требует более дорогого вентиляционного оборудования и систем автоматического регулирования по сравнению с общеобменной вентиляцией, его применение в проекте должно быть обосновано. В соответствии со СНиП 41-01-2003 кондиционирование воздуха следует принимать:

– для обеспечения параметров микроклимата и чистоты воздуха, требуемых для технологического процесса по заданию на проектирование; при экономическом обосновании или в соответствии с требованиями специальных нормативных документов;

– для обеспечения параметров микроклимата в пределах оптимальных норм (всех или отдельных параметров) по заданию на проектирование;

– для обеспечения необходимых параметров микроклимата в пределах допустимых норм, когда они не могут быть обеспечены вентиляцией в теплый период года без применения искусственного охлаждения воздуха.

Кондиционирование бытовыми кондиционерами допускается преду­сматривать (при обосновании) в отдельных помещениях в районах с расчетной температурой наружного воздуха 25°С и выше (парамет­ры Б). Кондиционирование параметров микроклимата, обеспечивающее оптимальные параметры внутреннего воздуха, установленные санитарными нормами, принято называть комфортными.

Технологическими называют кондиционирование воздуха, обеспечивающее параметры внутреннего воздуха, установленные требованиями технологического процесса.

2. Выбор расчетных параметров внутреннего и наружного воздуха

Параметры внутреннего воздуха принимаются в зависимости от назначения кондиционирования воздуха:

при технологическом кондиционировании – по заданию тех­нологов;

при комфортном - оптимальные в соответствии с ГОСТом [6]и СНиП [13].

Оптимальные метеорологические условия внутри помещений (в обслу­живаемой зоне) задаются нормами [13] интервалом вели­чин. При определении теплового баланса и потребного воздухообме­на за расчетные температуру и относительную влажность воздуха сле­дуетпринимать для теплого периода года максимальные и для холодного периода минимальные из оптимальных норм.

В теплый период года резкая разница между температурой внутреннего и нарезного воздуха вызывает дискомфортное самочувствие человека и может привести к простудным заболеваниям. Поэто­му в местностях с расчетной температурой наружного воздуха в теп­лый период года по параметрам Б 30° С и более температуру воздуха в помещении следует принимать на 0,4 ° С выше указанной в ГОСТ 30494 и ГОСТ 12.1.005 на каждый градус превышения температуры наружного воздуха сверх температуры 30° С, увеличивая также соответственно скорость движения воздуха на 0,1 м/с на каждый градус превышения температуры наружного воздуха. При этом скорость движения воздуха в помещениях в указанных условиях должна быть не более 0,5 м/с. Расчетные параметры внутреннего воздуха принимаются по [6] или по [Приложению 2] методических указаний.

Параметры микроклимата или один из параметров допускается принимать в пределах допустимых норм вместо оптимальных при согласовании с органами Госсанэпиднадзора России и по заданию заказчика.

Расчетные параметры наружного воздуха для жилых, общественных, административно-бытовых и производственных помеще­ний согласно п. 5.10 СНиП 41-01-2003 следует принимать:

параметры Б – для систем отопления, вентиляции и воздушного душирования для холодного периода года, а также для систем кондиционирования для теплого и холодного периодов года.

Расчетные параметры наружного воздуха принимаются по [14].

3. Тепловой баланс помещений

При проектировании кондиционирования воздуха в тепловой баланс, составленный при расчете обычной вентиляции этих поме­щений, следует внести следующие коррективы:

• теплопоступления от солнечной радиации через остекление, рассчитываются аналогично как и в курсовом проекте по вентиляции гражданского здания (см. метод. указания «Расчет вредностей»), только увеличивая и их на величину , где F, R₀ – соответственно площадь и термическое сопротивление остекления;

• поступления от солнечной радиации через покрытие (если покры­тие бесчердачное) определить по той же методике, что и в курсовом проекте по вентиляции гражданского здания, изменив в соответствии с изменением рас­четных температур t_н и t_в;

• теплопоступления от искусственного освещения, от технологичес­кого оборудования и от остывающей горячей пищи рассчитать аналогично, как и в курсовом проекте по вентиляции гражданского здания;

• тепловыделения от людей определить по той же методике, что и в курсовом проекте по вентиляции гражданского здания, но при новых значениях t_в, для теплого и холодного периодов года;

• в тепловой баланс включить теплопотери через наружные огражде­ния.

Теплопотери через наружные ограждения рассчитываются по методике, освоенной студентом при проектировании отопления зда­ния. Так как в помещениях с кондиционированием воздуха, как правило, осуществляется искусственное превышение вытяжки над притоком (подпор), потери тепла на инфильтрацию наружного воз­духа можно не учитывать. Влаговыделения в помещении также сле­дует скорректировать с учетом изменения расчетной температуры внутреннего воздуха.

4. Выбор схемы центрального кондиционирования воздуха

Количество потребного приточного воздуха в кондициони­руемых помещениях, зависит от имеющихся в них вредностей, их количества, а также от принятых параметров внутреннего и при­точного воздуха. Параметры же приточного воздуха определяются характером помещения, местом подачи воздуха, а также принятой схемой кондиционирования воздуха (КВ).

По принципу расположения кондиционера по отношению к об­служиваемому помещению системы кондиционирования делятся на местные, центральные и комбинированные.

Центральные системы KB применяются для обслуживания боль­ших помещений: театров, залов собраний, обеденных залов рестора­нов и т.п. Кондиционеры при этом размещают вне обслуживаемых помещений.

