2020-05-12
380Практическая работа №5
Расчет годовых расходов энергии и теплоты для системы вентиляции и кондиционирования воздуха с учетом сменности работы
Общие положения
Количественная оценка энергетической эффективности средств обеспечения микроклимата исходит из величины суммарного годового расхода энергии системами. Годовой расход энергии представляется наиболее объективным энергетическим показателем, т. к. именно в годовом цикле в полной мере проявляются все режимы потребления энергии.
Методика расчета
Расчет годовых расходов теплоты и электроэнергии для системы вентиляции, кондиционирования воздуха и холода для СКВ производится отдельно для каждой рабочей смены или части суток (далее смены) с последующим суммированием при работе систем в две или большее число смен.
В расчете используются средние за время работы системы (за смену) параметры наружного воздуха:
а) температура самого жаркого и самого холодного месяца, °С
|
|
|
где tж, tх – средняя температура самого жаркого и холодного месяца в °С, определяемая по табл. 3 СНиП 23–01–99 «Строительная климатология»;
Aж, Aх – амплитуда колебания температуры в °С, равная половине средней амплитуды самого жаркого (табл. 2 СНиП 23–01–99) и холодного (табл. 1 СНиП 23–01–99) месяца;
K1 – коэффициент, определяемый по табл. 2 в зависимости от продолжительности смены;
K2 – коэффициент, определяемый по табл. 2 в зависимости от времени, приходящегося на середину смены.
б) энтальпия самого жаркого и самого холодного месяца, кДж/кг
где Iж, Iх – средняя энтальпия самого жаркого и холодного месяца, определяемая по табл. 4;
Ai,ж, Ai,х – амплитуда энтальпии самого жаркого и холодного месяца, определяемая по табл. 4.
в) среднегодовая температура с учетом времени работы системы
где tг – среднегодовая температура, определяемая по табл. 4 СНиП 23–01–99;
Aж, Aх – амплитуды температуры, определяемые по п.п. «а».
г) среднегодовая энтальпия с учетом времени работы системы
где Iг – средняя за год энтальпия, определяемая по табл. 4;
Ai,ж , Ai,х – амплитуды энтальпии, определяемые по п.п. «б».
Годовой расход теплоты на нагрев приточного воздуха за одну смену в прямоточной СВ, в кДж/кг, равен
|
|
|
где n – число рабочих дней в неделе;
m – продолжительность смены, ч;
c – удельная теплоемкость воздуха, равная 1,005 кДж/кг • °С;
G – максимальный расход приточного (наружного) воздуха, кг/ч;
tпр – температура приточного воздуха в холодное время года, °С;
tm,х – температура наружного воздуха самого холодного месяца, определяемая по формуле (3);
M – продолжительность периода потребления теплоты воздухонагревателем СВ, в сутках;
K3, K4 – коэффициенты, определяемые по табл. 3 в зависимости от величины М.
Потребление теплоты воздухонагревателем СВ в прямоточной системе продолжается до тех пор, пока температура наружного воздуха ниже температуры приточного воздуха tпр
tm,г – среднегодовая температура наружного воздуха, по формуле (5).
Годовой расход теплоты для СВ, работающей с рециркуляцией воздуха, рассчитывается по формуле (7), в которой вместо температуры наружного воздуха tm,x следует принять температуру смеси наружного и внутреннего воздуха
В формуле (9) G и Gо – расход наружного и приточного воздуха, кг/ч;
tв,х – температура внутреннего воздуха в холодный период года, °С.
Потребление теплоты воздухонагревателем СВ в системе с рециркуляцией имеет место пока температура смеси наружного и внутреннего воздуха ниже температуры приточного воздуха в холодный период года. При этом в формулу (8) вместо tm,x следует подставить tm,см по формуле (9), а вместо tm,г – среднегодовую величину температуры смеси, которую надо определить по формуле (9) при среднегодовой температуре наружного воздуха.
Число часов работы воздухонагревателя в течение года определяется по формуле:
Пример выполнения практической работы
Определить годовой расход теплоты для приточной СВ, работающей в две смены (5 дней в неделю в условиях Москвы без рециркуляции и с рециркуляцией. Продолжительность каждой смены m = 9 ч, первая смена с 7 до 15 ч, вторая – с 15 до 23 ч (по истинному времени)). Общий расход воздуха – 12 000 кг/ч, в том числе наружного воздуха – 6 000 кг/ч, температура воздуха в холодный период года tв,х = 18 °С, температура приточного воздуха для холодного периода года tпр = 13 °С.
