Системы кондиционирования воздуха холодоснабжения

ФГАОУ ВПО «Северо-Восточный Федеральный Университет им. М.К. Аммосова»

Инженерно-Технический  Факультет

Кафедра «Теплогазоснабжение  и вентиляция»

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Системы кондиционирования воздуха и холодоснабжения»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент группы ТГВ-07 з/о Тирский А.Б

Проверил: преподаватель

кафедры ТГВ Солдатов А.В.

 

 

Якутск – 2012

 

Содержание

Введение .………………………………………………………………. 2 стр.

Исходные данные …………………………………………………........4 стр.

  1. Выбор расчетных параметров наружного воздуха ………………. 5 стр.
  2. Выбор расчетных параметров внутреннего воздуха …………….. 6 стр.
  3. Расчет тепловых выделений
    1. От людей ….…………….. ……………………………….…. 7 стр.
    2. От искусственного освещения……… …………………...… 8 стр.
    3. Поступления тепла от системы отопления  …………......… 8 стр.
    4. Поступления тепла от солнечной радиации …….…...….... 9 стр.

4.  Расчет влаго – и газовыделений …………………………..……… 10 стр.

            4.1. Влаговыделения от людей

            4.2. Газовыделения от людей

5.  Расчет воздушного баланса по избыткам тепла и влаги ………... 11 стр.

      5.1. I-d диаграмма обработки воздуха в ТП ………………….…. 12 стр.

      5.2. I-d диаграмма обработки воздуха в ХП ………………….…. 13 стр.

6.  Подбор оборудования центрального кондиционера

            6.1. Определение производительности систем

                     кондиционирования воздуха ……………………………….. 15 стр.

              6.2. Расчет оросительной камеры ………………………………. 16 стр.

              6.3. Проверка режима работы оросительной камеры

                      в холодный период года ……………………………...……. 19 стр.

              6.4. Подбор и расчет воздухонагревателей для первого

                      и второго подогрева ……………..…………………………. 21 стр.

        7. Подбор воздушных фильтров …………………………..……..… 24 стр.

               Заключение ……………………………………………………… 25 стр.

            Использованная литература ……………………………………. 27 стр.

                                               

 

 

Введение

Под кондиционированием воздуха понимают автоматизированное поддержание заданных параметров воздушной  среды – температуры и влажности.

Различают технологическое  кондиционирование в различных  аппаратах и другом оборудовании (например, сушилки, шкафы), и комфортное кондиционирование его в помещениях, где находятся  люди.

Для комфортного кондиционирования  воздуха применяют различные виды кондиционеров- аппаратов для обработки и подачи в помещение воздуха с наружными параметрами.

Различают следующие  виды кондиционеров: центральные, устанавливаемые  за пределами помещения (часто обслуживающие  несколько помещений); местные, устанавливаемые в тех помещениях, где необходим кондиционированный воздух, чаще всего без разводки воздуховодов (разновидностями местных кондиционеров являются подоконные и шкафные) автономные, имеющие в своей конструкции машины для выработки холода; неавтономные, снабжаемые холодом от источника вне габаритов кондиционера (холодильной установки, станции, артезианской скважины).

Кондиционирование воздуха  в зрелищных и спортивных зданиях, магазинах, библиотеках, гостиницах, больницах  и других культурно- бытовых  и административных зданиях применяется для создания оптимальных параметров воздушной среды, наиболее благоприятно влияющих на самочувствие людей, независимо от внешних условий.

