Кондиционирование воздуха гражданского здания. Часть 2

1 2

---

4. РАСЧЕТ ВОЗДУХООБМЕНА

4.1 Выбор типа системы кондиционирования воздуха

Целью данного курсового проекта является обеспечение с помощью системы кондиционирования необходимых параметров внутреннего воздуха в помещениях: 103, 203 – палаты на 2 койки, 123, 226 – палата на 4 койки. Помещения находятся на различных этажах здания, световые проемы помещений имеют различную ориентацию по сторонам света, эти факторы обуславливают различный тепловлажностный режим помещений. В данном случае, целесообразно применить центральную многозональную системы кондиционирования воздуха. Система рассчитывается на максимально потребное для каждой зоны количество приточного воздуха. Расход воздуха остается постоянным, а для достижения соответствующих параметров для каждой зоны, устанавливаются местные зональные доводчики. Воздух, приготовленный в центральном кондиционере, поступает в зональные доводчики, где в установленных теплообменниках догревается до соответствующих температур. При такой схеме соблюдаются следующие соотношения параметров: L_пр=const t_пр≠const d_пр1=d_пр2 t_пр1=t_пр2 или t_пр1≠t_пр2 t_в1=t_в2 или t_в1≠t_в2 Обязательным условием применения такой схемы является задание относительной влажности воздуха внутри помещений диапазоном, что соблюдается: φ=60…30 для теплого периода, и φ=45…30 для холодного периода.

4.2 Воздухообмен по ассимиляции тепло- и влагоизбытков помещений с использованием I-d диаграммы

