Расчет воздухообмена при кондиционировании. Вариантность применения камер орошения и воздухоохладителей. Построение процессов на,1-с1 диаграмме. Расчет требуемого количества тепла и холода

При кондиционировании изначально определяются параметры внутреннего возду­ха по оптимальным условиям. Границы оптимальных условий для кондиционирования

I Класса в ТП нанесены на 1-с1 диаграмме в виде трапеции (рис. 10.1). Обычно расчет кондиционирования начинают с ТП, при котором требуется охлаждение воздуха. Отно­сительную влажность следует принимать максимально разрешенную либо близкую к ней, чтобы избежать лишних энергозатрат на осушку воздуха. После принятия решения о параметрах внутреннего воздуха точку В наносят на 1-с1 диаграмму. Для расчета воз­душного баланса требуется иметь данные по тепловому балансу (всегда положительно­му) и величине влагопоступления в расчетное помещение.

Температура уходящего воздуха также определяется ранее по тепловой напряжен­ия з

Ности помещения —, кДж/м ч и высоте помещения Н, м:

Ty=tв+gradt(H-hP’3), °С. (10.1)

Температура приточного воздуха первоначально задается на 4—5 °С ниже темпера­туры внутреннего воздуха.

Проведя луч процесса через (.) В на пересечении с изотермами 1у и Ш получаем точ­ки У и П.

Требуемое количество воздуха находим по уравнениям:

Г — / г — <10’2>

Aj = , , , кг/ч Gw = ^ , кг/ч.

Jy ~Jn dy ~dn

Остается главное: как из (.) Н попасть в (.) П?

Есть несколько решений этой задачи.

1. Классическое с использованием оросительной камеры и вторым подогревом (рис.

10.1) . Из (.) П по d = const до ф = 90 % (стабильный режим для оросительных камер). Это (.) 0 — охлажденный воздух. Далее (.) 0 соединяем с (.) Н — это подтропический процесс

Парциальное давление водяных паров ( 102 N / пг)

Парциальное давление водяных паров (102 N / гп2) О 5 10 15 20 25 30 35 40 45

‘Т"Г’Т"ГТ ~гт….. гтт т~гт-т~г

5 10 15 20

Влагосодержание х)-^) Р и с. 10.2

В оросительной камере кондиционера. Процесс ОП — нагрев к в калориферах 2-го подо­грева обычно водой из системы горячего водоснабжения в ТП.

К этому построению появляется внутренняя неприязнь — сначала охлаждаем воз­дух, а затем его нагреваем. Тем более что нагрев от системы горячего водоснабжения в России нестабилен, следовательно, подогрев должен осуществляться электрокалори­фером.

Количество холода определяется уравнением:

Qx =Gn(JH — J0), кДж/ч. (10.3)

2. При использовании воздухоохладителей возможны два варианта построения:

А) если влагосодержание наружного воздуха ниже приточного(с1н < dn) г/кг, тогда ох­лаждать приточный воздух следует до температуры притока tn (точка 0,) и далее увлаж­нить воздух паром до (.) П по t = const (рис. 10.2);

Б) если dH > dn, то процесс строится так же, как и предыдущий.

3. Возможность байпасировать (обводить), а затем и смешивать наружный и ох­лажденный воздух открывает дополнительные возможности. Соединив (.) Н и (.) П и продлив линию до ф = 90 % (а при использовании воздухоохладителей до величин, рассмотренных ранее), мы получим (.) 02 с соответствующими параметрами (рис.

10.2) . Смешав воздух с параметрами точек Н и 0 в таких пропорциях, чтобы точка смеси С совместилась с (.) П — мы избавимся от 2-го подогрева в ТП. Единственное требование для этого построения — чтобы температура в (.) О была равна или более 8 °С, т. е. на 4—5 °С выше температуры холодной воды, поступающей в оросительную камеру или воздухоохладитель. В противном случае следует перейти на вариант со

2- м подогревом.