 

 

 

 

 

2

Параметры наружного  воздуха для жилых, общественных, административно-бытовых и производственных помещений следует принимать:

параметры А - для систем вентиляции, воздушного душирования  и кондиционирования третьего класса для теплого периода года;

параметры Б - для систем отопления, вентиляции, воздушного душирования  и кондиционирования для холодного периода года и для систем кондиционирования первого класса для теплого периода года. Для систем кондиционирования второго класса следует принимать температуру наружного воздуха для теплого периода года на 2 °С и удельную энтальпию на 2 кДж/кг ниже установленных для параметров Б.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

Исходные данные

 

  1. Район строительства: Ярославль;
  2. Тип помещения: Актовый зал;
  3. Конструкция оконных проемов: двойное остекление, жалюзи между стеклами светлые;
  4. Расчетные тепловые потери: 70 кВт;
  5. Продолжительность рабочего дня: 10—22ч.
  6. Освещенность 250Лк.
  7. Размеры оконных проемов 2500 х 4000 мм.
  8. Количество людей 80 чел, состав М — 50%, Ж – 50%
  9. Параметры теплоносителя для ВП -1 t=150 ºС, t= 70 ºС;

                                                   для ВП-2 t=70ºС, t=40 ºС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

1.Выбор расчетных  параметров наружного воздуха

Расчетные параметры  наружного воздуха, а также географическая широта и барометрическое давление принимаются в зависимости от положения объекта строительства  для теплого и холодного периодов года.

При проектировании СКВ  в качестве расчетных принимаются:

    • в холодный период — параметры наружного воздуха Б для всех классов СКВ;
    • в теплый период — параметры наружного воздуха Б для СКВ I класса; для II класса — параметры Б, сниженные на 2 единицы:

t

=t
-2ºC

J

=J
-2ºC

      для  СКВ  III класса — параметры наружного воздуха А;

    • в переходный период параметры принимаем при температуре 8 °С и энтальпии J=22,5 кДж/кг.

Все данные сводим в таблицу

      Расчетные параметры наружного воздуха 

 

Таблица  1

                 

Период года

Темп-ра, ºС

Теплосод.

J, кДж/кг

Отн.вл.

φ,%

Влагосод.

d, г/кг

Скор.

ветра, V, м/с

Широта

°с. ш´.

Теплый

33

57,8

31

9,6

5,2

48

Переходный

8

22,5

88

5,6

  

48

Холодный

-25

-23,9

99

0,3

8

48


 

 

 

5

2. Выбор расчетных параметров  внутреннего воздуха

При проектировании СКВ  в общественных зданиях принимаются  оптимальные параметры воздуха  в обслуживаемой зоне помещений  соответствующие комфортным условиям [1, прил.5].

При кратковременном (менее 2 часов) пребывания людей в помещениях в теплый период года условия комфорта зависят от наружной температуры, т. к большая  разность температур между наружным и внутренним воздухом вызывает неприятные ощущения переохлаждения и может привести к простудным заболеваниям. Для таких случаев при температуре наружного воздуха свыше 30 °С определяют температуру внутреннего воздуха с учетом длительности пребывания людей в помещении по формулам:

t

=t
+(t
—30),

t

=[t
+0,4*(t
—30)]*1,04,

где t ,t   — температура внутреннего воздуха при длительном пребывании до 2 ч и до 1 ч, °С; t — оптимальная температура внутреннего воздуха, °С;

t — температура наружного воздуха по параметрам Б;

Относительная влажность  воздуха в помещениях с кратковременным пребыванием людей поддерживается в пределах φ =30—60%. С целью снижения энергопотребления в теплый период следует принимать более высокое значение φ, а в холодный — более низкое.

Значения расчетных  параметров записываем в таблицу.

Период года

Оптимальные параметры

Допустимые параметры

t,

ºС

J, кДж/кг

φ,

%

d,

г/кг

v,

м/с

t,

ºС

J, кДж/кг

φ,

%

d,

г/кг

v,

м/с

Теплый

22

47,5

60

10

0,3

28,6+3=31,6

84,8

65

20,1

0,5

Холодный

22

41

45

7,5

0,2

18

39,9

65

8,5

0,2




Таблица 2. Расчетные параметры внутреннего воздуха

 

 

6

3. Расчет тепловых  выделений

Тепловой баланс составляется на основании количества тепла, поступающего в помещении и теряемого из помещения, в результате чего определяется теплоизбытки и теплонедостатки  помещения:

ΣQ

=ΣQ
—ΣQ
>0

ΣQ

=ΣQ
—ΣQ
<0

Составление теплового  баланса в помещении определяется по формуле:   ΣQ = Q +Q +Q +Q +Q +Q ,           Вт

где Q -теплопоступления за счет солнечной радиации через световые проемы кондиционируемого помещения;

Q -теплопоступления от людей;

Q - теплопоступления от искусственного освещения;

Q - теплопоступления от  горячей пищи;

Q - теплопоступления  от ограждающих конструкций;

Q - теплопоступления от нагревательных приборов системы отопления.

 

3.1. Расчет тепловых выделений от людей

Явные:  Q

=q
 *(Nм+Nж*0,85),         

Полные: Q

=q
 *N,        

где q —явные тепловыделения от одного человека в зависимости от температуры воздуха в помещении и характеристики выполняемой работы, Вт; [прил.1, табл.1]

q —полные тепловыделения от одного человека в зависимости от температуры воздуха в помещении и характеристики выполняемой работы, Вт;

N— количество людей.

 

7

Учитываем, что в помещении находятся 80 человек: 50% мужчин и 50% женщин. Тепловыделения одинаковы при теплом и холодном периодам года.

Q

=78*(40+40*0,85)=3607,5 Вт

Q

=110*(40+40*0,85)=5087,5 Вт

где q =78 Вт,            q =110 Вт

 

3.2. Тепловые выделения от искусственного освещения

Q

=E*F*q
*η
, Вт             

где E— освещенность, Лк;

      F—площадь пола помещения, м

      q —удельные тепловыделения от ламп, Вт/м *Лк [табл.2, прил.2,4];

      η —доля тепла, поступающего в помещении, η =0.95

Е=250 Лк, F=800 м , q =0,058 Вт/м *Лк (при высоте помещения 3,6 м)

Q

=250*0.058*800*0.95=6612 Вт

 

3.3. Теплопоступления от нагревательных приборов

Qс.о=Qт.п((tср-tв)/( tср- tо)), Вт  

где Qт.п —тепловые потери огражд. констр., Вт;

t — средняя температура теплоносителя в нагревательных приборах, ºС;

t

  = (70+40)/2=55 °C

       t — температура воздуха в помещении при расчете отопления, обычно эта температура принимается ниже оптимальной для СКВ, °С:

       t

=t
—4ºС, °С

       t — температура внутреннего воздуха в помещении, ºС.

       t

=22—4=18ºС.

Q

=30,5*10
*(55—22)/(55—18) = 27203 Вт

 

8

3.4.  Тепловые выделения от солнечной радиации

 

Qc.рад.= FостqостKост,    ккал/час

где Fост – поверхность остекления, м2;

       qост – величина радиации через 1 м2 поверхности остекления, зависящая от ее ориентировки по сторонам света, принимаем по табл.10

       Kост – коэффициент, зависящий от характеристики остекления,

        Kост=0,25

Расчетная географическая широта - 48°с.ш.

ЮЗ:     qост=110       Fост= 3*3000*3000=27м2

СВ:       qост=65       Fост= 3*3000*3000=27м2 

Qc.рад=(27м2×110×0,25)+( 27м2×65×0,25)=1181,25 ккал/час

Qc.рад=1181,25 ккал/час×1,163=1373,8 Вт.

                                       

 

                                    Тепловой баланс помещения                    таблица 3

Наим-е

помещ-я

Расч-ый

период

года

Поступление тепла, Вт

Потери

тепла, Вт

Qт.п.

Баланс,

Вт

Qлюд

Qи.осв.

Qс.рад.

Qс.о.