Для того чтобы определить воздухообмен, необходимый для обеспечения в помещении заданных параметров внутреннего воздуха при известных избытках явного и полного тепла, избытках влаги и выбранных параметрах приточного воздуха, необходимо воспользоваться I-d диаграммой. Для построения луча процесса вычислим угловой коэффициент для кондиционируемых помещений по формуле: ε=Q_п/W (18) где Q_п – избытки полного тепла, кДж/ч; W – избытки влаги, г/ кг с.в. Теплый период года Помещение 103–Палата на 2 койки ε_т=2460/0,094=26170 Помещение 203–Палата на 2 койки ε_т=2460/0,094=26170 Помещение 123 – Палата на 4 койки ε_т=5538/0,192=28844 Помещение 226 – Палата на 4 койки ε_т=5538/0,192=28844 На I-d- диаграмму наносим точки В. Данная точка имеет одинаковые параметры для всех расчетных помещений: t_в=24 ℃; φ_в=45%. Через точку В проводим луч процесса ε_т для каждой зоны. Далее назначаем значение d_пр, которое будет одинаковым для всех расчетных помещений (d_пр=const). Данное значение выбираем таким образом, чтобы разность температуры притока и внутреннего воздуха для каждого помещения не превышала допустимый перепад температур. При подаче воздуха на высоте до 4 м перепад температур принимается не более 30С. По ID-диаграмме приняли d_пр=8,19 г/(кг с.в.). На луче изменения тепловлажностного состояния и пересечении d_пр=const отмечаем температуры притока для каждой зоны. Параметры удаляемого воздуха t_ух определяем по формуле t_ух=t_в+gradt(H_п-1,5) (19) t_у=24+1,0∙(2,55-1,5)=25,1 оС Остальные параметры приточного и удаляемого воздуха определяем по I-d диаграмме после построения процесса П-У Помещение 103–Палата на 2 койки П: t_п1=21 ℃; I_п1=41,9 кДж/кг; d_п1=8,19 г/(кг с.в.) В:t_в1=24 ℃;I_в1=45,2 кДж/кг;d_в1=8,34 г/(кг с.в.) У:t_у1=25,1 ℃;I_у1=46,6 кДж/кг;d_у1=8,39 г/(кг с.в.) Помещение 203 — Палата на 2 койки П: t_п2=20,5 ℃; I_п2=41,4 кДж/кг; d_п2=8,19 г/(кг с.в.) В:t_в2=24 ℃;I_в1=45,2 кДж/кг;d_в1=8,34 г/(кг с.в.) У:t_у2=25,8 ℃;I_у2=46,5 кДж/кг;d_у2=8,38 г/(кг с.в.) Помещение 123 – Палата на 4 койки П: t_п3=20,5 ℃; I_п3=41,4 кДж/кг; d_п3=8,19 г/(кг с.в.) В:t_в2=24 ℃;I_в1=45,2 кДж/кг;d_в1=8,34 г/(кг с.в.) У:t_у3=25,8 ℃;I_у3=46,5 кДж/кг;d_у3=8,38 г/(кг с.в.) Помещение 226 – Палата на 4 койки П: t_п4=20,1 ℃; I_п4=40,8 кДж/кг; d_п4=8,19 г/(кг с.в.) В:t_в2=24 ℃;I_в1=45,2 кДж/кг;d_в1=8,34 г/(кг с.в.) У:t_у4=25,8 ℃;I_у4=46,4 кДж/кг;d_у4=8,37 г/(кг с.в.) После определения выше перечисленных параметров производится расчет воздухообмена по тепло- и влагоизбыткам по любой из формул: G_пр=Q_я/(c_в∙(t_у-t_пр)) (20) G_пр=Q_п/((I_у-I_пр)) (21) G_пр=W/((d_у-d_пр)) (22) где c_в – теплоемкость воздуха, равна 1,005 кДж/(кг·0С); Определяем расход приточного воздуха: Помещение 103 – Палата на 2 койки G_пр=2107/(1,005∙(25,8-21))=437 кг/ч G_пр=2460/((46,6-41,9) )=523 кг/ч G_пр=94/((8,39-8,19))=470 кг/ч Для дальнейших расчетов принимаем наибольший массовый расход и определяем объемный расход для теплого периода G_пр^тп=G_max=523 кг/ч L_пр^тп=(G_пр^тп)/ρ_пр (23) ρ_пр=353/(273+t_пр ) (24) ρ_пр=353/(273+21)=1,201 L_пр^тп=523/1,201=435 м^3/ч Помещение 203 — Палата на 2 койки G_пр=2359/(1,005∙(25,8-20,5))=443 кг/ч G_пр=2712/((46,5-41,4) )=532 кг/ч G_пр=94/((8,38-8,19))=495 кг/ч G_пр^тп=G_max=532 кг/ч ρ_пр=353/(273+20,5)=1,203 L_пр^тп=532/1,203=442 м^3/ч Помещение 123 – Палата на 4 койки G_пр=1086/(1,005∙(25,8-20,5))=907 кг/ч G_пр=5538/((46,5-41,4) )=1086 кг/ч G_пр=192/((8,38-8,19))=1011 кг/ч G_пр^тп=G_max=1086 кг/ч ρ_пр=353/(273+20,5)=1,203 L_пр^тп=1086/1,203=903 м^3/ч Помещение 226 – Палата на 4 койки G_пр=1070/(1,005∙(25,8-20,1))=923 кг/ч G_пр=5991/((46,4-40,8) )=1070 кг/ч G_пр=192/((8,37-8,19))=1067 кг/ч G_пр^тп=G_max=1070 кг/ч ρ_пр=353/(273+20,1)=1,204 L_пр^тп=1070/1,204=889 м^3/ч Рис.1 – Процессы обработки в теплый период Холодный период года Определим луч процесса Помещение 103 – Палата на 2 койки ε_х=1417/0,08=17713 Помещение 203 – Палата на 2 койки ε_х=1417/0,08=17713 Помещение 123 – Палата на 4 койки ε_х=2722/0,16=17013 Помещение 226 – Палата на 4 койки ε_х=2722/0,16=17013 Принимаем количество подаваемого воздуха в зимний период равным количеству подаваемого воздуха в летний период. Тогда температура приточного воздуха для холодного периода года будет вычисляться по формуле t_пр=t_у-(Q_я^хп)/(c∙G_пр^хп ) (25) где Q_я^хп – явные теплоизбытки помещения в зимний период, кДж/ч; G_пр^хп – количество подаваемого приточного воздуха, кг/ч. Помещение 103 – Палата на 2 койки L_пр^хп=L_пр^тп=435 м^3/ч t_у=20+1,0∙(2,55-1,5)=21,1 оС Зададимся t_пр^хп=t_в^хп-1…2=21,1-2=19,1 ℃ Тогда G_пр^хп=L_пр^хп∙ρ_пр^хп=435∙353/(273+19,1)=525 кг/ч t_пр=21,1-1201/(1,005∙525)=18,8 ℃ Помещение 203 – Палата на 2 койки L_пр^хп=L_пр^тп=442 м^3/ч t_у=20+1,0∙(2,55-1,5)=21,1 оС Зададимся t_пр^хп=t_в^хп-1…2=21,1-2=19,1 ℃ Тогда G_пр^хп=L_пр^хп∙ρ_пр^хп=442∙353/(273+19,1)=534 кг/ч t_пр=21,1-1201/(1,005∙534)=18,9 ℃ Помещение 123 – Палата на 4 койки L_пр^хп=L_пр^тп=903 м^3/ч t_у=20+1,0∙(2,55-1,5)=21,1 оС Зададимся t_пр^хп=t_в^хп-1…2=21,1-2=19,1 ℃ Тогда G_пр^хп=L_пр^хп∙ρ_пр^хп=903∙353/(273+19,1)=1091 кг/ч t_пр=21,1-2290/(1,005∙1091)=19 ℃ Помещение 226 – Палата на 4 койки L_пр^хп=L_пр^тп=889 м^3/ч t_у=20+1,0∙(2,55-1,5)=21,1 оС Зададимся t_пр^хп=t_в^хп-1…2=21,1-2=19,1 ℃ Тогда G_пр^хп=L_пр^хп∙ρ_пр^хп=889∙353/(273+19,1)=1074 кг/ч t_пр=21,1-2290/(1,005∙1074)=19 ℃ Наносим на I-d диаграмму точки В1 и Н, соответствующие расчетным параметрам внутреннего и наружного воздуха. Для построение процесса изменения состояния приточного воздуха в первом расчетном помещении проводим линию из точки В1t_в^хп=20 ℃ и φ_в^хп=45 %. По лучу процесса до пересечения с изотермой t_п^хп=18,8 ℃. Получена точка притока П, которая является точкой притока для помещения №103. Точки П остальных помещений лежат на d=const. Через них проводим лучи процесса до линии t_в=18,8 ℃, таким образом получим точки В1-4. Рис.2 – Процессы обработки в холодный период

4.4 Воздухообмен по ассимиляции тепло- и влагоизбытков помещений с использованием I-d диаграммы

