Проектирование системы кондиционирования воздуха

Ульяновский Государственный Технический Университет

Кафедра: Теплогазоснабжение и вентиляция

Дисциплина: Кондиционирование и холодоснабжение

Расчетно-графическая работа

Проектирование системы кондиционирования воздуха

Вариант №12

Выполнил:

Студент группы ТГВд-42

Макарова В.И.

Проверила:

Доцент кафедры ТГВ

Ямлеева Э.У.

г. Ульяновск , 2014 г

Содержание

Задание

Исходные данные

Введение

1. Выбор расчетных параметров наружного и внутреннего воздуха

2. Определение вредностей, поступающих в помещение

2.1 Определение избыточных теплопоступлений

.2 Определение избыточных влагопоступлений

. Определение требуемого воздухообмена

3.1 Расчет воздухообмена в помещении по избыткам явного тепла

3.2 Расчет воздухообмена в помещении по избыткам влаги

4. Построение процессов обработки воздуха на I-d диаграмме

.1 Прямоточная схема кондиционирования воздуха

.2 Схема кондиционирования воздуха с рециркуляцией

Заключение

Список литературы

Задание

Необходимо построить процессы кондиционирования воздуха (по прямой схеме и с рециркуляцией) для помещения, расположенного на верхнем этаже общественного здания по исходным данным в соответствии с вариантом.

Исходные данные

.        Город: Уфа;

.        Назначение помещения: Читальный зал в библиотеке на 85 мест;

.        Площадь помещения: 100м²;

.        Площадь световых проемов: 20 м²;

.        Ориентация окна: ЮВ;

Введение

Кондиционирование воздуха создает и поддерживает в закрытых помещениях или сооружениях необходимую температуру, влажность, чистоту, наличие запахов воздушной среды, а также скорость движения воздуха.

Установки кондиционирования воздуха обеспечивает в помещениях необходимый микроклимат помещения для нормального протекания технологического процесса и создания комфорта. Надо также отметить социально-экономическую эффективность кондиционирования воздуха, способствующую улучшению условий труда.

Осуществляющий требуемую обработку воздуха комплекс технический средств, транспортирования его и распределение в обслуживающих помещениях, устройства для глушения шума, вызываемого работой оборудования, источники тепла и хладоснабжения, средства автоматического регулирования, контроля и управления, а также вспомогательное оборудование составляют систему кондиционирования воздуха.

Система кондиционирования воздуха может работать совместно с системой отопления, вентиляции. Но обычно система кондиционирования воздуха устанавливается в помещениях, где требования к внутренним параметрам среды особенно велики. К ним относятся: медицинские учреждения, пищевая промышленность, электроника, машинные залы ЭВМ и т.д.

На долю СКВ приходится 15-20% капитальных затрат на строительство, а эксплуатационные затраты составляют 60-80% от общих.

1. Выбор расчетных параметров наружного и внутреннего воздуха

Выбор параметров наружного воздуха

Климатические данные заданного района строительства в соответствии с рекомендуемыми нормами обеспеченности определяют по СНиП 23.01.99 "Строительная климатология" и СНиП 2.04.05-91* "Отопление, вентиляция и кондиционирование". Значения расчетных параметров, в том числе определенных по I-d -диаграмме, заносят в таблицу №1.

Таблица №1

Расчетные параметры внутреннего воздуха

Выбор расчетных параметров внутреннего воздуха регламентируется СНиП. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны сформулированы в ГOCT 12.1.00576.мочувствие человека в помещении определяется, как известно, следующими пара метрами: температурой воздуха,; радиационной температурой помещения, , или интенсивностью облучения, Bт/м²; скоростью движения воздуха, м/с; относительной влажностью, %; загрязненностью воздуха вредными примесями, мг/м³.

Влияние этих параметров на самочувствие человека различно. Каждый перечисленных параметров влияет на теплоотдачу человека в окружающую среду. Значения этих параметров для трех периодов года приведены в таблице№2.

Таблица №2

2. Определение вредностей, поступающих в помещение

2.1 Определение избыточных теплопоступлений

Теплопоступления от людей. Тепловыделения человека складываются из отдачи явного и скрытого тепла и зависят в основном от тяжести выполняемой им работы, температуры и скорости движения окружающего воздуха.