Местные системы KB могут обслуживать небольшие помещения: рабочие кабинеты, жилые комнаты, номера гостиниц и т.п.

Недостатками местных систем являются: повышенный шум, связанный с работой вентиляторов (и холодильных машин), затруднительность обслуживания большого числа агрегатов, сравни­тельно короткий срок службы местных кондиционеров.

Системы, которые обслуживаются одновременно центральны­ми и местными кондиционерами, носят название комбинированных или смешанных. В большинстве случаев такие системы состоят из центрального кондиционера, в котором обрабатывается наружный воздух в количестве, соответствующем санитарным нормам, и местных кондиционеров-доводчиков, установленных в обслуживаемых по­мещениях. Принципы работы, таких систем изложены в работе [12]. При устройстве КB в зданиях с большим числом кондиционируемых помещений при выборе системы КВ необходимо учитывать различие тепловых режимов в отдельных помещениях. Различный тепловой режим (т.е. различные тепловые избытки и их изменение во времени) возникает вследствие неодинакового расположения помещения отно­сительно сторон света, различной интенсивности солнечной радиации и различных внутренних источников тепло- и влаговыделений (т.е. тепловлажностные процессы, самопроизвольно возникающие в каждом помещении, чаще всего неодинаковы не только в течение года, но даже при расчетных наружных метеорологических условиях). В этом случае нужно для каждого помещения предусмотреть свою систему КВ.

Лучшим решением для одновременного кондиционирования возду­ха нескольких помещений с использованием одного кондиционера яв­ляется применение центральных многозональных систем, которые могут обеспечивать в помещениях как одинаковые, так и различные пара­метры независимо от различных внутренних и внешних условий. Мно­гозональные системы могут быть следующих видов:

Системы с изменением количества подаваемого воздуха. Прин­цип работы системы заключается в том, что при изменении темпера­туры воздуха в кондиционируемом помещении установленный там ре­гулятор температуры изменяет количество подаваемого воздуха. Не­достатками такой системы является необходимость применения гро­моздких камер постоянного статического давления, а также неста­бильный аэродинамический режим работы систем воздуховодов. При такой системе КЗ

где - температура и влагосодержание приточного воздуха помещений, °С, г / кг; -количество приточного воздуха для расчетных поме­щений, м³/ ч; п - число кондиционируемых помещений.

Обязательным условием применения этой системы является задание относительной влажности воздуха внутри помещений интервалом (). Расчетные температура внутреннего воздуха в кон­диционируемых помещениях при этом должны быть примерно одинаковыми ().

Системы с подогревом или доохлаждением приточного воздуха с помощью зональных доводчиков. При такой системе KB

Обязательным условном применения этой системы является задание относительной влажности воздуха внутри помещений интервалом (). Расчетные температуры внутреннего воздуха при этом могут быть для кондиционируемых помещений как одинаковыми, так и разными.

Двухканальные системы, в которых воздух подается по двум воздуховодам (по одному - холодный воздух, по другому - теплый). Перед выпуском воздуха в помещение теплый и холодный воздух сме­шиваются в специальном смесителе в нужном для данного помещения соотношении при постоянном суммарном количестве приточного воз­духа (); при такой многозональной системе ус­ловия изменения приточного и внутреннего воздуха такие же, что и в предыдущей системе.

Комбинированные системы, при которых в кондиционируемые помещения подается наружный воздух от центральных кондиционеров, а oбpaбoтка рециркуляционного воздуха производится в местных конди­ционерах – доводчиках (преимущественно эжекционных типа КНЭ-УО,8А и КНЭ-У1,2). Такие системы некоторыми авторами называются водовоздушными.

Другие системы (см. [9, 12]).

В жилых и общественных зданиях, в которых изменение гото­вого режима в отдельных помещениях определяется только наружными метеоусловиями, т.е. происходит изменение теплоизбытков (или не­достатков) во всех помещениях одновременно в одинаковой пропор­ции при условии, что в помещениях нужно поддерживать примерно одинаковые параметры (внутренние расчетные температуры должны от­личаться не более чем на один-два градуса), можно применять однозональную систему центрального кондиционирования, в которой роль сезонных доводчиков в зимний период в некоторой степени могут выполнять приборы системы отопления. Принцип работы такой схемы изложен ниже.

В летний период воздух подается во все помещения с одинако­выми параметрами, но в разном количестве, соответствующем теп­ло- и влагоизбыткам каждого помещения. С течением времени количество приточного воздуха не меняется, но параметры приточного воздухе на выходе из центрального кондиционера изменяются в зависимости от наружных и внутренних условий в каком-то одном из помещений (в котором установлен датчик температуры).

При такой системе KB

Т.е. такую систему можно применять лишь в тех случаях, когда, во-первых, влажность и температура внутреннего воздуха заданы не строго определенной величиной, а интервалом; во-вторых, когда можно предположить, что теплоизбытки во всех помещениях изменяются с течением времени пропорционально. Например, помещения, окна которых ориентированы на одну и ту же сторону света, а количество людей в помещении с течением времени практически не ме­няется (классы школ, палаты больниц, комнаты общежития).