Количество воздуха, удаляемого из кондиционируемого помещения, должно быть меньше количества приточного воздуха на величину подпора G_п. Подпор выполняется для предупреждения попадания внутрь через неплотности ограждающих конструкций необработанного наружного воздуха или воздуха из соседних некондиционируемых помещений. Вытяжка из кондиционируемых помещений, как правило, меньше притока на величину подпора: G_выт=G_пр-G_подп (26) G_подп=V∙k_подп∙ρ_в (27) где V – объем кондиционируемого помещения, м3; k_подп – кратность подпора для помещений с окнами на две стороны k_подп=1,5, для помещений с окнами на одну сторону k_подп=1,0. ρ_в – плотность воздуха внутри помещений, кг/м3. Объемный расход удаляемого воздуха определяется по формуле L_выт^тп=(G_выт^тп)/ρ_уд (28) где ρ_уд – плотность удаляемого воздуха, кг/м3. Теплый период Помещение 103 – Палата на 2 койки ТП: G_подп=32,64∙1,0∙353/(273+21)=39 кг/ч G_выт=523-39=484 кг/ч L_выт^тп=484/1,181=410 м^3/ч Помещение 203 – Палата на 2 койки ТП:G_подп=32,64∙1,0∙353/(273+20,5)=39,3 кг/ч G_выт=532-39,3=493 кг/ч L_выт^тп=493/1,181=417 м^3/ч Помещение 123 – Палата на 4 койки ТП: G_подп=58,65∙1,0∙353/(273+20,5)=71 кг/ч G_выт=1086-71=1015 кг/ч L_выт^тп=1015/1,181=859 м^3/ч Помещение 226 – Палата на 4 койки ТП: G_подп=58,65∙1,0∙353/(273+20,1)=71 кг/ч G_выт=1070-71=999 кг/ч L_выт^тп=999/1,181=846 м^3/ч Холодный период Помещение 103 – Палата на 2 койки ХП: G_подп=32,64∙1,0∙353/(273+18,8)=39,5 кг/ч G_выт=526-39,5=487 кг/ч L_выт^хп=487/1,2=406 м^3/ч Помещение 203 – Палата на 2 койки ХП: G_подп=32,64∙1,0∙353/(273+18,9)=39,5 кг/ч G_выт=534-39,5=495 кг/ч L_выт^хп=495/1,2=413 м^3/ч Помещение 123 – Палата на 4 койки ХП: G_подп=58,65∙1,0∙353/(273+19)=71 кг/ч G_выт=1092-71=1021 кг/ч L_выт^хп=1021/1,2=851 м^3/ч Помещение 226 – Палата на 4 койки ХП: G_подп=58,65∙1,0∙353/(273+19,1)=71 кг/ч G_выт=1075-71=1004 кг/ч L_выт^хп=1004/1,2=837 м^3/ч Таблица 4 – Воздушный баланс помещений

5. ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ

5.1 Выбор воздухоприемных и воздухораздающих устройств

Наиболее традиционной схемой организации воздухообмена при проектировании систем вентиляции и СКВ для общественных зданий является схема «сверху вверх» — перемешивание воздуха по высоте помещения. Подача приточного воздуха осуществляется сверху вниз наклонными струями через боковые настенные воздухораспределители, а удаление его происходит в верхней зоне помещения. В качестве воздухораспределительных устройств применяем решетки производства компании «Арктос». Подбор осуществляем по [5]. Требуемая площадь сечения воздуховодов и решеток определяется по формуле F=L/(3600∙v) (29) Таблица 5 – Подбор вытяжных и приточных решеток

5.2 Расчет приточных струй

В общественных зданиях с большим количеством людей наибольшие тепловые избытки имеют место в теплый период года, при параметрах Б, поэтому расчет воздухораспределения обычно производится для теплого периода года. В качестве расчетного помещения принимаем помещение 226 (палата на 4 койки). Расчет ведем в соответствии с главой 6.1 [6]. Рис. 3 – Схема распределения воздуха Размеры помещения: ширина a=5,6 м, длина b=3,6 м, высота h=2,55 м. Температура внутреннего воздуха t_в^тп=24 ℃, температура приточного воздуха t_п^тп=20,1 ℃. Расход приточного воздуха L_пр^тп=889 м^3/ч. 1) По каталогу [5] выбираем ВР типа АМН-К, однорядные решетки с поворотными регулируемыми жалюзи, угол наклона жалюзи α_1=45°, с регуляторами расхода. При допустимом по нормам уровне шуба 20 дБ принимаем ВР с расходом воздуха L_o=225 м^3/ч. 2) Определяем общее количество воздухоприточных устройств N=(L_пр^тп)/L_o (30) N=889/225=3,95 шт (принимаем 4 шт.) 3) Находим расчетную длину струи по формуле x_р=(h_о-h_(о.з))/(sin⁡(0,6α)) (31) где h_(о.з) – высота обслуживаемой зоны, м; h_о – высота установки ВР, м. x_р=(2,5-1,5)/(sin⁡(0,6α))=2,22 м 4) Расстояние по горизонтали от истечения до места внедрения струи в обслуживаемую зону x_в=(0,3…0,7)∙a (32) x_в=0,5∙5,6=2,8 м 5) Из каталога [5] при α_1=45° находим m=4,1 и n=3,4 ВР АМН-К 300х200 мм, F_0=0,05 м^2 при V_x=0,2 м/с-x=5м, V_0=889/(3600∙4∙0,05)=1,23 м/с 6) Избыточная температура воздуха в приточной струе 〖∆t〗_о=t_в^тп-t_п^тп 〖∆t〗_о=24-20,1=3,9 ℃ 7) Геометрическая характеристика приточной струи H=(5,45∙m∙V_0∙∜(F_0 ))/√(n∙〖∆t〗_0 ) (33) H=(5,45∙4,1∙1,23∙∜0,05)/√(3,4∙3,9)=3,58 8) Коэффициент стеснения определяем по табл. 6.1 [6].K_с=0,8. 9) Коэффициент неизотермичности рассчитываем по формуле K_н=cos⁡(0,6α)∙√(〖cos〗^2 (0,6α)+〖[si n⁡(0,6α)+〖(x_в/(H∙cos⁡(0,6α)))〗^2]〗^2 ) (34) K_н=cos⁡(0,6∙45)∙√(〖cos〗^2 (0,6∙45)+[si n⁡(0,6∙45)+(2,8/(3,58∙cos⁡(0,6∙45) ))^2 ]^2 )=1,34 10) Максимальные параметры воздуха на основном участке V_x^max=(m∙V_0∙√(F_0 ))/x∙K_с∙K_в∙K_н≤K_п∙V_норм (35) V_x^max=(4,1∙1,23∙√0,05)/5∙0,8∙0,8∙1,34=0,194 м/с≤1,2∙0,2=0,24 м/с 〖∆t〗_x^max=(n∙〖∆t〗_0∙√(F_0 ))/x∙K_в/(K_с∙K_н )≤〖∆t〗_норм (36) 〖∆t〗_x^max=(3,4∙3∙√0,05)/5,0∙0,8/(0,8∙1,34)=0,44℃≤〖∆t〗_норм=1°С Таким образом, подобранные ВР с регуляторами расхода воздуха типа АМН-К-однорядные решетки с поворотными регулируемыми жалюзи и углом наклона 450 в количестве 4 шт. будут обеспечивать допустимые параметры воздуха в рабочей зоне помещения.

