ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ

Процесс подготовки воздуха перед подачей его в кондиционируемое помещение представляет собой совокупность технологических операций и называется технологией кондициониро­вания воздуха. Технология тепло- влажностной обработки кондицио­нируемого воздуха определяется начальными параметрами воздуха, подаваемого в кондиционер, и требуемыми (задаваемыми) параметра­ми воздуха в помещении.

Для выбора способов обработки воздуха строят d-h диаграмму, поз­воляющую при определенных исходных данных найти такую техноло­гию, которая обеспечит получение заданных параметров воздуха в обс­луживаемом помещении при минимальных расходах энергии, воды, воздуха и т. д. Такая схема обработки воздуха называется термодина­мической моделью системы кондиционирования воздуха (ТДМ).

Параметры наружного воздуха, подаваемого в кондиционер для последующей обработки, изменяются в течение года и суток в боль­шом диапазоне. Поэтому можно говорить о наружном воздухе как о многомерной функции Хн = хн(т). Соответственно совокупность па­раметров приточного воздуха есть многомерная функция Хпр = хпр(т), а в обслуживаемом помещении Хпом = хпом(т) (параметры в рабочей зоне).

Математически технологический процесс может быть представлен аналитическим или графическим описанием движения многомерной функции Хн к Хпр и далее к Хпом.

Отметим, что под переменным состоянием системы х(т) понима­ются обобщенные показатели системы в различных точках простран­ства и в различные моменты времени.

Термодинамическую модель движения функции Хн к Хпом строят на d-h диаграмме, а затем определяют алгоритм обработки воздуха, необходимое оборудование и способ автоматического регулирования параметров воздуха.

Построение ТДМ начинают с нанесения на d-h диаграмму состоя­ния наружного воздуха данного географического пункта. Расчетная область возможных состояний наружного воздуха принимается по СНиП 2.04.05-91 (параметры Б).

Верхней границей является изотерма tR и изоэнтальпа hR (предель­ные параметры теплого периода года). Нижней границей является изотерма 4м и изоэнтальпа К>м (предельные параметры холодного и переходных периодов года). Предельные значения относительной влажности наружного воздуха принимаются по результатам метеоро­логических наблюдений. При отсутствии данных принимают диапа­зон от 20 % до 100 %.

Таким образом, многомерная функция возможных параметров наружного воздуха заключена в многоугольнике abcdefg (рис. 1.1).

Затем наносят на d-h диаграмму требуемое (расчетное) значение состояния воздуха в помещении или в рабочей зоне.

Это может быть точка (прецизионное кондиционирование) или рабочая зона Р1Р2Р3Р4 (комфортное кондиционирование).

Далее определяют угловой коэффициент изменения параметров воздуха в помещении є и проводят линии процесса через граничные точки рабочей зоны. При отсутствии данных о тепловлажностном процессе в помещении ориентировочно є можно принять (в кДж/кг):

• предприятия торговли и общественного питания 8 500-10 000

• зрительные залы 8 500-10 000

• квартиры 15 000-17 000

• офисные помещения 17 000-20 000

Рис. 1.1. Изображение на d-h диаграмме параметров воздуха при кондиционировании

После этого строят зону параметров приточного воздуха. Для это­го на линиях є, проведенных из граничных точек зоны Р1Р2Р3Р4, откладывают отрезки, соответствующие расчетному перепаду темпе­ратур:

At = t — t (1.1)

»пом ьпр> v ‘

Где tпр — расчетная температура приточного воздуха.

Решение задачи сводится к переводу параметров воздуха из мно­гомерной функции Хн к функции Хпом.

Величину At принимают по нормам или рассчитывают, исходя из параметров системы холодоснабжения.

Допустимый перепад температур удаляемого и приточного возду­ха (At) для производственных помещений составляет 6-9 °С, торго­вых залов — 4-10 °С, а при высоте помещения более 3 м — 12-14 °С. В общем случае параметры удаляемого из помещения воздуха отли­чаются от параметров воздуха в рабочей зоне. Разница между ними зависит от способа подачи воздуха в помещение, высоты помещения, кратности воздухообмена и других факторов.

Зоны П, Р и У (приточная, рабочая, удаляемая) на d-h диаграмме имеют одинаковую форму и расположены вдоль линии є на расстоя­ниях, соответствующих разностям температур At1= ^ом — t^ и At2 = t^

^ом.

Соотношение между 4ом и tуд оценивается коэффициентом

Т — ^ПОМ~ ^пр _ ^пом~ Кр (12)

‘ t — t h — h

‘уд np "уд "пр

Таким образом, процесс кондиционирования воздуха сводится к приведению множества параметров наружного воздуха (многоу­гольник abcdef) к множеству параметров приточного воздуха (много­угольник П1П2П3П4).

Техническая реализация этого преобразования может быть пред­ставлена различными структурными схемами СКВ: прямоточной, с рециркуляцией воздуха или рекуперацией тепла.

Posted in Автоматика кондиционеров