В ХП также требуется иметь тепловой баланс и знать количество влаги, выделяю­щейся в помещение. Внутренние параметры отличаются от ТП. При выборе внутрен­них параметров относительную влажность следует выбирать по минимальному ее зна­чению (фв = 30 %) — это снизит затраты на увлажнение воздуха. При наличии теплоиз — бытков внутреннюю температуру следует выбирать максимальной.

Построение процесса начинается с нанесения точек Н и В на J-d диаграмму. Далее, так же, как и в ТП, находится (.) У и задается температура приточного воздуха, прово­дится луч процесса и определяется положение точек У и П.

Возможностей достигнуть точки П несколько:

1. Классический способ — это нагрев наружного воздуха в калорифере 1-го подо­грева, последующее его увлажнение по адиабатному циклу в оросительной камере и снова нагрев в калорифере 2-го подогрева (рис. 10.3). Из (.) П по d = const до ф = 90 % (эту относительную влажность может стабильно обеспечивать оросительная камера)

—это (,)0.

Однако температура этой точки близка к нулю, следовательно, относительную влаж­ность воздуха (.) В следует увеличить (точка В,). Далее из (.) О, по J =const до пересечения d = const из (.) Н получаем (.) К. Линия НК — нагрев в калорифере 1-го подогрева.

Парциальное давление водяных паров ( Ю2 N1 т~)

Требуемое количество тепла:

Qi =G„(JK — JH)=G„*c(tK — tH), кДж/ч. (10.4) (10.5)

Влага (водопроводная вода питьевого качества):

W=Gn{d, ~dK), г/ч,

(10.6)

(10.7)

2. Второй способ позволяет избежать нагрева в калорифере 2-го подогрева. Для это­го проводим линию J = const через (.) П до ср = 90 % (точка 02) и до линии d = const (точка К,). Смешиваем (при помощи байпаса) воздух с параметрами 02 и К, в такой пропор­ции, чтобы точка смеси С накладывалась на точку притока П. Эта операция может быть выполнена либо по датчику температуры, либо по датчику относительной влажности после камеры смешивания (рис. 10.3).

Количество воздуха, проходящего через оросительную камеру G0, кг/ч можно опре­делить по соотношению отрезков (К, — П)/(К, — 02), рис. 10.3:

А расход воды:

(10.9)

W=Gn(dn — dH),z/4,

3. Наиболее простой способ увлажнения приточного воздуха — это увлажнение его паром. (Линия К-П, рис. 10.4). Такое увлажнение — единственно возможное для ряда отраслей: медицинская, радиоэлектронная и др.

4. Применение блок-камер сотового увлажнения дает возможность наиболее опти­мально с точки зрения энергозатрат решить вопрос увлажнения приточного воздуха. Так, например, блок-камера с сотовой насадкой глубиной 100 мм повышает при скоро­сти воздуха в ней Уф = 2,3 м/с стабильно достичь относительной влажности ф = 45 %,

^1 р ек

Глубиной 200 мм — ф = 70 % и 300 мм — ф = 90 % (данные фирмы ВЕЗА). Этот процесс изображен на рис. 10.4 линией К,-0. Далее, как и в предыдущем случае, применение байпаса позволяет точке смеси С попасть на (.) П.

Соотношение мощностей электропривода насоса в блок-камере, насоса, распыля­ющего воду в оросительной камере, и мощности электронагрева для получения пара, отнесенное к 1 кг водяного пара, составляет в Вт:

Парциальное давление водяных паров (102 N / т2) О 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Парциальное давление водяных паров ( 102 N / т2)

Г^гт^^^г_,,.пт

Парциальное давление водяных паров (102 N / гп2) 0 5 10 15 20 25

+50

Х >> Ч Со О Т Со О. >> »- Сс О. 0) С Г £

5 10 15 20

К точке Н Влагосодержание \^) Рис. 10.6

Сотовое увлажнение: 2

Увлажнение в оросительной камере: 50 паровое увлажнение: 800.