6. ВЫБОР ЦЕНТРАЛЬНОГО КОНДИЦИОНЕРА И ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ

После составления технологической схемы обработки воздуха в центральном кондиционере необходимо выбрать его типоразмер, рассчитать и подобрать функциональные блоки, скомпоновать его из отдельных блоков в последовательности, соответствующей технологической схеме обработки воздуха.

6.1 Процессы обработки приточного воздуха

На I-d диаграмме видно, что для получения параметров приточного воздуха следует: в теплый период наружный воздух осушить и охладить; в холодный период нагреть и увлажнить. В теплый период года наружный воздух с параметрами, соответствующими точке Н, всасывается вентилятором кондиционера, очищается в фильтре, охлаждается и осушается в оросительной камере до параметров, характеризуемых точкой О. Затем воздух подогревается в вентиляторе и воздуховодах до параметров точки П` и поступает в зональные подогреватели. В холодный период года при расчетных условиях наружный воздух (точка Н) подогревается калориферами первого подогрева до параметров точки К, затем увлажняется в оросительной камере до параметром точки О. Нагревшись на 1,5 0С в вентиляторе и воздуховодах (точка П`) он поступает в зональные доводчики, где догревается до температуры, требуемой для каждой отдельной зоны. Таблица 6 – Параметры характерных точек процессов обработки Определяем графически конечную температуру воды t_wк^ТП=9,6 ℃; t_wк^ХП=7,9 ℃ Рассчитываем нагрузки на секции: — теплопроизводительность калориферной секции I подогрева Q_I=ΣG_пр^хп∙c∙(t_к-t_н )=9670∙1,005∙(24,7-(-36))=589904 кДж/ч=163862 Вт=163,862 кВт — теплопроизводительность зональных подогревателей Помещение 103 – Палата на 2 койки Q_(д(1))^тп=G_(пр (1))^тп∙c∙(t_п1-t_(п`) )=523∙1,005∙(21-14,2)=3574 кДж/ч=993 Вт Q_(д(1))^хп=G_(пр (1))^хп∙c∙(t_п-t_(п`) )=525∙1,005∙(18,8-9,8)=4749 кДж/ч=1319 Вт Помещение 203 – Палата на 2 койки Q_(д(2))^тп=G_(пр (2))^тп∙c∙(t_п2-t_(п`) )=532∙1,005∙(20,5-14,2)=3368 кДж/ч=936 Вт Q_(д(2))^хп=G_(пр (2))^хп∙c∙(t_п2-t_(п`) )=534∙1,005∙(18,9-9,8)=4884 кДж/ч=1357 Вт Помещение 123 – Палата на 4 койки Q_(д(3))^тп=G_(пр (3))^тп∙c∙(t_п3-t_(п`) )=1086∙1,005∙(20,5-14,2)=6876 кДж/ч=1910 Вт Q_(д(3))^хп=G_(пр (3))^хп∙c∙(t_п3-t_(п`) )=1091∙1,005∙(19,1-9,8)=10197 кДж/ч=2833 Вт Помещение 226 – Палата на 4 койки Q_(д(4))^тп=G_(пр (4))^тп∙c∙(t_п4-t_(п`) )=1070∙1,005∙(20,1-14,2)=6345 кДж/ч=1762 Вт Q_(д(4))^хп=G_(пр (4))^хп∙c∙(t_п4-t_(п`) )=1074∙1,005∙(19-9,8)=9930 кДж/ч=2758 Вт — холодопроизводительность оросительной камеры в теплый период (и производительность холодильной установки) Q_х=G_пр^тп∙(I_н-I_o )=9632∙(52,3-33,4)=182045 кДж/ч=50568 Вт=50,568 кВт 6.2 Выбор типоразмера кондиционера Кондиционер подбираем по производительности, с учетом запаса по формуле L=1,1∙ΣL_п (37) L=1,1∙8005=8806 м^3/ч Принимаем кондиционер центральный, КТЦ3-10 по [7]. Рисунок 4– Центральный кондиционер КТЦ3-10

