Кондиционирование универсама

Содержание

1. Исходные данные. 2

2. Определение количества выделяющихся вредностей и расчет необходимых воздухообменов 3

2.1. Воздухообмен по избыткам явной теплоты 3

2.2. Воздухообмен по ассимиляции выделяющейся влаги 3

2.3. Воздухообмен по вредным выделениям 4

2.4. Количество рециркуляционного воздуха 4

3. Построение процессов обработки воздуха на ID диаграмме 5

4. Расчет основных рабочих элементов кондиционера и подбор оборудования 6

4.1. Расчет фильтра 6

4.2. Камера орошения 7

4.3. Воздухонагреватели 8

4.4. Холодильные установки 9

4.5. Вентиляторные агрегаты 10

Список литературы. 10

Схема компоновки кондиционера 11

1. Исходные данные

Схема СКВ - 1

Место строительства г.ЯЛТА.

Помещение тАУ УНИВЕРСАМ

Размеры помещения 38х20х5 м.

Число людей тАУ n = 400 чел.

Теплопоступления

от солнечной радиации Q_ср = 14,5 кВт,

от освещения Q_осв =12,6 кВт,

от оборудования Q_об = 0

Влаговыделения от оборудования W_об = 0

Теплоноситель тАУ горячая вода для ХПГ ₁=150 ^оС, ₂=70 ^оС, для ТПГ `₁=70 ^оС, `₂=50 ^оС.

табл. 1

период года	холодный и п.у.	теплый
расчетные параметры наружного воздуха
температура t_ext, ^оС	t^Б_ext = -6	t^Б_ext = 30,5
энтальпия I_ext, кДж/кг	I^Б_ext = -2,5	I^Б_ext = 64,5
скорость ветра _ext_,м/с	8,7	1
барометрич. давление P_ext_,ГПа	1010	1010

расчетные параметры внутреннего воздуха.
температура воздуха, t_в^оС	20	24
относительная влажность, _в,%	60	60
влагосодержание d_в, г/кг	8,7	11,2

Выбор параметров наружного воздуха производен по параметрам Б (прил. 8 [1]).

2. Определение количества выделяющихся вредных веществ

и расчет необходимых воздухообменов

2.1. Воздухообмен по избыткам явной теплоты

Теплопоступления от людей для ТПГ:

Q_л^яТ = q_я тАв n = 0,075 тАв 400 = 30 кВт,

где q_я тАУ поток теплоты, выделяемый одним человеком,

q_я=0,075 кВт тАУ при легкой работе и t=24^оС.

Теплопоступления от людей для ХПГ:

Q_л^яХ = q_я тАв n = 0,1 тАв 400 = 40 кВт,

где q_я = 0,1 кВт тАУ при легкой работе и t=20^оС.

Теплоизбытки помещения для ТПГ:

Q_я^Т = Q_л^я + Q_ср + Q_осв + Q_об = 30 + 14,5 + 12,6 + 0 = 57,1 кВт

Теплоизбытки помещения для ХПГ:

Q_я^Х = Q_л^я + Q_осв + Q_об = 40 + 12,6 + 0 = 52,6 кВт

Температура приточного воздуха для ТПГ:

t_п = t_в - t = 24 тАУ 6 = 18 ^оС,

где t тАУ температурный перепад в зависимости от помещения и подачи воздуха

t = 6 ^оС тАУ для общественных зданий при высоте притока 5 м.

Температура приточного воздуха для ХПГ:

t_п = t_в - t = 20 тАУ 6 = 14 ^оС,

Воздухообмен по избыткам явной теплоты для ТПГ:

G₁^Т = 3600 тАв Q_я / с_в (t_в тАУ t_п) = 3600 тАв 57,1 / 1 тАв (24-18) = 34 260 кг/ч

где с_в тАУ удельная теплоемкость воздуха с_в = 1 кДж/(кг ^оС)

Воздухообмен по избыткам явной теплоты для ХПГ:

G₁^Х = 3600 тАв Q_я / с_в (t_в тАУ t_п) = 3600 тАв 52,6 / 1 тАв (20-14) = 31 560 кг/ч

2.2. Воздухообмен по ассимиляции выделяющейся влаги

Избыточные влаговыделения в помещении для ТПГ:

W^Т = g_w тАв n + 1000 тАв Wоб = 105 тАв 400 + 1000 тАв 0 = 42 000 г/ч

где g_w тАУ влаговыделения одним человеком

g_w = 105 г/ч тАУ при легкой работе и t=24^оС.

Избыточные влаговыделения в помещении для ХПГ:

W^Х = g_w тАв n + 1000 тАв Wоб = 75 тАв 400 + 1000 тАв 0 = 30 000 г/ч

где g_w = 75 г/ч тАУ при легкой работе и t=20^оС.