Тепловыделения от источников искусственного освещения. Количество тепла, поступающего в помещение от источников искусственного освещения, следует определять по фактической или проектной мощности светильников. При этом считают, что вся энергия, затрачиваемая на освещение, переходит в тепло, нагревающее воздух помещения. Установлено, что если осветительная арматура и лампы находятся вне пределов помещения (чердачные помещения бесфонарного здания, остекленные стены и т. д.) или светильники снабжены местными отсосами, то доля тепла, поступающего в помещение 110СВ, составляет 0,45 при люминесцентных лампах и 0,15 при лампах накаливания от расходуемой на освещение энергии.

а) Теплопоступления в теплый период года:

Теплопоступления от людей:

где  количество людей, чел;

 полное тепловыделение от человека, ;

Количество людей в читальном зале - 85. Из них 43 женщины и 42 мужчин.

Для расчета используем табличные данные, в которых приведены теплопоступления для взрослого мужчины. Женщины выделяют 85 процентов тепла и влаги по сравнению с мужчинами. В помещении проводиться работа легкой тяжести.

Явное тепловыделение мужчины при температуре внутреннего воздуха в состоянии покоя Вт

5922,67

Полное тепловыделение мужчины при температуре внутреннего воздуха в состоянии покоя Вт

Теплопоступление от источников искусственного освещения:

где уровень освещенности, лк, принимается по [2, табл. 17]; площадь пола помещения;  удельные тепловыделения, , принимается по [2, табл. 18];

доля тепла поступающего в помещения.

.

Теплопоступление от солнечной радиации:

Количество теплоты, поступающей в помещение от солнечной радиации, складывается из теплопоступлений через остекленные поверхности и ограждающие конструкции.

,

Количество тепла, поступающего в помещение от солнечной радиации через остекленные проемы:

Для города Уфа географическая широта 56^о, ориентация фасада - ЮВ

коэффициент, зависящий от характера остекления (A_ост=1,15);

 площадь поверхности остекления, ;

б) Теплопоступления в холодный период года:

Теплопоступления от людей:

где  количество людей, чел;

 полное тепловыделение от человека, ;

Полное тепловыделение мужчины при температуре внутреннего воздуха Вт

6833,85

Явное тепловыделение мужчины при температуре внутреннего воздуха Вт

Теплопоступление от источников искусственного освещения:

где уровень освещенности, лк, принимается по [2, табл. 17];

площадь пола помещения;

 удельные тепловыделения, , принимается по [2, табл. 18];

доля тепла поступающего в помещения.

.

2.2 Определение избыточных влагопоступлений

Влагопоступления от людей.

Поступление влаги в помещение происходит в результате испарения с поверхности кожи и дыхания людей, испарения со свободной поверхности, испарения с влажных поверхностей материалов и изделий, а также сушки материалов, химических реакций, работы технологического оборудования.

Поступления влаги в помещение происходит в результате испарений с поверхности кожи и дыхания людей.

где количество влаги, выделяемой одним человеком, зависящее от характера выполняемой им работы, , принимаем по [2, табл. 20];

максимальное количество людей в помещении.

Определяем влагопоступления от людей в ТП:

,

Определяем влагопоступления от людей в ПП и ХП:

,

Результаты расчета выделений сведем в таблицу №3.

Вредные выделения в помещении.

Таблица №3

3. Определение требуемого воздухообмена

Определение углового коэффициента луча процесса:

Направление процесса ассимиляции в помещении тепла и влаги характеризуется тепловлажностным отношением:

Для теплого периода:

Полная:

Явная:

Для холодного периода:

Полная:

Явная:

3.1 Расчет воздухообмена в помещении по избыткам явного тепла

Теплый период года:

3.2 Расчет воздухообмена в помещении по избыткам влаги

Теплый период года:

Холодный период года:

4. Построение процессов обработки воздуха на I-d диаграмме

.1 Прямоточная схема кондиционирования воздуха

1)      На I-d диаграмму наносим точки, соответствующие параметрам

наружного и внутреннего воздуха для теплого и холодного периодов года (т. Н и В).