8.2 Расчет оросительной камеры

Целью расчета оросительной камеры является выбор типа камеры и определение режимных параметров (расхода и давления воды перед форсунками, температуры воды на выходе из камеры). Теплый период 1) Объемная и массовая производительность оросительной камеры определена ранее и составит соответственно G=9632 кг/ч и L=8005 м^3/ч; В соответствии с прил. 30[11] принимаем оросительную камеру типа ОКФ3-10, исполнение 1, общее число форсунок n_ф=18 шт. 2) Определяем коэффициент адиабатной эффективности процесса по формуле E_a=(I_1-I_2)/(I_1-I_пр ) (45) где I_1,I_2 – энтальпии воздуха на входе и выходе из камеры орошения соответственно, кДж/кг; I_пр – энтальпии предельного состояния воздуха на I-d диаграмме, определяется графически как точка пересечения луча процесса обработки воздуха в камере орошения с линией φ=100%. E_a=( 52,3-33,4)/(52,3-28,3)=0,79 3) Вычисляют коэффициент орошения μ по формуле μ=[((ln 1/(1-E_a )-0,15))/A_1 ]^(1/α_1 ) (46) где A_1,α_1 – коэффициенты, определяемые по табл. 3.7[8]. μ=[((ln 1/(1-0,79)-0,15))/0,503]^(1/1,91)=1,716 4) Определяем приведенный коэффициент энтальпийной эффективности процесса по формуле (42), определив предварительно вспомогательный коэффициент Ф, по формуле Ф=(1+0,725/μ)∙(1+β_1∙〖(-ln⁡(1-E_a ))〗^(-0,858)) (47) E_п=(1-e(Ф ln⁡(1-E_a )))/Ф (48) Ф=(1+0,725/1,716)∙(1+0,387(-ln⁡(1-0,79) )^(-0,858) )=1,798 E_п=(1-e(1,798∙ln⁡(1-0,923)))/1,798=0,523 5) Определяем относительный перепад температур воздуха по формуле Θ=0,33∙c_w∙μ∙(1/E_п -1/E_a ) (49) Θ=0,33∙4,19∙1,716∙(1/0,523-1/0,79)=1,533 6) Вычислим начальную температуру воды на входе в камеру по формуле t_w1=t_(в пр)-(Θ∙(I_1-I_2))/(c_w∙μ) (50) где t_(в пр) – предельная температура воздуха, 0С, определяется графически на I-d диаграмме как температура точки пересечения луча процесса камеры орошения с линией φ=100%; c_w – теплоемкость воды, кДж/кг·0С. t_w1=9,6-(1,533∙(52,3-33,4))/(4,19∙1,716)=5,57 ℃ 7) Определим температуру воды на выходе из камеры орошения по формуле t_w2=t_w1+((I_1-I_2))/(c_w∙μ) (51) t_w2=5,57+((52,3-33,4))/(4,19∙1,716)=8,20 ℃ 8) Расход разбрызгиваемой воды в соответствии с формулой G_w=μ∙G_тп (52) G_w=1,716∙9632=16529 кг/ч 9) Вычисляем производительность форсунки по формуле g_ф=G_w/n_ф (53) где n_ф – общее число форсунок в ОКФ. g_ф=16529/18=918 кг/ч 10) Необходимое давление воды перед форсункой, находим по формуле 〖∆P〗_ф=〖(g_ф/93,4)〗^(1/0,49) (54) 〖∆P〗_ф=〖(918/93,4)〗^(1/0,49)=106 кПа Устойчивая работа форсунки соответствует диапазону 20кПа≤〖∆P〗_ф≤300 кПа. Т.к. полученное значение попадает в заданный диапазон, оросительная камера подобрана верно. 11) Расход холодной воды от холодильной станции, кг/ч, определяют по уравнению G_w=Q_хол/(c_w∙(t_w2-t_w1)) (55) G_w=50568/(4,19∙(8,20-5,57))=4589 кг/ч Холодный период года 12) Определяем коэффициент эффективности теплообмена E_a=(24,7-8,3)/(24,7-7,9)=0,976 13) Вычисляем коэффициент орошения μ=[((ln 1/(1-0,976)-0,15))/0,503]^(1/1,91)=2,797 14) Расход разбрызгиваемой воды G_w=2,797∙9670=27047 кг/ч 15) Вычисляем производительность форсунки g_ф=27047/18=1503 кг/ч 16) Определим по формуле (48) необходимое давление воды перед форсункой 〖∆P〗_ф=〖(1503/93,4)〗^(1/0,49)=290 кПа 17) Вычислим расход испаряющейся воды при адиабатическом увлажнении воздуха в ОКФ W_исп=G_хп∙(d_o-d_к)∙〖10〗^(-3) (56) W_исп=9670∙(6,44-0,01)∙〖10〗^(-3)=62,17 кг/ч 18) По рассчитанной ранее холодопроизводительности Q_х=50568 кДж/ч, по данным приложения 29 [12] подбираем холодильную машину ХМ-ФФУ-80 с испарителем марки ИТР-70-50 и компрессором ФФУ-80.

8.3 Расчет калориферной секции I подогрева (холодный период)

Предназначены для нагревания воздуха в секциях первого и второго подогрева и представляют собой многорядный пучок медных трубок, оребренных гофрированными пластинами из алюминиевой фольги и заключенных в каркас из оцинкованной стали. Подвод теплоносителя (воды осуществляется) к нижнему патрубку теплообменника. Рекомендуемый диапазон скоростей в трубках хода 0,5-2,0 м/с. В качестве исходных данных для расчета воздухонагревателя принимаются расход воздуха G_в=9026 кг/ч, типоразмер КЦКП-10, начальная t_н и конечная t_к температура обрабатываемого воздуха и теплоносителя. Воздухонагреватель первого подогрева ВН1: 1. Определяем действительную массовую скорость воздуха ρv,кг/(м^2∙с) ρv=G_в/F_фр (50) где G_в – массовый расход воздуха через воздухонагреватель, кг/с; F_фр –площадь фронтального сечения воздухонагревателя, м2. ρv=9670/(0,927∙3600)=2,9 кг/(м^2∙с) 2. Находим тепловую мощность воздухонагревателя Q_т,кВт Q_т=G_в∙c_в∙(t_к-t_н) (51) где c_в – массовая теплоемкость воздуха, принимаемая равной 1 кДж/(кг·ºС); t_к,t_н – конечная и начальная температура обрабатываемого воздуха, ºС; Q_т=9670/3600∙1,005∙(24,7-(-36))=163,862 кВт 3. Вычисляем массовый расход теплоносителя G_wт,кг/с G_wт=Q_т/(c_w∙(t_wк-t_wн)) (52) где t_wк,t_wн – температура теплоносителя на входе и выходе из воздухонагревателя, 0С; c_w – массовая теплоемкость воды c_w=4,2 кДж/(кг∙℃). G_wт=163,862/(4,2∙(110-70))=0,97 кг/ч 4. Зададимся скоростью движения теплоносителя в трубках хода w=1,2 м/с, а также числом рядов трубок z=3 и шагом пластин s=2,5 мм и определим величину коэффициента теплопередачи K,Вт/(м^2∙с): K=A∙〖(ρv)〗^0.37∙w^0.18 (53) где A – коэффициент, учитывающий конструктивные характеристики теплообменников, A=20,94; w – скорость движения теплоносителя, м/с. K=20,94∙〖2,9〗^0.37∙〖1,2〗^0.18=33 Вт/(м^2∙с) 5. Вычисляем необходимую площадь поверхности теплообмена F_у^`,м^2 F_у^`=Q_т/(K∙(t_ср-(t_н+t_к)∙0,5)) (54) где t_ср – средняя температура теплоносителя, 0С; t_ср=(110+70)/2=90 ℃ F_у^`=163862/(36,4∙(90-(36+24,7)∙0,5))=51,94 м^2 6. Выбираем воздухонагреватель сF_у=56,1с шагом пластин s=2,5 и количеством трубок z=3. 7. Находим величину избыточного теплового потока Q_изб,% Q_изб=(F_у∙K∙(t_ср-(t_н-t_к )∙0,5)-Q_т)/Q_т (55) Q_изб=(56,1∙33∙(90-(-36+24,7)∙0,5)-163862)/163862∙100%=7,99% Исходя из расчета можно сделать вывод, что площадь минимальной из возможно рекомендуемых секций воздухонагревателя будет эффективно использована и не приведет к перерасходу энергии. 8. Определяем аэродинамическое сопротивление воздухонагревателя 〖∆P〗_в,Па: 〖∆P〗_в=Б∙〖(ρv)〗^m (56) 〖∆P〗_в=6,044∙(2,9)^1,66=35,3 Па 9. Находим гидравлическое сопротивление воздухонагревателя 〖∆P〗_w, Па: 〖∆P〗_w=3,6∙w^1,69 (57) 〖∆P〗_w=3,6∙〖1,2〗^1,69=4,88 Па