В зимний период количество приточного воздуха принимается таким же, как и в летний период, параметры же приточного возду­ха принимаются другие, но одинаковые для всех помещений. При на­личии в помещениях теплонедостатков (в этом случае рациональ­но принять t_пр > t_в) система KB не во всех помещениях сможет в равной степени восполнить недостатки тепла. Поэтому для зимы следует предусмотреть установку нагревательных приборов системы отопления. Нагрузка нагревательных приборов при этом не равна всем теплопотерям, а равна лишь тем недостаткам тепла, которые не компенсированы приточным в это помещение воздухом.

При выполнения курсового проекта, если вид системы KB не указан в задании, студент должен самостоятельно выбрать ту или иную систему KB и обязательно обосновать целесообразность приме­нения этой системы.

5. Расчет потребного воздухообмена

Расчет потребного воздухообмена при кондиционирования ми­кроклимата помещений производится по той же методике, что и при расчете общеобменной вентиляции. При расчете воздухообмена по ассимиляции тепло- и влагоизбытков следует так­же пользоваться J-d- диаграммой и понятием луча процесса. Разница заключается в том, что температура приточного воздуха не равна наружной, так как он перед подачей в помещение обраба­тывается, а температура удаляемого воздуха определяется более строго, с учетом температуры притока:

где n – коэффициент неравномерности температур по высоте; H_пом – высота размещения вытяжных устройств, м.

Если высота помещения ниже 4м, допустимо принимать t_уд = t_в.

Значение расчетной разницы температур приточного и внут­реннего воздуха (Dt_р) должно приниматься как можно большей из условий экономичности систем КВ и как можно меньшей для удовлетворения санитарно-гигиенических требований. Поэтому значениеDt_ропределялся расчетом в зависимости от принятой схемы воздухораспределения, конструкции воздуховыпускных устройств и расстояния от них до рабочей или обслуживаемой зоны в соответствии со СНиП 41-01-2003.

Ориентировочно при расчете воздухообмена можно задаться Dt_р = 3 °С при высоте подачи воздуха до 3 м и Dt_р = 5 °С при высоте подачи воздуха свыше 3 м.

В дальнейшем, если оказалось при расчете воздухораспределения, что значение Dt_р недопустимо, следует им перезадаться, а воздухообмен пересчитать.

Выбор параметров приточного воздуха с помощью J-d- диаграммы осуществляется в зависимости от принятой системы КВ.

Однозональная система КВ.

По выбранным значениям и для теплого периода на диаграмме наносится точка В^Т. Через нее проводится луч процесса до пересечения с изотермами t = const и t = const. Таким образом получаем положение точек П и У в теплый период и определяем их параметры, а далее - воздухообмен (G_пр, L_пр) для этого периода:

; ,

где Q_я, Q_п – соответственно явные и полные теплоизбытки, кДж / ч; W – влаговыделения, г / ч.

Для холодного периода L = L . Приняв ориентировочно t = t – (1…2)°С, определяют G и далее параметры приточного воз­духа для холодного периода:

; ; .

Если полученное значение t_пр значительно отличается от ориенти­ровочно принятого, то следует принять другое значение и расчеты повторить. Через полученную по этим параметрам точку П^Х проводят луч процесса холодного периода к получают точку В^Х. Следует проверить, оказалась ли точка В^Х в заданном интервале значений относительной влажности, в противном случае следует принять дру­гое значение d_np.

Многозональная система КВ с доводчиками.

На I-d-диаграмме наносятся точки В, соответствующие принятым значениям параметров воздуха для помещений с КВ. Через каждую из них проводится луч процесса для соответствующего помещения.

Принимая для всех помещений d_np одинаковым, выбирают его значение так, чтобы в точках П (полученных на пересечении лучей про­цессов с линией d_np= const) значения t_np соответствовали приня­тым Dt_р (рис. 1).

Рис. 1. Положение в I-d-диаграмме точек П и В в теплый период в СКВ с доводчиками

В этом случае из центрального кондицио­нера воздух будет выходить с температу­рой, равной или меньшей t_{пр min}, а затем в местных доводчиках доводится до соответствующего значения t_пр . Далее про­изводится расчет воздухообмена помещений в теплый период, а также строится приточная точка для холодного периода года (П^Х) для одного из помещений. Через полученную точку проводится ли­ния d_пр = const. В местах пересечения этой линии с изотермами, соответствующи­ми приточным температурам холодного пе­риода для остальных расчетных помещений, получаем приточные точки этих помещений.

Для получения точек В для холодного периода через приточные точки проводятся лучи процессов для соответствующих помещений до изотерм t = const. Если хотя бы одна точка В выпала за пределы заданного интервала относительной влажности, следует d перезадаться и построение произвести вновь.

Многозональная двухканальная система КВ.

Выбор параметров приточного воздуха в теплый и холодный перио­ды года и определение потребного воздухообмена при проектировании этой системы KB аналогичен предыдущей.

В системах кондиционирования воздуха, в которых роль до­водчика выполняет в зимний период система отопления, приточный воздух подается во все помещения не только с одинаковое температурой, но и с одинаковым влагосодержанием, т.е. приточная точка для всех помеще­ний общая. Для определения положения приточной точки задаются d_при t_пр по какому-то одному из помещений. Из полученной точки П проводятся лучи процессов для всех кондиционируемых помещений до изотерм, соответствующих температурам внутри этих помещении.

