Курсовая работа: Системы кондиционирования воздуха офиса

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.

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 2⁰ С и удельную энтальпию на 2 кДж/кг ниже, чем при параметрах Б.

Таблица 1 Расчетные параметры наружного воздуха

Принимаем:

Летний режим

Расчетные параметры наружного воздуха

t_Н = +22,8°С; I= 49,5 кДж/кг

Расчетные параметры внутри помещения

t_В = +20°С φ= 60%

Зимний режим

Расчетные параметры наружного воздуха

t_Н = -26°С; I= -25,3 кДж/кг

Расчетные параметры внутри помещения

t_В = +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)

Примечание: Qя меньше на 0,65 кВт

Таблица 3 Тепловой расчет помещений (ХП)

е) Влаговыделения

Определяется по формуле:

, кг/ч

где Wi- влаговыделения одним человеком г/ч; n_i - число людей в помещении.

Также добавляют 1,5 кг/ч на влажную уборку помещения, принимаемую один раз в день.

Таблица 4

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 d_П = 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 d_П = 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 ⁰ С 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, ⁰ С;

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 n_ф . По диаграмме в зависимости от конечной и начальной относительной влажности обрабатываемого в камере орошения воздуха определяют давление перед форсунками Р_Ф . Оно составит 120 кПа. Для этого значения расход воды через форсунку g_ф 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 I_{w н} с линией полного насыщения (φ=100%), находят требуемую начальную температуру воды t_{w н} и вычисляют конечную температуру воды. Температура воды перед форсункой составит t_m =7,7⁰ С.

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 Р_Ф , 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 WRAT182, 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- 2×0,32 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 150L× 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 ⁰ С)

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, Р_тр = 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:

V_рек - 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.

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.