Системы кондиционирования воздуха офиса
Размещено на /
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 20С 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 0С 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, 0С;
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 Iwн с линией полного насыщения (φ=100%), находят требуемую начальную температуру воды twн и вычисляют конечную температуру воды. Температура воды перед форсункой составит tm=7,70С.
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 WRAT 182, 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- 2Ч0,32 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 150LЧ 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
0С)
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 | 200Ч800 | 0,266 | 5,1 |
| 3 | 560 | 0,028 | 1 | 150Ч600 | 0,072 | 2,2 |
| 4 | 600 | 0,030 | 1 | 150Ч600 | 0,072 | 2,3 |
| 5 | 1350 | 0,068 | 1 | 200Ч800 | 0,133 | 2,8 |
| 6 | 1900 | 0,096 | 1 | 200Ч800 | 0,133 | 4,0 |
| вытяжные решетки | ||||||
| 1 | 4400 | 0,222 | 2 | 200Ч800 | 0,266 | 4,6 |
| 3 | 500 | 0,025 | 1 | 150Ч600 | 0,072 | 1,9 |
| 4 | 540 | 0,027 | 1 | 150Ч600 | 0,072 | 2,1 |
| 5 | 1200 | 0,061 | 1 | 200Ч800 | 0,133 | 2,5 |
| 6 | 1700 | 0,086 | 1 | 200Ч800 | 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.
Размещено на