Решение
По СНиП 23–01–99 для Москвы средняя температура наружного воздуха за год (табл. 4 СНиП) tг = 3,6 °С; для самого холодного месяца (табл. 2 СНиП) tх= –10,3 °С, амплитуда колебания температуры самого жаркого месяца (табл. 3 СНиП) 
°С; для самого холодного месяца (табл. 2 СНиП) 
°С.
При продолжительности смен m = 8 ч и среднем времени для первой смены 
ч, второй смены 
ч, по табл. 2 находим для первой смены К1 = 0,83; К2 = 0,5; для второй смены К1 = 0,83, К2 = 0,5, т. е. значения коэффициентов для первой для первой и второй смен совпадают. Это значит, что совпадают и значения температуры наружного воздуха для смен и годовые расходы теплоты за первую и вторую смены будут одинаковыми.
Средняя за смену температура самого холодного месяца по формуле (2):
°С,
средняя за смену среднегодовая температура по формуле (5)
°С.
Продолжительность периода потребления теплоты по формуле (8)
сут.
Для М = 225 сут. по табл. 3, получаем К3 = 1,06; К4 = 0,62. Годовой расход теплоты по формуле (7) для прямоточной системы составит
ГДж/г.
Годовое число часов работы воздухонагревателя по формуле (10)
ч/г.
При работе с рециркуляцией воздуха средняя за смену температура смеси наружного и внутреннего воздуха в самый холодный месяц года по формуле (9) равна
|
|
|
°С,
а среднегодовая смесь по формуле (9)
°С.
Продолжительность периода потребления теплоты по формуле (8) при использовании рециркуляции равна
сут.
При М = 197 сут. по табл. 2, получаем К3 = 1,03, К4 = 0,63.
Годовой расход теплоты по формуле (7)
ГДж/г.
Число часов работы воздухонагревателей в год по формуле (10)
ч/г.
Вывод. Годовой расход теплоты системой за две смены соответственно составит:
– для прямоточной системы 221,35 • 2 = 442,7 ГДж/г;
– для системы с рециркуляцией 72,8 • 2 = 145,6 ГДж/г.
Число часов работы системы при эксплуатации в две смены:
– для прямоточной системы М = 1 364 • 2 = 2 728 ч/г;
– для системы с рециркуляцией М = 1 160 • 2 = 2 320 ч/г.
Таблица 1 Исходные данные для выполнения практической работы
| Вариант | Город | Время работы 1 смены, ч | Время работы 2 смены, ч | Общий расход воздуха, кг/ч | Расход наружного воздуха, кг/ч | Температура воздуха в холодный период года, С° | Температура приточного воздуха для холодного периода года, С° |
| 1 | Астрахань | 8.00-16.00 | 16.00-24.00 | 13000 | 6500 | 18 | 13 |
| 2 | Владимир | 7.00-15.00 | 15.00-23.00 | 20000 | 10000 | 17 | 12,5 |
| 3 | Волгоград | 6.00-14.00 | 14.00-22.00 | 15000 | 7500 | 16 | 12 |
| 4 | Казань | 4.00-12.00 | 12.00-20.00 | 10000 | 5000 | 20 | 14 |
| 5 | Краснодар | 5.00-13.00 | 13.00-21.00 | 8000 | 4000 | 19 | 13,5 |
| 6 | Москва | 8.00-16.00 | 16.00-24.00 | 14000 | 7000 | 18 | 13 |
| 7 | Оренбург | 7.00-15.00 | 15.00-23.00 | 18000 | 9000 | 17 | 12,5 |
| 8 | Пенза | 6.00-14.00 | 14.00-22.00 | 25000 | 12500 | 16 | 12 |
| 9 | Ульяновск | 4.00-12.00 | 12.00-20.00 | 16000 | 8000 | 20 | 14 |
| 10 | Уфа | 5.00-13.00 | 13.00-21.00 | 5000 | 2500 | 19 | 13,5 |
Таблица 2
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Таблица 3
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Таблица 4 - Характеристики годового хода энтальпии наружного воздуха
|
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
