Министерство образования Российской Федерации
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
Кафедра ТГВ
тепловой кондиционер аэродинамический холодоснабжение
Системы кондиционирования воздуха офиса
Выполнил:
студент группы 4ТВу-31
Гиллих И.А.
Руководитель: Ильина Т.Н.
Белгород 2005
Содержание
Исходные данные
Введение
1. Расчет поступления тепла и влаги в помещение (тепловой баланс)
2. Построение в Id диаграмме процессов обработки воздуха в теплый и холодный период года
2.1 Расчет производительности СКВ
2.2 Расчет количества тепла для подогревателей 1-ого и 2-ого подогрева
2.3 Расчет количества холода в воздухоохладителях для летнего периода
2.4 Расчет количества воды, испарившейся в оросительной камере
3. Выбор типоразмера кондиционера и расчет его секций
3.1 Расчет и подбор воздухонагревателей
3.2 Расчет камер орошения
4. Холодоснабжение СКВ
5. Аэродинамический расчет СКВ
5.1 Выбор схемы распределения воздуха в помещении
5.2 Подбор диаметров воздуховодов и расчет потерь давления
5.3 Подбор вентилятора
Список литературы
Исходные данные
Вариант 1-3
г. Санкт-Петербург
Остекление- 2-е
Стена – кирпич 250 мм+125 мм, прослойка (минеральная вата) 70 мм
Кровля- Стяжка 100 мм, ж/б плита- 50 мм, прослойка 200 мм.
Высота окна- 1,5 м
Высота помещения- 3 м
Ориентация оси –Ю
Ф= 40%-60%
Люди, оргтехника и бытовая техника в помещениях для кондиционирования.
| Помещения |
№ 1 |
№ 3 |
№ 4 |
№ 5 |
№ 6 |
| Кол-во людей, чел |
2 |
2 |
2 |
5 |
2 |
| Оргтехника, и.т.д |
1 к |
1к |
1к |
5 к |
1к |
Введение
Под системами кондиционирования воздуха (СКВ) понимают устройства, предназначенные для создания и автоматического поддержания в помещениях требуемых параметров воздушной среды (температуры, влажности, давления, чистоты состава и скорости движения), независимо от внешних (время года, погода) и внутренних (тепло-, влаго-, и газовыделений) факторов.
Основой системы кондиционирования воздуха являются агрегаты, в которых осуществляются очистка и термовлажностная обработка воздуха, подаваемого в обслуживаемые помещения, согласно технологическим и санитарно-гигиеническим условиям.
Задачи кондиционирования воздуха в зрелищных и спортивных зданиях, магазинах, библиотеках, музеях, культурно-бытовых и административных зданиях заключается в обеспечении санитарно-гигиенических требований к параметрам воздушной среды, оказывающих благоприятное влияние на самочувствие людей и условия эксплуатации самих зданий.
К состоянию воздушной среды могут предъявляться дополнительные требования по очистке воздуха от пыли, а в специальных помещениях (больницах, операционных и.т.п.) – по очистке его от бактериальных загрязнений.
1. Расчет поступления тепла и влаги в помещение (тепловой баланс)
1.1 Расчетные параметры воздуха
В качестве расчетных параметров наружного воздуха принимают расчетные параметры Б для заданного района строительства в холодный период (таблица 1), в теплый – температуру наружного воздуха на 20
С и удельную энтальпию на 2 кДж/кг ниже, чем при параметрах Б.