Например, имеем три помещения с параметрами: = 19 ^оС, = 20 ^оС, = 21 ^оС, φ_в = 40…60 %. Лучи процесса соответственно равны ε₁, ε₂ и ε₃. На I-d-диаграмму наносится точка В₂ с = 20 ^оС и φ = 50 % и проводится луч процесса ε₂. Принимается t_пр = - 3 = 17 ^оС и наносится на луч процесса точка П. Далее из точки П проводятся лучи ε₁ и ε₃ до пересечения с изотермами , , получаются точки В₁ и В₃. Необходимо иметь в виду, что положение приточной точки нужно выбирать таким образом, чтобы относительная влажность помещения и перепад между температурами внутреннего и приточного воздуха для всех помещений был в заданных пределах (в нашем случае Δt₁=2 ^оС, Δt₂=3 ^оС, Δt₃=4 ^оС; 60> >40 %, 60> >40 %, 60> >40 % (рис. 2).

Из вышеуказанного ясно, что подачу приточного воздуха во все помещения с одинаковыми параметрами нельзя осуществлять, если внутренние температуры в помещениях значительно разнятся или ес­ли относительная влажность в помещениях задана одной величиной, а не интервалом.

Параметры приточного воздуха в зимний период, а также нагруз­ка нагревательных приборов системы отопления приэтой схеме KB выбираются следующий образом:

Рис. 2. Пример положения в I-d-диаграмме точек П и В в теплый период в двухканальной СКВ

а) определяются потребные параметры приточного воздуха в зимний период для всех помещений и т.д.;

б) принимаются параметры приточного воздуха таким образом, чтобы I_пр было меньше любого из значений и т.д.;

в) определяется количество тепла, которое подается в каж­дое кондиционируемое помещение с приточным воздухом ( ):

;

;

и т.д.

г) подсчитывается нагрузка отопительного прибора(Q_н.о ) в каждом помещении по формулам:

и т.д.

Следует иметь в виду, что температура притока должна быть не выше 40 °С при подаче воздуха на высоте менее 3,5 м и не более 70 °С на высоте 3,5 м и выше от пола.

Воздухообмен, потребный для разбавления до ПДК газо- и паровыделений, при проектировании кондиционирования микроклимата помещений такой же, как и при разработке общеобменной вентиляции в них.

Если для помещений с КВ воздухообмен, потребный для разбавления газов или определенный по санитарному минимуму на одного чело­века, оказался больше, чем по ассимиляции тепло- и влагоизбытков, то его надо принять за расчетный, а параметры приточного воздуха скорректировать.

6. Воздушный баланс помещений

При кондиционировании воздуха помещений в качестве приточного может использоваться только наружный воздух (прямоточная схема) или смесь наружного с частью воздуха, удаляемого из помещения (схема с рециркуляцией). Рециркуляция позволяет экономить тепло в холодный период и холод – в теплый. Однако не во всех помещениях допускается санитарно-гигиеническими нормами применение рециркуляции. Возможность применения рециркуляции определяют по СНиП по проектированию соот­ветствующего типа зданий.

При прямотоке G_пр = G_н, G_р = 0; при применении рециркуляции G_пр = G_н+ + G_р или G_р = G_пр – G_н.

В случае использования рециркуляции количество наружного воздуха должно быть нe меньше следующих значений:

количества воздуха, потребного для разбавления газов;

количества воздуха потребного для обеспечения санитарного минимума [13];

− 10 % от общего количества приточного воздуха.

Количество рециркуляционного воздуха неодинаково в различные периоды года: летом оно максимально, в переходный период может быть равно нулю, а в зимний – переменным. В холодный период оно должно быть не меньше, чем это требуется для осуществления адиабатного процесса. Для обеспечения последнего условия соотношение G_р / G_н определяется по диаграмме J-d графически.

Из приточной зимней точки П^х опускаем линию до φ = 95 %. Через полученную точку О проводим адиабату I_о = const до пересечения с линией, соединяющей точки П^х и В^х, т.е. до точки a. Для обеспечения в зимний период адиабатического процесса точка смеси должна лежать в точке а или ниже. Нужное количество наружного воздуха определяется из соотношения отрезков (рис. 3)

Рис. 3. Выбор рационального соотношения G_н/G_р в СКВ

G_н/G_р = В^х а /Н^хВ^х

Количество воздуха, удаляемого из кондиционируемых помещений (G_выт), забираемого на рециркуляцию, поступающего в соседние помещения или выбрасываемого наружу, или сумма этих величин должна быть меньше притока на величину подпора (G_под):

G_выт = G_пр – G_под, L_выт = G_выт / r_у.

Количество воздуха, необходимого для создания в объеме поме­щения повышенного давления, принимается из расчета следующих кратностей подпора:

а) помещение без окон и наружных дверей 0,5 - 0,75;

б) помещение с окнами на одну сторону 1,0;

в) помещение с окнами на две стороны 1,5;

г) помещение с окнами на три и четыре стороны 2,0;

в) вестибюль 2,0 - 3,0.

Количество воздуха, выбрасываемого наружу () из помещения определяется из уравнения

где G_р – количество рециркуляционного воздуха, кг / ч; G_о.п – количество воздуха, перетекаемого из кондиционируемых помещений в смежные (например, из торгового зала столовой в кухню и мойку).

7. Построение процессов обработки воздуха на I-d-диаграмме

Схемы обработки воздуха могут быть самые разнообразные: прямоточные, с одной и двумя рециркуляциями, прямоточные с подмешиванием к воздуху, прошедшему камеру орошения наружного воздуха, и без него, с адиабатным процессом обработки воздуха в камере орошения и с политропным и т.д.