Актовый

зал

Теплый

я

3607,5

6612

1373,8

    

13073

п

5087,5

Холодный

я

3607,5

6612

  

27203

30500

38902,5

п

5087,5


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

4.Расчет влаго-  и газовыделений

Влаговыделения  от людей

Влаговыделения от различных источников учитывается по формуле, гр/ч:

ΣW

=W
+W
,

где W — влаговыделение от людей, г/ч

      W =n*W ,

где n—количество людей, выполняющих работу данной тяжести;

W —удельное влаговыделение от 1 человека, г/ч,

W

=40 г/ч

W

=40*50=2000 г/ч

W

=W
=2000 г/ч.

Газовыделения от людей

Основной газовой вредностью в помещение общественных зданий является CO, выделяемый при дыхании  людьми. Интенсивность выделения  углекислого газа определяется по формуле, л/ч:

M=M

*n,

где M —количество CO, выделяемого одним человеком в зависимости от характера выполняемой работы,  л/ч [табл.1, прил.1,2].

M

=45 г/ч при температуре 22 °C и в состоянии покоя

M=45*22=990 г/ч

Результаты расчета  всех видов вредностей сводим в табл.4

 

Таблица 4. Количество вредных выделений в помещение

Период года

Расчетная

темпер-ра,ºC

Количество вредных выделений

Угл-й коэф-т

е =3,6*ΣQ/ Wизб

ΣQ, Вт

W, кг/ч

M, г/ч

Теплый

22

13073

2

990

23531,4

Холодный

22

8402,5

2

990

17654,4




 

10

5. Расчет воздушного баланса по избыткам тепла и влаги

Выбор схемы обработки  воздуха в кондиционере производится с учетом назначения зданий и помещений, характера выделяющихся вредностей. При этом предпочтение отдается наиболее экономичным и конструктивно  простым схемами.

Если по характеру вредностей, выделяющихся в помещении, рециркуляция воздуха  по нормам не допустима, то применяют  прямоточную схему, работающую только на наружном воздухе.

Прямоточная схема обработки воздуха  проводится с целью обеспечения  полного воздухообмена, которая направлена на повышение качества состава воздуха.

В общем случае выбор принципиальной схемы обработки воздуха решается при построении процессов на J—d диаграмме. Конечной целью расчетов является определение воздухообмена  по всем видам выделяющихся в помещении вредностей, расходов тепла на воздухонагреватели I и II подогрева, расходов холода и воды на оросительную камеру, а также определение параметров воздуха в промежуточных точках процессов обработки.

Расчет начинают с построения процессов для теплого периода, при котором режим работы кондиционера более напряженный.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

5.1. J-d диаграмма обработки воздуха в теплый период

  1. По известной формуле вычисляют величину углового коэффициента луча процесса:

 

е

=3,6*∆Q/∆W, кДж/кг

е

=3,6*13073/2= 23531,4 кДж/кг

  1. Определяем положение точки В, характеризующую состояние внутреннего воздуха:

Точка В => t =const ∩ φ

  1. Определяем положение точки Н, характеризующую состояние наружного воздуха:

Точка Н => t = const ∩ J =const.

  1. Через точку В проводим луч процесса.
  2. Находим точку П, характеризующую состояние приточного воздуха, при этом температура приточного воздуха t определяется:

t =t -∆t ,

где ∆t =5 ºC,  t =22-5=17 °C

точка П => t =const ∩ ε

  1. Наносим точку П , которая находится на пересечении d =const с t =const:

t

=t
-1ºC

t

=17-1=16 ºC

точка П => d =const ∩ t =const

  1. Определяем положение точки О, характеризующую состояние воздуха после оросительной камеры:

Точка О => d =const ∩ φ=95%.

12

  1. Находим точку У, соответствующая параметрам воздуха, удаляемого из верхней зоны:

t

=t
+(3÷5)ºC,

t

=33+3=36 ºC

точка У => t =const ∩ ε.

Линия НО—процесс обработки воздуха  в оросительной камере; 
 ОП—подогрев воздуха в водоподогревателе II ступени;

ПВУ—процесс изменения состояния воздуха внутри помещения.

Водоподогреватель I ступени в летний период не работает.