Точки В строятся по = 55%, = 40% и по = 22^о С, = 20^о С - соответственно для теплого и холодного периодов года.

)        Через т. В, зная направление луча , проводим луч процесса для соответствующего периода года.

)        Находим точку П, соответствующей параметрам приточного воздуха. Точка П лежит на луче процесса изменения состояния воздуха в помещении. Точка лежит на пересечении луча процесса через точку В и изотермы t_п

∆t_п= t_в - t_п = (4ч6) ^оС

Принимаем: для теплого периода t_п= 17^оС

для холодного периода t_п= 15^оС

4)   Исходя из условий удалений теплоты и влаги, определяем требуемый расход наружного воздуха

5)      Принимаем метод регулирования кондиционирования качественный и количественный. Для регулирования жилых и общественных зданий применяют качественный метод регулирования. В этом случае расчетный расход приточного воздуха принимается постоянным и наибольшим из расходов по летнему и зимнему периоду

)        Для периода с меньшим расходом приточного воздуха производим перерасчет параметров приточного воздуха.

I^*_п= I_в - 3,6·Q/G^*_п = 35 - 3,6·8332,67/ = 30,96 кДж/кг

d^*_п = d_в - 10³·M_вл/G^*_п = 5,8 - 4285,37/7425,3 = 3,7 г/кг

7)   По полученным пересчитанным параметрам наносим на диаграмму точку П^*

8)      Через точку П или П^* проводим вниз вертикальную прямую до пересечения с линией φ=95%, получаем точку О, соответствующую параметрам воздуха после камеры орошения.

На отрезке ПО и П^*О наносим точку Пґ, отрезок П Пґ и П^* Пґ соответствует нагреву воздуха в вентиляторе и сети воздуховодов. Величина нагрева зависит от мощности вентилятора и протяженности воздуховодов, принимаем ∆t_вен = 1^оС

9)   Определяем тепловую нагрузку в воздухоподогревателе 2-го подогрева

Q₂ = 0,278·G·(I_Пґ - I_ко), Вт₂^х = 0,278·11800 (29,6-21) = 28211,4 Вт₂^т = 0,278·11800 (38-35,5) = 8201 Вт

10) Для теплого периода точку О соединяют с точкой Н. В зимний период через точку Н проводим вверх линию постоянного влагосодержания d_н=const, а из точки О проводим линию постоянной энтальпии I=const, на пересечении линий получаем точку 1.

11)    Определяем тепловую нагрузку воздухоподогревателя 1-го подогрева для зимнего периода

Q₁ = 0,278·G·(I₁ - I_Н), Вт₁ = 0,278·11800·(21+30,6) = 169268,6Вт

12) Определяем количество воды, испаряющейся (или конденсирующейся) в камере орошения для холодного и теплого периодов

M_ko = G·(d_ko - d_н)·10^-3т_ko = 11800·(8,9-10,1) ·10^-3 = - 14,16 кг (конденсация)^х_ko = 11800·(5,6-0,1) ·10^-3 = 64,9 кг (испарение)

13) Для холодного периода года определяем температуру воды в камере орошения, равную температуре мокрого термометра для точки О

t_в = 6^оС

14) Для теплого периода года определяем охлаждающую мощность в камере орошения

Q_ко = 0,278·G·(I_н - I_о), Вт_ко = 0,278·11800·(54,4-35,5) =61999,6 Вт

.2 Схема кондиционирования воздуха с рециркуляцией

1)        На I-d диаграмму наносим точки, соответствующие параметрам

наружного и внутреннего воздуха для теплого и холодного периодов года (т. Н и В).

2)        Через т. В, зная направление луча , проводим луч процесса для соответствующего периода года.

3)        Находим точку П, соответствующей параметрам приточного воздуха. Точка П лежит на луче процесса изменения состояния воздуха в помещении. Точка лежит на пересечении луча процесса через точку В и изотермы t_п

∆t_п= t_в - t_п = (4ч6)^оС

4)    Исходя из условий удалений теплоты и влаги, определяем требуемый расход наружного воздуха

5)        Принимаем метод регулирования кондиционирования качественный и количественный. Для регулирования жилых и общественных зданий применяют качественный метод регулирования. В этом случае расчетный расход приточного воздуха принимается постоянным и наибольшим из расходов по летнему и зимнему периоду

6)        Для периода с меньшим расходом приточного воздуха производим перерасчет параметров приточного воздуха.