При выборе схемы обработки воздуха нужно учитывать следую­щие положения (требования, условия и т.д.):

− возможность применения рециркуляции;

− система автоматического регулирования весьма дорога и при значительной сложности может оказаться дороже кондиционера (например, весьма сложной, может оказаться система регулирования обработки воздуха при схеме с двумя рециркуляциями);

− для простоты автоматического регулирования схему обработки воздуха в зимний и летний периоды следует принимать одинаковой;

− так как наиболее выгодным процессом обработки воздуха в ка­мере орошения является адиабатный процесс, при котором в камере орошения циркулирует одна и та же вода без подогрева или охлаждения её с помощью холодильных установок, нужно прежде всего выяснить возможность применения адиабатного процесса;

− для зимнего периода адиабатный процесс возможен, как правило, всегда, для летнего - лишь в случае, если относительная влажность j_в внутреннего воздуха задана интервалом, а расчетные параметры наружного воздуха (t_н, d_н) ниже параметров внутреннего воздуха (t_в, d_в) и не выше параметров приточного воздуха;

− температура воздуха после калорифера первого подогрева должна быть не менее + 5 °С во избежание замерзания калориферов;

− существуют особые методы обработки воздуха: осушка твердыми и жидкими сорбентами, увлажнение и охлаждение с помощью поверхност­ных воздухоохладителей, местное доувлажение.

Все эти методы описаны в литературе [12], однако редко применяются при кондиционировании воздуха в гражданских зданиях.

В данных методических указаниях не даны принципы построения схемы обработки в I-d- диаграмме. При построении схем студент может пользоваться конспектом лекций по читаемому курсу и литературой [5 или 8], а при проектировании многозональннх систем – [12].

В пояснительной записке к курсовому проекту студент должен описать построение схем обработки воздуха и указать параметры воз­духа в характерных точках схемы на J-d-диаграмме.

8. Распределение воздуха в помещениях

с кондиционируемым микроклиматом

Создание нормируемых значений параметров внутреннего воздуха обеспечивается не только соответствующей обработкой приточного воз­духа, но и распределением его внутри помещения. От правильного выбора конструкции, размеров воздухораспределителей и иx размеще­ния зависит и экономичность, и эффективность работы систем КВ.

В курсовом проекта по вентиляции гражданского здания (с целью сокращения объема проекта) допускалось выбор приточных и вытяжных решеток осуществить из расчета ориентированно рекомен­дуемых скоростей воздуха в сечении решетки. При кондиционировании воздуха как комфортном, так и технологическом предъявляют­ся более строгие, чем при обычной вентиляции, требования к разнос­тям температур и скоростей воздуха, которые создаются приточны­ми струями, входящими в обслуживаемую (03) или рабочую зону (РЗ) помещения. Поэтому в курсовой работе по KB следует обосновать расчетом тип, размеры и размещение вентиляционных решеток или других воздухораспределителей.

Методика расчета воздухораспределения подробно изложена в справочной [12, с.179-214] и учебной [15, с.103-115; 5, с.217-245] литературе. В настоящих методических указаниях излагаются лишь направления, по которым следует произвести расчет распределения воздуха в помещении при выполнении курсовой работы.

Приточный воздух подают в помещение, как правило, турбулент­ными струями, имеющими температуру ниже или выше температуры воз­духа в этих помещениях, причем развитие струй обычно стеснено ог­раждениями помещений. Такие струи называют неизотерми­ческими и стесненными (настилащимися).

Если при истечении из отверстия струя имеет параллельные векторы скоростей, она является компактной. У веерных струй векторы скоростей при истечении составляют между собой некоторый угол. Закрученные струи при истечении направляются по спирали. Плоскими струями называются струи, вытекающие из щелевидных отверстий. Компактные струи об­разуются, например, при истечении через различные сетки [12, табл. 8.1, пп. 5,6,7 и приточные регулируемые решетки типа РР при параллельно установленных жалюзи [12, табл. 8.1, п.8]. Веерные струи образуются веерными решетками РВ конструкции НИИСТ [12, табл. 8.1, п. 20] и приточными типа РР с жалюзи, установ­ленными под углом 90^о [13, табл. 8.1, п. 21].

Закономерности изменения параметров воздуха в этих струях различны. Поэтому струи, образованные разными воздухораспределите­лями, характеризуются коэффициентами затухания скорости и измене­ния температуры [12. табл.8.I; 10, табл.14].

При движении струи в воздушном пространстве помещения воз­никают вторичные потоки воздуха, которые могут иметь противополож­ное по сравнению с основным или прямым потоком направление. Та­кие потоки называют обратными.

9. Аэродинамический расчет вентиляционных систем

Выбор сечения каналов и определение аэродинамического со­противления при движении по ним кондиционируемого воздуха производятся по методике, уже освоенной студентами при проек­тировании общеобменной вентиляции гражданских зданий, поэто­му в настоящих указаниях она не излагается. Следует лишь учесть следующие особенности определения расходов воздуха, перемещаемого по воздухопроводам:

• расход воздуха, подаваемого кондиционером L_к в воздухо­воды, принимается на 10 % больше L_пр (с учетом утечек),

;

• количество рециркуляционного воздуха может в течение го­да изменяться от некоторого максимального значения до нуля, рециркуляционные воздуховоды рассчитывается на максимальный расход;

• через вытяжные каналы при наличии рециркуляции также перемещается переменное количество воздуха: наибольшее при G_р = 0 и наименьшее при максимальном расходе рециркуляции.