Таблица 1 Расчетные параметры наружного воздуха
| Наименование пункта |
Расчетная географическая широта, °с .ш. |
Барометрическое давление ГПа |
Период года |
Параметры Б |
| температура воздуха, °С |
удельная энтальпия, кДж/кг |
скорость ветра, м/с |
| Санкт-Петербург |
60 |
1010 |
ТП
ХП
|
24,8
-26
|
51,5
-25,3
|
1
3
|
Принимаем:
Летний режим
Расчетные параметры наружного воздуха
tН
= +22,8°С; I= 49,5 кДж/кг
Расчетные параметры внутри помещения
tВ
= +20°С φ= 60%
Зимний режим
Расчетные параметры наружного воздуха
tН
= -26°С; I= -25,3 кДж/кг
Расчетные параметры внутри помещения
tВ
= +18°С φ= 40%
1.2 Поступление тепла и влаги в помещение
а) Теплопоступления за счет разности температур в теплый период года
 , Вт
где  - коэффициент, зависящий от цвета ограждения, принимаем светлый цвет (=0,5)
К- расчетный коэффициент теплопередачи, который определяется по формуле:
соответствии со СНиП II-3-79* находим:
 ;
для стены
 ;
для чердачного перекрытия
для стен
для чердака
б) Теплопоступления за счет инфильтрации наружного воздуха
где М- количество воздуха, определяемое по формуле:
где α- коэффициент учитывающий остекление; принимаем 0,3
m- коэффициент учитывающий величину щели, принимаем = 35,5
l – длина щели.
С- теплоемкость воздуха- 1,005
в) Теплопоступления от людей.
Количество теплоты (Сумма скрытой и явной) определяется по формулам: полное:
и явное
б) Теплопоступления от источников искусственного освещения.
Теплопоступления от источников искусственного освещения определяем по следующей формуле:
 -удельная мощность светильников, принимаем
 - доля теплоты, поступающей в помещение;
г) Теплопоступления от солнечной радиации.
Определяется только для теплого периода года. Количество теплоты поступающее от солнечной радиации, можно определить по формулам: ,Вт:
для остекленных поверхностей
для покрытий:
где  ,  - площади поверхности остекления и покрытия, м2
.
 , - теплопоступления от солнечной радиации через 1м2
поверхности остекления и покрытия, Вт/м2
;
 - коэффициент зависящий от характера остекления и солнцезащитных устройств;
 - коэффициент теплопередачи покрытия Вт/(м3
*К)
также вводим поправку на защиту окон Z=0,2
д) Теплопоступления от технологического оборудования
Принимаем 300 Вт- 1компьютер.
Результаты расчетов сведены в таблицу 2 и 3.
Таблица 2 Тепловой расчет помещений (ТП)
| № помещения |
Количество людей |
Теплопоступления, кВт |
Расход воздуха, м3
/ч |
| от разности температур |
от инфильтрации
наружного воздуха
|
от оборудования |
от солнечной радиации |
От источников
искусственного
освещения
|
От людей |
Всего |
Количество наружного воздуха, необ. для дыхания |
| 1 |
2 |
0,102 |
2,966 |
0,3 |
1,657 |
6,811 |
0,3 |
12,1 |
120 |
| 3 |
2 |
0,003 |
0,270 |
0,3 |
0,060 |
0,436 |
0,3 |
1,4 |
120 |
| 4 |
2 |
0,006 |
0,240 |
0,3 |
0,075 |
0,545 |
0,3 |
1,5 |
120 |
| 5 |
5 |
0,008 |
0,240 |
1,5 |
0,092 |
0,672 |
0,75 |
3,3 |
300 |
| 6 |
2 |
0,011 |
1,468 |
0,3 |
0,700 |
1,942 |
0,3 |
4,7 |
120 |
| ∑ |
23,0*
|
Примечание: Qя меньше на 0,65 кВт
Таблица 3 Тепловой расчет помещений (ХП)
| № помещения |
Количество людей |
Теплопоступления, кВт |
Расход воздуха, м3
/ч |
| от оборудования |
От источников
искусственного
освещения
|
От людей |
Всего |
Количество наружного воздуха, необ. для дыхания |
| 1 |
2 |
0,3 |
6,811 |
0,3 |
7,4 |
120 |
| 3 |
2 |
0,3 |
0,436 |
0,3 |
1,0 |
120 |
| 4 |
2 |
0,3 |
0,545 |
0,3 |
1,1 |
120 |
| 5 |
5 |
1,5 |
0,672 |
0,75 |
2,9 |
300 |
| 6 |
2 |
0,3 |
1,942 |
0,3 |
2,5 |
120 |
| ∑ |
15,1 |
е) Влаговыделения
Определяется по формуле:
 , кг/ч
где Wi- влаговыделения одним человеком г/ч; ni
- число людей в помещении.