I^*_п= I_в - 3,6·Q/G^*_п = 35 - 3,6·12526/11800 = 31,2 кДж/кг

d^*_п = d_в - 10³·M_вл/G^*_п = 5,9 -3552/11800 = 5,6 г/кг

По полученным пересчитанным параметрам наносим на диаграмму точку П^*

7)    Через точку П или П^* проводим вниз вертикальную прямую до пересечения с линией φ=95%, получаем точку О, соответствующую параметрам воздуха после камеры орошения.

На отрезке ПО и П^*О наносим точку Пґ, отрезок П Пґ и П^* Пґ соответствует нагреву воздуха в вентиляторе и сети воздуховодов. Величина нагрева зависит от мощности вентилятора и протяженности воздуховодов, принимаем ∆t_вен = 1^оС.

8)    Находим точку Вґ, соответствующую параметрам рециркуляционного воздуха, нагрев рециркуляционного воздуха в вентиляторе принимаем равными ∆t_вен = 1 ^оС. Точка Вґ лежит на пересечении линии постоянного влагосодержания из точки В и изотермы t_Вґ

9)        Находим положение точки смеси С. Для этого соединяем точки Н и Вґ соединяем прямой, точка С лежит на этой прямой. Положение точки С определяется соотношением расходов наружного и рециркуляционного воздуха

10)      Для холодного периода года положение точки С определяется тем, что расчетный расход наружного воздуха должен быть не меньше расхода по санитарным нормам, а энтальпия точки смеси должна быть не больше энтальпии в камере орошения.

Определяем расход наружного воздуха:

находим минимальный расход наружного воздуха, соответствующий санитарным нормам

_min = N·G₁

где G₁ норма расхода на одного человека

₁=24 кг/ч_min = 24·96 = 2304 кг/ч

вычисляем энтальпию смеси рециркуляционного и наружного воздуха при минимально допустимом расходе наружного воздуха

23 кДж/кг

Так как  (23>21), то принимаем ,

 кг/ч

Так как , то 1-й подогрев не применяется. Смесь наружного и рециркуляционного воздуха обрабатывается в камере орошения при постоянной энтальпии. Далее подогревается в воздухоподогревателе 2-го подогрева да параметров точки Пґ, далее приточным вентилятором смесь подается в помещение

Для теплого периода года положение точки С определяется тем, что расход наружного воздуха должен быть равен расходу по санитарным нормам. Точка С лежит на отрезке НВґ

^оС

Охлаждающая мощность камеры орошения

_ко = 0,278·G·(I_с - I_о), Вт_ко = 0,278·11800·(47-35,9) =36412,4 Вт

11) Определяем количество воды, испаряющейся (или конденсирующейся) в камере орошения для холодного и теплого периодов

M_ko = G·(d_о - d_с)·10^-3т_ko = 11800·(8,9-9,3) ·10^-3 = - 4,72 кг (конденсация)^х_ko = 11800·( - ) ·10^-3 = кг (испарение)

Заключение

В данной расчетно-графической работе были определены теплопоступления в помещение, требуемый воздухообмен в помещении и были построены процессы кондиционирования воздуха: по прямоточной схеме и с рециркуляцией.

Список литературы

1.      Титов В.П. Курсовое и дипломное проектирование по вентиляции промышленных и гражданских зданий. - М.: Стройиздат, 1985. - 208с.

.        Краснов Ю.С. Системы вентиляции и кондиционирования. - М.: Термокул, 2004. - 373с.

.        СНиП 2.01.01 - 82. Строительная климатология и геофизика. - М.: Стройиздат, 1983.

.        СНиП 2.04.05. - 91. Отопление, вентиляция и кондиционирование. - М.: Стройиздат, 1992

.        СНиП 23.01.99 "Строительная климатология".