10. Выбор вентиляционного оборудования

Разрабатывая проект кондиционирования воздуха, студент должен выбрать кондиционер и обосновать расчетом, какими секциями подогрева и камерами орошения он должен быть укомплектован, а также выбрать зональные подогреватели – доводчики и вентиляторы.

Кондиционер выбирается по справочным [12] или нормативным материалам по известной производительности.

Методика подбора секций подогрева не отличается от методики подбора калориферов. Данные о секциях подогрева кондиционеров приведены в литературе [12]. Там же изложена методика подбора форсуночной камеры

В многозональных системах КВ с доводчиками из центрального кондиционера воздух выходит с параметрами, соответствующими состоянию его после камеры орошения, а в зональных доводчиках – подо­гревается до соответствующих температур притока t_пр .

В двухканальных системах КВ воздух с температурой, кото­рую он имеет после камеры орошения t_о, поступает в канал охла­жденного воздуха и далее может нагреться в вентиляторе и в воз­духоводах на 1 - 1,5 ° С (t_охл = t_о + 1…1,5 °С). В канале теплого воздуха он должен быть подогрет в калорифере второго подогрева до t_Т, которая определяется из следующего уравнения теплового баланса:

,

где L_пр - количество приточного воздуха в помещении, м³ / ч;

t_пр - температура притока соответствующего помещения, которая равна температуре смеси охлажденного и теплового воздуха (в курсовой работе допускается не учитывать неплотность смесителя, который в положения закрытого на проход теп­лого воздуха частично пропускает его, и поэтому всегда t_пр > t_охл ).

Так как в комплект секций типового кондиционера входит конкретный вентилятор, в курсовой работе нужно проверить, обеспе­чит ли вентилятор кондиционера приL _к потребное давление Р_в, которое равно:

где - суммарные потери давления на участках соответственно приточ­ных и вытяжных каналов, Па;

- суммарные потери давления в секциях кондиционера и до­водчиках, Па.

11. Автоматическое регулирование микроклимата помещений

11.1. Задачи систем автоматического регулирования

Задачей системы автоматического регулирования является поддержание параметров внутреннего воздуха в заданных интервалах при любых изменениях параметров наружного воздухе в теплый, холодный и переходный периоды года.

Как известно, регулирование может быть качественным и количественным.

Количественное регулирование заключается в изменении количества приточного воздуха в зависимости от изменения тепло- и влагоизбытков помещений при сохранении параметров приточного воздуха постоянными. Однако количественное регулирование требует устройства громоздких камер постоянного статического давления и вызывает неустойчивый режим работы воздуховодов и вентилятора. В системах KB наибольшее распространение получило качественное регулирование.

Качественное регулирований заключается в том, что при изме­нении количества тепла и влаги, выделяющихся в помещении, произ­водится соответствующее изменение параметров приточного воздуха при сохранения неизменного его количества.

11.2. Регулирование температуры воздуха внутри помещений

при качественном регулировании КВ

При изменении теплоизбытков в помещении нужно так изменить параметры приточного воздуха при G_пр = const, чтобы температура в помещении осталась постоянной:

,

при t_в = const, G_пр = const и Q_я ¹ const, t_пр ¹ const.

Изменение t_пр достигается изменением теплоотдачи нагревате­лей или изменением соотношения смешиваемых количеств воздуха. Ав­томатически это осуществляется путем воздействия датчика темпера­туры, установленного в помещении и настроенного наt_в ( или ин­тервалы t_в).

В однозональных системах КВ датчик температуры воздействует на калорифер секции второго подогрева (при тех схемах обработки, где эта секция применяется), точнее датчик воздействует на механизм, который меняет количество или параметры теплоносителя, подводимого к секции второго подогрева (или на сдвоенные клапан по воздуху, установленный перед секцией). В зависимости от положения сдвоенного клапана меняется количество воздуха, проходящего через калорифер и мимо него, т.е. меняется теплоотдача калорифера секции.

В многозональных системах KB с доводчиками датчики температура, установленные в каждом кондиционируемом помещении, регулируют теплоотдачу доводчиков (калориферов), установленных перед соответст­вующими помещениями.

В много зональных двухканальных системах KB датчики температуры, установленные в каждом помещении, воздействуют на смесительные клапаны, изменяя параметры приточного воздуха, подаваемого в каждое помещение путем изменения соотношения его количества из каналов холодного и теплого воздуха.

В комбинированных схемах датчики температуры в помещении воз­действуют на работу нагревателя местного кондиционера.

В схемах KB, где роль доводчиков в зимнее время выполняют системы отопления, датчик температуры, установленный в одном из характерных помещений, регулирует работу секции второго подогрева, как в однозональных системах КВ. В других помещениях в летний период температура не регулируется, а устанавливается как бы в зави­симости от тех условий, которые возникают в помещении, где размещен датчик. Однако, учитывая то, что такая система может приме­няться, как было сказано ранее, только при условии, что теплоизбытки во всех помещениях меняются одновременно пропорционально наружной температуре и температура в помещениях задана интервалом, такое регулирование может оказаться вполне удовлетворительным. В зимний период датчик, установленный в одном помещении, управляет работой секции второго подогрева, а датчики температуры, установлен­ные во всех прочих помещениях, регулируют теплоотдачу нагреватель­ных приборов.

11.3. Регулирование влажности воздуха внутри помещения

При изменении влагоизбытков в помещении нужно изменять влагосодержание приточного воздуха. Это автоматически осуществляется воздействием датчика влажности, установленного в помещении, на работу каморы орошения или другой секции кондиционера, в которой меняется влагосодержание воздуха при его обработке.