Также добавляют 1,5 кг/ч на влажную уборку помещения, принимаемую один раз в день.
Таблица 4
| № Помещения |
1 |
3 |
4 |
5 |
6 |
уборка |
∑ |
| Кол-во людей |
2 |
2 |
2 |
5 |
2 |
- |
13 |
| Влаговыделения ТП |
0,15 |
0,15 |
0,15 |
0,375 |
0,15 |
1,5 |
2,48 |
| Влаговыделения ХП |
0,13 |
0,13 |
0,13 |
0,325 |
0,13 |
1,5 |
2,35 |
2. Построение в Id диаграмме процессов обработки воздуха в теплый и холодный период года
2.1 Расчет производительности СКВ
а) ТП (Теплый период)
1. Определяем угловой коэффициент луча процесса:
2. Находим температуры приточного и удаляемого воздуха:
Строим на Id- диаграмме луч процесса, через точку В и наносим точки П, У, соответствующие найденным температурам.
3. Определяем необходимый воздухообмен.
Определяем воздухообмен по полному тепловыделению:
Определяем теплообмен по явному тепловыделению:
Определяем воздухообмен по влаговыделению:
Затем на поле I-d диаграммы наносим линию dП
= const, по которой находим положение точек П' и О, характеризующих состояние воздуха на выходе из кондиционера и из камеры орошения.
б) ХП (Холодный период)
1. Определяем угловой коэффициент луча процесса:
2. Находим температуры приточного и удаляемого воздуха:
Строим на Id- диаграмме луч процесса, через точку В и наносим точки П, У, соответствующие найденным температурам.
3. Определяем необходимый воздухообмен.
Определяем воздухообмен по полному тепловыделению:
Определяем теплообмен по явному тепловыделению:
Определяем воздухообмен по влаговыделению:
Затем на поле I-d диаграммы наносим линию dП
= const, по которой находим положение точек П и О, характеризующих состояние воздуха на выходе из кондиционера и из камеры орошения.
2.2 Расчет количества тепла для подогревателей 1-ого и 2-ого подогрева
Выбираем максимальный воздухообмен с запасом 5% = 10675*5%=11200 кг/ч,
Мощность воздухоподогревателя I ступени – 135 кВт
Мощность воздухоподогревателя II ступени- 28 кВт
Для теплого периода судя по диаграмме подогревателей II подогрева не понадобится, воздух с температуры 14 0
С нагреется до расчетной внутренней за счет теплоизбытков в помещении:
= 20 кВт
2.3 Расчет количества холода в воздухоохладителях для летнего периода
Расход холода для осуществления процесса охлаждения и осушки воздуха:
производительность СКВ должна равняться 45 кВт
2.4 Расчет количества воды, испарившейся в оросительной камере
Расход влаги на испарение в камере орошения:
ХП: 
3. Выбор типоразмера кондиционера и расчет его секций
Расчетный воздухообмен G = 11200 кг/ч => L = 9300 м3
/ч.
По расчетному воздухообмену принимаем центральный кондиционер КТЦ 2А-10
3.1 Расчет и подбор воздухонагревателей
Задача расчета воздухонагревателя заключается в выборе поверхности воздухонагревателя с запасом 10%
Исходя из доступного перепада температур, вычисляют расход горячей воды, кг/ч;
Средний арифметический температурный напор в воздухонагревателе, 0
С;
Вычисляют массовую скорость в живом сечении Vp, кг/(м2
∙с);
где G- расход воздуха через сечение теплообменника, кг/ч;
 - площадь сечения для прохода воздуха
Скорость течения воды:
Требуемая площадь поверхности воздухонагревателя, м2
;
где К- коэффициент теплопередачи, Вт/ (м2
∙с)
С- коэффициент для двухрядных -16,86; однорядных- 15,6.