Однако с вероятностью, близкой к 100 %, подаче воздуха, рассчитанная для ХП со­всем не обязательно будет равно подаче для ТП. Варианты решений:

1. Принять Gxn = GTfJ и сделать перерасчет параметров (.) П. Для этого определяют приращение тепло и влагосодержание в приточном воздухе:

А/-2* Мг илимЖ, г/кг. О°.’0>О0.11)

Gn Gn

От теплосодержания или влагосодержания уходящего воздуха отнимают соответст­вующее приращение и получают параметры J кДж/кг или d г/кг приточного воздуха (на пересечении с лучом процесса б) рис. 10.5. Этот вариант самый простой, но самый за­тратный.

2. Выполнить рециркуляцию (повторное использование) воздуха. Смешивание ухо­дящего и наружного воздуха без подогрева последнего в условиях России обычно не по­лучается из-за того, что линия смеси перерезает линию относительной влажности Ф = 100 %, и смесительная камера обледеневает (рис. 10.6.) Количество приточного воз­духа сохраняется по ТП, а количество наружного GH, кг/ч, определяется нормативным воздухообменом. Рециркулируемый воздух Gp, кг/ч, определяется по формуле

Gp =Gn-GH, кг/ч, (10.12)

А линия влагосодержания смеси, dc, г/кг:

С, Ч+с^у (Ю.13)

С, +G„

На пересечении dc с линией J = const из (.) П находим (.) С (рис. 10.6). Рециркуляция значительно сокращает расход тепла (греть надо не весь приточный воздух, а только GH):

Q, = GH(Jк — JH), кДж/ч (10.14)

И расход влаги:

W=Gn(dn-dc)Z/4. (10.15)

В точку притока при адиабатном увлажнении воздуха можно попасть, смешав часть воздуха с параметрами (.) С и часть с параметрами (.) О используя предыдущий матери­ал этой главы.

60

— Т.. т 1 1 | 1 т 5 10 .15 Влагосодержание к

20 Рис. 10.7

Парциальное давление водяных паров (102 N / ш2) 0 5 10 15 20 25

При применении пароувлажнения (линия П-\0 несколько снизится температура 1-го подогрева (.) К, (рис. 10.6). Схема с пароувлажнением — альтернативный вариант.

3. При большом отличии СхпиЄтп (50 % и более) следует заложить в проект две пары вентиляционных систем. Одна (приток-вытяжка-рециркуляция) пара на ХП и ПУ. Вторая пара — дополнительно без 1-го подогрева только на ТП. Капитальные вложения возрастут, но снизятся эксплуатационные издержки. Расчет по приведен­ным затратам, изложенный в главе по экономике систем ТГВ, даст однозначный от­вет на этот вопрос.

Рециркуляция воздуха в теплый период также может сократить затраты на холод и, иногда, влагу. Построение процесса изменения состояния воздуха в помещении (точки

В. У и П) остается без изменений. Также рассчитывается и подача приточного воздуха Сп, кг/ч. Если энтальпия уходящего воздуха ниже, чем наружного, то есть смысл преду­смотреть рециркуляцию Ор, кг/ч (рис. 14.7). Для этого следует знать нормативные дан­ные по наружному воздуху: Он, кг/ч:

ВР = в„ кг/ч. (10.16)

Влагосодержание смеси с! с, г/кг, которая разделит линию смеси наружного и рецир­куляционного воздуха на две части:

^=с„*л„+с,*^-,гДг, <10Л7>

С„ +с.

Если построение точки сіс затруднено, то определяют теплосодержание 1с, кДж/кг:

= вн^н+вр^у’ кДж/кг> (10.18)

С Он +вр

И наносят (.) С на .1-с1 диаграмму (рис. 14.7). Требуемое количество холода сократится:

Ох =ОМс кДж/ч.

Posted in Системы вентиляции и кондиционирования