Различают три способа регулирования влагосодержания приточ­ного воздуха:

• регулирование камерой орошения, когда наружный воздух, (или его смесь с уходящим) доводится в мокрой камере до параметров, близких к параметрам точки росы приточного воздуха (в тех­нике KB такое регулирование называется "по точке росы");

• регулирование "второй рециркуляцией", когда наружный воздух (или его смесь с уходящим) доводится в оросительной каме­ре до температуры более низкой, чей температура точки росы приточного воздуха. После этого он смешивается с уходящим воздухом в такой пропорции, чтобы новая смесь имела влагосодержание приточ­ного воздуха;

• регулирование "обдувом оросительной камеры", когда часть, наружного воздуха (или смесь его с уходящим) доводится в мокрой камере до температуры более низкой, чем температура приточного воздуха, затем смешивается с необработанной частью воздуха, пропущенного по обводному каналу мимо мокрой камеры в такой пропорции, чтобы новая смесь имела влагосодержание приточного воздуха.

Однако для многих помещений характерно, что влажность в них задана значительным интервалом, а влагоизбытки с течением времени не меняются или меняются очень незначительно и при регулировании этим изменением можно пренебречь. Для приточного воздуха харак­терны в этом случае d_пр = const и постоянная точка росы, a значит, постоянное положение точки 0, характеризующей состояние воздуха после камеры орошения (j₀ = 90…95 %, d_о =d_пр):

Теплый период. Для обеспечения постоянства точки О в теплый период в схемах с одной рециркуляцией и прямоточнойза камерой орошения устанавливаютдатчик температуры, который воз­действует на смеситель воды, подаваемой в форсуночную камеру. Смеситель, меняя соотношение смешиваемых количеств воды, прошедшей холодильную установку, и воды, взятой из поддона, изменяет началь­ную температуру воды соответственно возникшим условиям.

Холодный период. Для обеспечения постоянства точки 0 в холодный период датчик температуры можно установить не за камерой орошения, а в поддоне, настроив его нa температуру во­ды в поддоне. Объясняется это тем, что в холодный период применя­ется адиабатный процесс, имеющий определенное направление в I -d- диаграмме. Через одну точку можно провести только один адиабатный процесс (I = const), поэтому при постоянной точке 0 в течение хо­лодного периода конечная температура вода в поддоне t_wк должна быть постоянной. Так как датчик температуры, установленный в воде лучше и быстрее реагирует на все изменения, то рациональнее где это возможно, устанавливать его не в воздушной среде, а в воде.

В прямоточной схеме обработки воздуха указанный датчик воздействует на калорифер первого подогрева таким образом, что точ­ки, соответствующие состояниям воздуха после калорифера первого по­догрева (переменные в течение холодного периода), лежат па адиа­бате J = const.

В схеме с одной рециркуляцией датчик воздействует вначале на калорифер первого подогрева при постоянном соотношении G_р /G_н, a когда калорифер отключается, - на сблокированные между собой клапаны, установленные на канале наружного воздуха и рециркуляционном кана­ле. Таким образом, в этой схеме регулирование осуществляется сначала уменьшением нагрузки калорифера (при повышении наружной температуры), а затем соотношением рециркуляционного и наружного воздуха при (G_н + G_р) = const.

При положении наружной точки на адиабате J = const кало­рифер отключается. Начиная с этой точки, нужно переходить на лет­ний режим работы кондиционера, т.е. осуществлять политропный про­цесс в камере орошения, применяя холодильную остановку. Однако следует иметь в виду, что при кондиционировании воздуха в гражданских зданиях возможно применение переходного режима. Дня пере­ходного режима характерно применение адиабатного процесса (как зимой) и отключение калорифера первого подогрева (как летом). Точ­ка О в переходный период плавает между точками 0^Т и 0^Х. Регулиро­вание температуры и влажности в этот период в помещении осущест­вляется датчиками температуры и датчиком влажности, установленны­ми в помещении и настроенными на интервал температур (t - t ) и интервал влажности. Эти датчики регулируют работу калориферов вто­рого подогрева так, что точки, соответствующие состояниям внутреннего воздуха, лежат в заданной области параметров внутреннего воздуха.

В многозональных системах, как правило, никаких особенностей регулирования влажности в сравнении с однозональными системами нет.

При разработке автоматического pегулирования систем КВ при курсовом проектировании студент должен разработать технологическую схему регулирования, т.е. указать на схеме условными обозначениями места установки датчиков и связи их с теми исполнительными механизмами, работой которых эти датчики управляют. Исполнительные механизмы можно обозначить М₁, М₂ и т.д.

В пояснительной записке на I-d-диаграмме должны быть изображены зоны расчетных параметров внутреннего и наружного воздуха и процессы регулирования работы тех или иных секций при расчетных и промежуточных параметрах наружного воздуха.

Литература

Основная

1. Штокман Е.А. Вентиляция, кондиционирование и очистка воздуха на предприятиях пищевой промышленности. (учеб. пособие/ Штокман Е.А., Шилов В.А., Новгородский Е.Е., Скорик Т.А., Амерханов Р.А. – М.: АСВ, 2007.- 632с.:ил.- Библиогр. в начале кн.- ISBN 5-93093-522-6 /в пер./: 250.00.