Расчет I ступени подогрева воздуха:
Запас +10% = 51,66 м2
;51,66/2 = 25,83
Принимаем 2 высотой 1-метровых двухрядных теплообменника с площадью 25,9 м2
каждый с обводным каналом ВНО. Индекс 01.11213
Расчет II ступени подогрева воздуха:
Принимаем 1 высотой 1,25 однорядный теплообменника с площадью 16,35 м2
без обводного канала ВН. Индекс 01.10113
3.2 Расчет камер орошения
В задачу расчета оросительной камеры для теплого периода входит выбор типа камеры орошения, определения давления и расхода воды, а также ее начальной и конечной температуры. В холодный период для выбранной по условиям теплового режима форсуночной камеры находят расход и давление воды перед форсунками.
а) Расчет для теплого периода
По расходу воздуха G=11200 задаются типом камеры и числом форсунок nф
. По диаграмме в зависимости от конечной и начальной относительной влажности обрабатываемого в камере орошения воздуха определяют давление перед форсунками РФ
. Оно составит 120 кПа. Для этого значения расход воды через форсунку gф
составит 420 кг/ч.
Выбираем для кондиционера КТЦ 2А-10 с общим числом форсунок – 42. (Исполнение 1).
Общий расход воды через форсунки составит:
Определяем коэффициент орошения:
По значению коэффициента орошения определяют достижимое значение  = 0,57
Энтальпия насыщенного воздуха при начальной температуре воды, кДж/кг:
На Id диаграмме на пересечении линии Iw
н
с линией полного насыщения (φ=100%), находят требуемую начальную температуру воды tw
н
и вычисляют конечную температуру воды. Температура воды перед форсункой составит tm
=7,70
С.
б) Расчет для холодного периода
По Id- диаграмме находят начальные и конечные параметры воздуха и температуру мокрого термометра.
Вычисляем требуемый показатель эффективности режима изоэнтальпийного увлажнения воздуха Eа, по которому определяется коэффициент орошения В и вычисляют расход воды.
По таблице найдем В= 1,55
Вычисляем производительность одной форсунки:
По значению  находим необходимое давление воды перед форсунками РФ
, оно составит 115 кПа.
Принимаем камеру орошения Индекс 01.01300 исполнение 1
4. Холодоснабжение СКВ
Так как охлаждение воздуха происходит в оросительной камере, подготовка оборотной воды осуществляется в испарителе холодильной установки. Расчет холода для охлаждения в чиллере воды из оросительной камеры производится по уравнению:
Подбираем чиллер серии WRAT182, Холодопроизводительностью 47,9 кВт
Мощность потребляемая компрессором- 14,4 кВт
Тип компрессора- Поршневой
Напряжение питания компрессора- 380-415/3/50+N
Число герм. компрессоров (охл. контуров) - 2/2
Осевые вентиляторы с установочной мощностью- 2×0,32 кВт
Общая производительность по воздуху – 4,16 м3
/с
Транспортная масса- 430 кг.
Длина- 1642 мм.
Глубина- 954 мм.
Высота- 1570 мм.
Принимаем объем аккумулирующего бака 150L× GPA 150
Потребный расход воды определяется холодопроизводительностью чиллера и расчетным перепадом температур на входе и выходе чиллера и рассчитывается по формуле:
где Q- холодопроизводительность чиллера, кВт
 - перепад температур на чиллере (5-6 0
С)
Потребный напор насосной станции складывается из следующих потерь:
1) Потери в теплообменнике чиллера (+50% к потерям в трубопроводе, от бака к чиллеру и обратно.
2) Потери в самой насосной станции и потери на соединениях между чиллером и насосной станцией.
3) Потери в сети (трубопроводах, арматуре)
По номограмме подбираем диаметр 50 мм, задавшись скоростью 1,5 м/с, и расходом 6,84 м3
/ч, потери давления составят 420 Па/м
Длина трубопровода 5м, Ртр
= 2100 Па + Рм = 3000 Па
Полные потери составят +50 = 3000*1,5= 4500 Па.
По каталогу принимаем насос типа АЦКМ 65-40-180
n= 1500 мин-1
, КПД = 70%,
5. Аэродинамический расчет СКВ
Цель аэродинамического расчета системы- это определение размеров сечений всех участков системы при заданных расходах воздуха через них, а также потерь давления на отдельных участках и в системе в целом.