5.2. J-d диаграмма обработки воздуха в холодный период.

При построении процессов  обработки воздуха в холодный период используется та же схема, что  и в теплый период.

На J-d диаграмму наносят точки  Н и В по заданным параметрам для  холодного периода. Через точку  В проводят луч процесса Е , угловой коэффициент которого равен, кДж/кг:

е

=17654,4 кДж/кг;

На луче процесса находим точку У, соответствующую параметрам удаляемого воздуха точки П, П и О находим также, как и в теплом периоде.

Положение точки К, соответствующую  состоянию воздуха после воздухонагревателей  первого подогрева, находим на пересечении d =const и J =const.

Здесь линия НК—процесс обработки воздуха в водоподогревателе I ступени;

          КО— процесс обработки воздуха  в оросительной камере.

 

 

 

 

13

Значение параметров

 

 

Теплый период

                                                                                                             Таблица 5.1

Наим.точки

t, ºC

φ,%

J, кДж/кг

d, г/кг

В

22

60

47,5

10

Н

33

31

57,8

9,8

П

17

81

41,7

9,7

П'

16

85

40,5

9,7

У

25

51

50,8

10,1

О

14

95

38,8

9,7


 

 

 

Холодный период

                               Таблица 5.2

Наим.точки

t, ºC

φ,%

J, кДж/кг

d, г/кг

В

22

45

41

7,4

Н

-25

99

-23,9

0,3

П

17

57,5

34,5

7

П'

16

61

33,8

7

У

25

39

44,5

9,8

О

10

95

26,8

7

К

25,8

1

26,8

0,3


 

 

 

 

14

Определяем воздухообмен небходимый по условиям избытков теплоты и влаги        G = ΣQ*3,6/( Jу – Jп)

G = 13073*3,6/(50,8-41,7)= 5172 кг/ч

G = ΣW*103/(dу – dп)

G = 2000/(10,1-9,7) = 5000 кг/ч

Расход холода для  осуществления процесса охлаждения процесса охлаждения и осушки воздуха   

Qохл = Gп/( Jн – Jо)   

G = 5172 кг/ч    

В ТП: Qохл = 5172/(57,8-38,8) = 272200 Вт, 

Расход теплоты в  ВП II: QII = Gп*( Jп’ – Jо)     

           QII = 5172*(40,5-38,8)=8792 Вт

  Расход влаги в КО:          Wк = Gп/( dн – dо)×10-3    

                                             Wк = 5172/(9,8-9,7)× 10-3 = 51,720 кг/ч

В ХП:                                QI = Gп/( Jк – Jн)        

                                          QI = 5172(26,8 + 23,9) = 262220 Вт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

6. Подбор оборудования  центрального кондиционера КТЦЗ

6.1. Определение производительности систем кондиционирования

           воздуха

Для систем кондиционирования  воздуха различают полезный расход кондиционированного воздуха, необходимый  для обеспечения заданных условий в обслуживаемом помещении, и полный расход, учитывающий непроизводительные утечки воздуха в оборудовании и воздуховодах.

Полезный расход, как  правило, определяется из условия ассимиляции  максимальных избытков тепла и влаги  в помещении в теплый период по формулам:

G

=ΔQ
*3,6/(J
—J
)=ΔW
*10
/(d
—d
), кг/ч,

где ΔQ

, ΔW
— максимальные избытки полного тепла в Вт и влаги в кг/ч в теплый период;

J

, J
, d
,d
—энтальпия и влагосодержание, г/кг, соответственно удаляемого и приточного воздуха (см. расчет процессов в теплый период по i – d диаграмме).

G

=13073*3,6/(50,8 – 41,7)=5172 кг/ч

Полезный расход воздуха  СКВ не должен быть меньше необходимого, обеспечивающего: а) удаление выделяющихся в помещении вредных газов, паров и пыли; б) создание подпора в кондиционируемом помещении; в) компенсацию вытяжки местными отсосами и на технологические нужды; г) санитарную норму подачи наружного воздуха.