8.4Выбор зональных доводчиков

Для помещения 226 (палата на 4 койки) начальная температура воздуха составит t_(п`)=9,8 ℃, конечная температура нагреваемого воздуха t_п=19 ℃. Количество нагреваемого воздуха G_(пр )^тп=1074 кг/ч. Параметры теплоносителя (воды) – 40-20 ℃. Подбираем калорифер ВНВ 113-201-01 У3. Технические характеристики калорифера определяем по данным [16]. — общее живое сечение для прохода воздуха f_в=0,197 м^2 — площадь поверхности нагрева F_1=6,4 м^2 — живое сечение для прохода теплоносителя составит f_т=0,00048 м^2 1) Определяем массовую скорость воздуха ρv=1074/(3600∙0,197)=1,5 кг/(м^2 с) 2) Расход тепла на подогрев приточного воздуха определен ранее Q_(д(1))^хп=G_(пр (1))^хп∙c∙(t_п-t_(п`) )=1074∙1,005∙(19-9,8)=9930 кДж/ч=2759 Вт 3) Определяем расход горячей воды по формуле G_w=(3,6∙2759)/(4,19∙(40-20))=118 кг/ч 4) Определяется скорость воды в трубках калорифера w=118/(1000∙0,00043∙3600)=0,068 м/с 5) Определяем коэффициент теплопередачи K=33,3∙〖1,5〗^0,383∙〖0,07〗^0,175=24,42 Вт/(м^2∙℃) 6) Вычислим среднюю разность температур между теплоносителями по формуле 〖∆t〗_ср=(40+20)/2-(9,8+19)/2=15,6 ℃ 7) Определяем требуемую поверхность нагрева калориферную секции F_тр=9930/(24,42∙15,6)=6,2 м^2 8) Определяем запас поверхности нагрева калориферной секции (6,4-6,2)/6,4∙100%=3%<10% 9) Аэродинамическое сопротивление калорифера p_a=4,23∙(1,5)^1,832=9 Па

7. КОМПОНОВКА СИСТЕМ

Система кондиционирования П1 подает воздух в помещения 103, 106, 123, 120, 203, 204, 207, 211, 220, 223, 226. Количество воздуха, подаваемое этой системой составляет 8005 м3/ч. Для обработки воздуха принимаем центральный кондиционер КТЦЗ-10 м3/ч. Центральный кондиционер размещаем в подвале. Центральный кондиционер устанавливаем в подвале. Забор наружного воздуха осуществляется при помощи приставной воздухозаборной шахты с жалюзийными решетками. Согласно требованиям к вентиляционным системам, расстояние от поверхности земли до низа воздухозаборной жалюзийной решетки составляет 2 м. Для поддержания в кондиционируемых помещениях постоянной заданной температуры внутреннего воздуха на воздуховодах перед кондиционируемыми помещениями устанавливаем калориферы (зональные доводчики), связанные автоматикой с датчиками температуры, находящимися в этих помещениях. Вытяжка из помещений осуществляется через решетки из которых воздух поступает в индивидуальных вытяжных каналов которые объединяются на чердаке в единую систему. Часть воздуха из этих помещений забирается на рециркуляцию, а часть удаляется через шахты. В подвале устанавливаем металлические воздуховоды. На этажах запроектированы приставные каналы из шлакобетонных плит и металлические воздуховоды из листовой оцинкованной стали. Организуется три вытяжных вентиляционная системы с механическим побуждением движения воздуха: система В-1 – расчетные помещения 103, 203, 106, 206; система В-2 – расчетные помещения 207, 211; система В-3 – расчетные помещения 123, 120, 223, 226, 220.

8. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ

Аэродинамический расчет осуществляют с целью подбора размеров поперечного сечения воздуховодов, определения потерь напора и увязки ответвлений системы. Для выполнения аэродинамического расчета необходимо выбрать магистраль. Магистраль – сеть расчетных участков, которые соединяют приточную камеру с наиболее отдаленным от нее воздухораспределителем. При равном отдалении нескольких воздухораспределителей от приточной камеры выбирают наиболее нагруженная сеть участков. Общие потери давления в сети воздуховодов определяем по методу удельных потерь давления Δp, Па,по формуле: Δp=R∙l∙n+Z(58) где R – удельные потери давления, Па/м l – длина участка, м n – поправочный коэффициент, учитывающий шероховатость Z – потери давления на местные сопротивления на участке, Па, определяемые по формуле: Z=∑▒ξ∙P_д(59) где ∑▒ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке P_д – динамическое давление на участке, Па Расчет ответвлений от магистрали выполняют по известным давлениям в узлах магистрали (тройниках, крестовинах) и известным расходам воздуха. Цель расчета состоит в подборе сечений воздуховодов ответвления, и уточнение фактических скоростей воздуха. При этом потери давления в ответвлении должны быть равны давлению в узле (где ответвление присоединяется к магистрали), допустимым считается отклонение до 15%. Давление в узле присоединения ответвления определяется по результатам расчета магистрали, и равно сумме потерь давления на участках от начала магистрали до рассматриваемого узла. Если не удается увязать потери путем подбора диаметров воздуховодов на ответвлении, необходимо предусмотреть дополнительные местные сопротивления в виде дросселирующих устройств. Выполняем увязку ответвлений, исходя из условия: |〖Δp〗_м-〖Δp〗_отв |/〖Δp〗_м ∙100≤15% (60) Для уравнивания расчетных потерь давления Δpм и Δpотв на ответвлении устанавливается диафрагма, сопротивление которой находится по формуле: 〖Δp〗_д=〖Δp〗_м-〖Δp〗_отв(61) Размеры отверстия диафрагмы выбираем по таблице 4.57 [10], в зависимости от размеров сечения ответвления и коэффициента местного сопротивления диафрагмы ζд, найденного по формуле: ζ_д=〖Δp〗_д/P_д ,(62) где 〖Δp〗_д – потери давления в диафрагме, Па P_д – динамическое давление в ответвлении, Па

8.1 Аэродинамический расчет системы П1

Расчет участка 1-2 представлен ниже. Так как в помещении 203расположен воздуховод постоянного сечения имеет боковые отверстия с решетками, то скорость внутри воздуховода по мере выхода через отверстие (к торцу канала) будет падать, а давление на стенки расти. Статическое давление будет увеличиваться. Вследствие увеличения P_ст скорости истечения из отверстий возникают разные. Так как воздух всеми отверстиями раздается в одно и то же помещение, допустим неравномерную раздачу, обеспечив лишь требуемый суммарный расход. Скорость в конечном сечении воздуховода v_к=L_о/(3600∙f) (63) v_к=110,5/(3600∙0,055)=0,56 м/с Скорость в начальном сечении воздуховода v_н=442/(3600∙0,055)=2,23 м/с Средние удельные потери давления на трение R_ср=(R_к+R_н)/2 (64) R_ср=(0,32+0,03)/2=0,18 Па/м Сопротивление расщепления потоков (тройников) при движении воздуха к последнему по ходу выхода из отверстия Z_тр=1/(3∙n)∙〖(v_н-v_к)〗^2∙ρ/2 (65) Z_тр=1/(3∙4)∙(2,23-0,56)^2∙1,2/2=0,14 Па Коэффициент сопротивления решетки Z_р=(1+ξ_р)∙(v_реш^2∙ρ)/2 (66) Z_р=(1+3,3)∙(〖1,23〗^2∙1,2)/2=3,9 Па P_1=R_ср∙l_1+Z_тр+Z_р (67) P_(1-2)=0,14∙3,3+0,14+3,9=4,5 Па Таблица 6 – Местные сопротивления сети воздуховодов П1 Находим невязку с ответвлением 13-4 (25,7-24,3)/25,7∙100%=5,44%<15%. На участке установка диафрагмы не требуется

8.2 Аэродинамический расчет системы В3

Расчет ведем аналогично пункту 8.1. Таблица 8 – Местные сопротивления сети воздуховодов В3  

9. ВЫБОР ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

9.1 Система П1

Выбор вентагрегата для системы П1 осуществляется по известному расходу L=8005 м^3/ч и потерям давления, определяемым по формуле 〖∆P〗_К1=1,1∙〖∆P〗_маг+〖∆P〗_оборуд (68) где 〖∆P〗_маг – потери давления в магистрали системы, Па; 〖∆P〗_оборуд – потери давления в секциях кондиционера, Па. 〖∆P〗_оборуд=〖∆P〗_кал+〖∆P〗_ф+〖∆P〗_(пр.клапан)+〖∆P〗_(пр.блок)+〖∆P〗_(кам.ор)+〖∆P〗_(з.д) (69) где 〖∆P〗_калориф – потери давления в калорифере, Па; 〖∆P〗_фильтр – потери давления в фильтре, Па; 〖∆P〗_(пр.клапан) – потери давления в приемном клапане, Па; 〖∆P〗_(пр.блок) – потери давления в приемном блоке, Па; 〖∆P〗_(кам.орошения) – потери давления в камере орошения, Па; 〖∆P〗_(з.д) – потери давления в зональном доводчике, Па. 〖∆P〗_оборуд=35,3+100+25+75+9=244 Па 〖∆P〗_К1=1,1∙103,2+244=358 Па Принимаем вентилятор ВЦ 4-75 №6,30,95 Dс электродвигателем 4А80 B6. Мощность двигателя N=1,1 кВт Частота вращения вентилятора n=935 об/мин КПД η=0,78 Масса вентилятора с двигателем 161 кг.

9.2 Система В1

L=4256 м^3/ч 〖∆P〗_В1=1,1∙31,4=35 Па Принимаем вентилятор ВЦ 4-75 №5 с электродвигателем 4А71В6 Мощность двигателя N=0,37 кВт Частота вращения вентилятора n=900 об/мин КПД η=0,81 Масса вентилятора с двигателем 91,1 кг.

10. СХЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Задачей системы автоматического регулирования является поддержание параметров внутреннего воздуха в заданных интервалах при любых изменениях параметров наружного и внутреннего воздуха. В курсовом проекте для регулирования температуры применяем качественное регулирование, т.е. при изменении теплоизбытков в помещении нужно так изменить параметры приточного воздуха при Gпр=const, чтобы температура воздуха в помещении осталась постоянной. t_пр=t_в-Q_я/(c∙G_пр ),при t_в=const,G_пр=const,Q_я≠const,t_пр≠const В многозональной СКВ изменение tпр достигается изменением теплоотдачи нагревателей. Автоматически это осуществляется путем воздействия датчиков температуры в помещениях (T1, Т2…T6), настроенного на tв. Датчики температуры регулируют теплоотдачу калориферов, установленных в подвале в воздуховодах. Он воздействуют на исполнительный механизм, установленный на регулирующей арматуре (М1, М2…М6) , регулируя количество передаваемой теплоты. Для регулирования влажности воздуха внутри помещения применяется регулирование камерой орошения, когда наружный воздух доводится до параметров, близких к температуре точки росы приточного воздуха, т.е применяется регулирование «по температуре точки росы приточного воздуха». В помещениях влажность задана определенным интервалом, а влагоизбытки с течением времени изменяются на очень незначительную величину и при регулировании принимается что d_в=const, W=const, а количество приточного воздуха является постоянной величиной G_пр=const. d_пр=d_в-W/G_пр ,при d_в=const,G_пр=const,W=const,φ_взадана интервалом, то имеем для приточного воздуха d_пр=const и постоянная точка росы, а значит постоянное положение точки О, характеризующей состояние воздуха после камеры орошения (φ_о=95%,d_о=d_пр). Для обеспечения постоянства точки О в теплый период за камерой орошения устанавливается датчик Т7, который настроен на температуру 11,1 0С и воздействует на исполнительный механизм М7, установленный на смеситель воды, подаваемой в форсуночную камеру. Смеситель, меняя соотношение количеств воды, прошедшей холодильную установку t_wк=9,6 ℃, и воды, взятой из поддона, изменяет температуру воды соответственно возникшим условиям. Температура конечной воды в теплый период года при разных положениях точки Н будет различной. Для обеспечения постоянства точки О в холодный период датчик Т8, настроен на t_wк=7,9℃, устанавливается в поддоне камеры орошения, т.к. в камере орошения в холодный период года применяется адиабатный процесс обработки воздуха, при котором процесс идет по прямой I_о^х=const. Датчик Т8 управляет исполнительным механизмом М8, который устанавливается на регулирующей арматуре, установленной на подающем трубопроводе теплоснабжения калорифера первого подогрева, чтобы не происходило перегрева выше температуры по мокрому термометру, и точки К после калорифера первого подогрева лежали на адиабате I_о^х=const. Для отключения калорифера первого подогрева в холодный период года используется механизм М9. В случае смещения наружной точки Н в область выше адиабаты I_о^х=const управляющий датчик Т9 на улице, настроенный на температуру t_wk=7,9 ℃ по мокрому термометру, подаст сигнал на отключение калорифера. Для включения холодильной машины в теплый период используется исполнительный механизм М10. В случае смещения наружной точки Н в область выше температуры t_wk=9,6 ℃ по мокрому термометру, управляющий датчик Т10 на улице, настроенный на данную температуру, подаст сигнал на включение холодильной установки. Рис. 8 — Зона расчетных параметров наружного воздуха для автоматического регулирования

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения курсового проекта была запроектирована система кондиционирования амбулатория на базе центрального кондиционера КИЦ3-10 с зональными доводчиками. Были выполнены расчеты теплопоступлений, построения процессов на ID-диаграмме. Выполнен подбор оборудования для обработки воздуха. Разработаны графические материалы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование, Москва, Госстрой, 2003. – 49с. 2. ГОСТ 30494 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещении, Москва, Госстрой, 1999. – 7с. 3. СНиП 23-01-99 Строительная климатологи, Москва, Госстрой, 1999. – 67с. 4. Методические указания к курсовому проекту «Вентиляция». Рожков В.Ф. Тула 2012 г. 5. Воздухораспределители компании «Арктос», указания по расчету и практическому применению, 2008. 6. ЮрмановБ. Н., ИвановаЮ. В. Кондиционирование воздуха общественных зданий: учеб. пособие. –СПб.: СПбГАСУ, 2009. – 123 с. 7. Каталог центральных кондиционеров «Интеркондиционер». 8. Шиляев, М.И. Типовые примеры расчета систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха: учебное пособие / М.И. Шиляев, Е.М. Хромова, Ю.Н. Дорошенко. – Томск : Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2012. – 288 с. – ISBN 978-5-93057-478-4. 9. Кондиционирование воздуха. Пеклов А.А. Степанова Т.А. Киев, изд. объединение «Вища школа», 1978, 328с. 10. Внутренние санитарно-технические устройства. В 2-х ч. Под ред. И.Г. Староверова. Изд. 2-е, перераб. и доп. Ч. 2. Вентиляция и кондиционирование воздуха. М., Стройиздат, 1977 – 502 с. 11. Отопление и вентиляция жилых и гражданских зданий: Проектирование: Справочник/ Г.В. Русланов, М.Я. Розкин, Э.Л. Ямпольский. – Киев: «Будівельник», 1983. – 272 с. 12. Белова Е.М. Центральные системы кондиционирования воздуха в зданиях. – М.: Евроклимат, 2006. – 640 с. 13. Ананьев В. А. Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика. – М.: Евроклимат, 2003. – 414 с. 14. Справочник по теплоснабжению и вентиляции (издание 4-е). Книга 2-я. Р.В. Щекин, С.М. Кореневский, Г.Е. Бем, Ф.И. Скороходько, Е.І. Чечик, Г.Д. Соболевский, В.А. Мельник, О.С. Кореневская. Киев, «Будівельник», 1976. – 352 с. 15. Автоматика и автоматизация систем теплогазоснабжения и вентиляции: Учеб.для вызов/ А.А. Калмаков, Ю.Я. Кувшинов, С.С. Романова, М.: Стройиздат, 1976. – 479 с.

---

1 2