5.1 Выбор схемы распределения воздуха в помещении
Приточные решетки располагаем в помещении снизу, подача воздуха происходит по воздуховодам, расположенным в подвале здания, вытяжка происходит через воздуховоды, проложенные на чердаке здания.
Установив в помещении место расположения приточных и вытяжных решеток необходимо предварительно определить их размеры.
Площадь живого сечения вытяжных и приточных решеток:
Vрек
- рекомендуемая скорость в решетках, не более 6 м/с
После подбора решетки определяют расчетную скорость на выходе из решетки.
Результаты воздухообменов и подбор решеток приведены в таблице 5.
| № помещения |
Расход L, м3
/ч |
Площадь Fрасч
|
Кол-во |
Размеры, мм |
Площадь живого сечения, м2
|
Скорость |
| приточные решетки |
| 1 |
4900 |
0,247 |
2 |
200×800 |
0,266 |
5,1 |
| 3 |
560 |
0,028 |
1 |
150×600 |
0,072 |
2,2 |
| 4 |
600 |
0,030 |
1 |
150×600 |
0,072 |
2,3 |
| 5 |
1350 |
0,068 |
1 |
200×800 |
0,133 |
2,8 |
| 6 |
1900 |
0,096 |
1 |
200×800 |
0,133 |
4,0 |
| вытяжные решетки |
| 1 |
4400 |
0,222 |
2 |
200×800 |
0,266 |
4,6 |
| 3 |
500 |
0,025 |
1 |
150×600 |
0,072 |
1,9 |
| 4 |
540 |
0,027 |
1 |
150×600 |
0,072 |
2,1 |
| 5 |
1200 |
0,061 |
1 |
200×800 |
0,133 |
2,5 |
| 6 |
1700 |
0,086 |
1 |
200×800 |
0,133 |
3,6 |
Расходы на притоки и вытяжке подбираем по теплоизбыткам в данных комнатах и с учетом воздушного подпора на притоке порядка 10%, который предусмотрен для исключения подсасывания воздуха из не кондиционируемых помещений.
5.2 Подбор диаметров воздуховодов и расчет потерь давления
Подбор диаметров воздуховодов сведен в таблицу 6 для приточной системы и таблицу 7 для вытяжной системы.
Таблица 6 Аэродинамический расчет приточной системы
Таблица 7 Аэродинамический расчет вытяжной системы
5.3 Подбор вентилятора
Для приточной системы
Вентилятор подбирается по двум параметрам:
L= 9300 м3
/ч
P= 509,3+120+37+60+200= 926 Па
Требуемое давление, развиваемое вентилятором
Pтр= 1 кПа
Технические характеристика вентилятора:
индекс: 01.41430
Полное давление 1,6 кПа
Номинальная производительность 12,5 тыс. м3
/ч
Частота вращения 1440 об/мин
Электродвигатель 4А132М4, мощность 11 кВт.
Для вытяжной системы
L= 8340 м3
/ч
P= 536 кПа
Требуемое давление Pтр= 0,6 кПа.
Технические характеристики вентилятора:
индекс: 01.41330
Полное давление 1,1 кПа
Номинальная производительность 12,5 тыс. м3
/ч
Частота вращения 1440 об/мин
Электродвигатель 4А132М4, мощность 7,5 кВт.
Список литературы
1. Щекин Р.В. Справочник по теплоснабжению и вентиляции, кн. 1. Отопление и теплоснабжение. Киев.: "Будевельник", 1976 г.- 416с.
кн.2 Вентиляция и кондиционирование воздуха. Киев: "Будевельник", 1976 г.- 352с.
2. Штокман Е.А, В.А. Шилов и др. Вентиляция, Кондиционирование и очистка воздуха на предприятиях пищевой промышленности. Москва, 2001 г. 688с.
3. Методические указания к курсовой работе. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение.
4. СНиП 2.04.05-91. М.: Стройиздат, 1988г.
5. СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника/ Госстрой России.- М.: ГУП ЦПП, 1998г.
|