2. Свистунов В.М. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха объектов агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства. (учебник для вузов/ Свистунов В.М., Пушняков Н.К. - СПб.: Политехника., 2007. - 423с..:ил.- Библиогр. в конце кн.- ISBN 5-7325-0349-8 /в пер./: 355.90.

3. Ананьев В.А. Системы вентиляции и кондиционирования воздуха. (учеб. пособие/Ананьев В.А., Балуева В.П., Мурашко В.П. – Новая ред. – М.: Евроклимат, 2008. – 504с.: ил. – (Библиотека климатехника). – ISBN 5-94836-171-0 /в пер./: 1275. 00.

4. Нимич Г.В. Современные системы вентиляции и кондиционирования воздуха. (учеб. пособие /Нимич Г.В., Михайлов В.А., Бондарь Е.С. – М.: ИВИК, 2003. – 626 с.:ил. – Библиогр. в конце кн.- ISBN 966-7671-65-8.

Дополнительная

5. Богословский В.Н. Отопление и вентиляция. Часть II. Вентиля­ция. – М.: Стройиздат, 1976. - 439 c.

6.ГОСТ 12.1.005-76. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования.

7. Кокорин О.Я., Ставицкий Л.И., Кронфельд Я. Г. Кондициониро­вание воздуха в многоэтажных зданиях.- М.: Стройиадат, 1981.- 305 с.

8. Кокорин О.Я. Установки кондиционирования воздуха. - М.: Машиностроение, 1970.- 293 с.

9. Пеклов А.А., Степанова Т.А. Кондиционирование воздуха. - Киев: Вища школа, 1978. - 325 с.

10. Рекомендации по выбору и расчету систем воздтхораспределения. АЗ-669.-М.; Сантехпроект, 1979. - 30 с.

11. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий. СH 245-71.

12. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-гигиеничес­кие устройства. Ч.II. Вентиляция и кондиционирование возду­ха / Под. ред. И. Г. Староверова. - М.: Стройиздат, 1977. - 536 с.

13. СНиП 41 – 01 – 2003.Отопление, вентиляция и кондиционирование. М.: Госстрой России, 2004. - 71 с.

14. СНиП 23 – 01 – 99. Строительная климатология. М.: Госстрой России, 2000 - 67 с.

15. Титов В.П. и др. Курсовое и дипломное проектирование по вен­тиляции гражданских и промышленных зданий. - М.: Стройиздат, 1985. - 207 с.

Приложение 1

Варианты заданий на курсовой проект

№ п.п	Наименование пункта	Географическая широта, ос.ш.	Барометрическое давление, гПа	Параметры А	Параметры Б	t н.ср, oC	Iср, Вт/м2	t ср.от.п, oC	Zот
Температура воздуха, оС	Удельная энтальпия, кДж/кг	Скорость ветра, м/с	Темпе- ратура воздуха, оС	Удельная энтальпия, кДж/кг	Скорость ветра, м/с
	Ачинск			22,6		3,2	-41	-41		14,7		-7,6
	Барнаул			23,9	51,9		-39	-38,9		15,7		-7,7
	Бийск			24,2	51,1	3,1	-38	-38,1	3,1	16,1		-7,8
	Братск			22,5			-43	-43,1		15,0		-8,6
	Владимир			21,4	49,4	3,3	-28	-27,8	3,5	14,9		-3,5
	Вологда			21,1	50,2		-31	-30,6	5,2	14,7		-4,1
	Воронеж			24,2	52,3	3,3	-26	-25,3	5,7	14,9		-3,1
	Екатеринбург			20,7	48,1		-35	-34,6	5,2	13,9		-6,0
	Енисейск			22,3	48,1		-46	-46,3		15,3		-9,6
	Иваново			22,2	49,8	2,8	-29	-28,6	3,6	14,9		-3,9
	Илимск			23,1	49,4		-45	-45,2		14,4		-11
	Казань			22,8	51,1	3,8	-32	-31,7		14,9		-5,2
	Кемерово			21,8	50,2		-39	-38,9	3,2	15,4		-8,3
	Киров			20,9	50,7		-33	-32,6	5,4	14,0		-8,3
	Курган			23,6	51,1	3,2	-37	-36,9	5,2	14,3		-7,7
	Курск			22,9		3,5	-26	-25	6,3	15,0		-2,4
	Кызыл				48,6		-48	-48,1		12,8		-15
	Липецк			24,4	50,2	4,1	-27	-26,5	5,4	15,1		-3,4
	Челябинск			22,8	48,1	3,2	-34	-33,5	4,8	14,3		-6,5
	Мариинск			23,2	50,2		-40	-39,9	2,2	15,4		-7,7
	Минусинск				51,1		-40	-40,3		15,3		-8,8
	Москва			22,3	49,4		-26	-25,3		14,7		-3,1
	Новосибирск			22,7	50,2		-39	-38,9	2,7	15,7		-8,7
	Омск			22,4	49,4	3,7	-37	-36,8		14,3		-8,4
	Орел			23,1	49,8	3,9	-26	-25,3		15,0		-2,7
	Павлодар			23,6	51,5		-37	-36,8		14,3		-8,7
	Пенза			23,8	51,1		-29	-28,8	3,8	14,9		-4,5
	Рязань			22,8	49,8	4,1	-27	-26,8		15,2		-3,5
	Самара			24,3	52,8	3,2	-30	-29,8		14,6		-5,2
	Тамбов			24,5	52,3	2,8	-28	-27