Воздухообмен по ассимиляции выделяющейся влаги для ТПГ:

G₂^Т = W^Т / (d_в тАУ d_п) = 42 000 / (11,2-6,2) = 8 400 кг/ч

Воздухообмен по ассимиляции выделяющейся влаги для ХПГ:

G₂^Х = W^Х / (d_в тАУ d_п) = 30 000 / (11,2-1) = 2 940 кг/ч

2.3. Воздухообмен по вредным выделениям

Количество вредных веществ поступающих в воздух:

Z = n тАв z` = 400 тАв 60 = 24000 г/ч

где z` - выделения 1 человеком СО₂ при легкой работе z` = 45 г/ч

Воздухообмен по вредным выделениям:

G₃ =  тАв Z / (z_в тАУ z_п) = 1,2 тАв 24000 / (3,2 тАУ 0,6) = 11 000 кг/ч

где z_в тАУ ПДК СО₂ в удаляемом воздухе для помещений с кратковременным

пребыванием людей z_в =3,2 г/м³

z_п - концентрация СО₂ в приточном воздухе для малых городов z_п =0,6 г/м³

К расчету принимается наибольший воздухообмен по избыткам явной теплоты для теплого периода.

G = G₁^Т = 34 260 кг/ч

L = G/ =34260/1,2 = 28 550 м³/ч

2.4. Количество рециркуляционного воздуха

Минимально необходимое количество наружного воздуха:

G_н^min =  тАв n тАв l = 1,2 тАв 400 тАв 20 = 9600 кг/ч

где l тАУ количество наружного воздуха на 1 чел,

при кратковременном пребывании l = 20 м³/ч

Сравнение минимально необходимого количества наружного воздуха и воздухообмена по ассимиляции выделяющейся влаги:

G_н^min< G₃ принимаем G_н = G₃= 11 000 кг/ч

Количество рециркуляционного воздуха

G_р = G тАУ G_н = 34 260 тАУ 11 000 = 23 260 кг/ч

3. Построение процессов обработки воздуха на ID диаграмме

Избыточный поток скрытой теплоты от людей для ТПГ:

Q_с^Т = = q_с тАв n = 0,08 тАв 400 = 32 кВт,

где q_я тАУ поток теплоты, выделяемый одним человеком,

q_с=0,08 кВт тАУ при легкой работе и t=24^оС.

Теплопоступления от людей для ХПГ:

Q_с^Х = q_с тАв n = 0,05 тАв 400 = 20 кВт,

где q_с = 0,05 кВт тАУ при легкой работе и t=20^оС.

Угловой коэффициент угла процесса для ТПГ:

E^Т = 3600 тАв (Q_я^Т + Q_с^Т) / W^Т = 3600 тАв (57,1 + 32) / 42 = 7600 кДж/кг влаги

Угловой коэффициент угла процесса для ХПГ:

E^Х = 3600 тАв (Q_я^Х + Q_с^Т) / W^Х = 3600 тАв (52,6 + 20) / 30 = 8700 кДж/кг влаги

Влагосодержание смеси наружного и рециркуляционного воздуха для ТПГ

d_с = (G_н тАв d_н + G_р тАв d_в) / G = (11 000 тАв 13,2 + 23260 тАв 11,2) / 34260 = 12 г/кг

Влагосодержание смеси наружного и рециркуляционного воздуха для ХПГ

d_с = (G_н тАв d_н + G_р тАв d_в) / G = (11 000 тАв 2,4 + 23260 тАв 8,7) / 34260 = 6,8 г/кг

После построения I-d диаграммы полученные данные сведены в табл.2

табл.2

воздух	обозн.	t, ^оС	I, кДж/кг
ТПГ
наружный	Н^Т	30,5	64,5
смесь	С^Т	28,2	59
камера орошения	О^Т	14,8	39,5
приточный	П^Т	18	43
внутренний	В^Т	24	52,5
удаляемый	В`^Т	27	55,8

ХПГ
наружный	Н^Х	-6	-2,5
смесь	С^Х	11	25,8
первый подогреватель	К^Х	16,3	31
камера орошения	О^Х	11	31
приточный	П^Х	14	33,8
внутренний	В^Х	20	42
удаляемый	В`^Т	23	45

4. Расчет основных рабочих элементов кондиционера и подбор оборудования

Подбор оборудования выполнен на основании [2].

К установке принимаем центральный кондиционер КТЦЗ-31,5 с номинальной производительностью L=31 500 м³/ч.

4.1. Расчет фильтра.

Для проектируемой системы центрального кондиционирования воздуха, выбираем рулонный фильтр, расположенный за смесительной секцией.

Максимальная концентрация пыли в рабочей зоне общественных зданий z_wz = 0,5 мг/м3

Содержание пыли в наружном воздухе непромышленного города z_ext = 0,6 мг/м3

Степень очистки приточного воздуха

_тр= 100% тАв (z_ext - z_wz) / z_ext = 100 тАв (0,6- 0,5)/0,6 = 17%

класс фильтра тАУ III (предел эффективности 60%)

Фильтр подобран по табл. 4.2 [2]:

тип фильтра: волокнистый, замасляный ячейковый ФяУБ

фильтрующий материал - ФСВУ

номинальная воздушная нагрузка на входное сечение q = 7000 м³/(чтАвм²)

площадь ячейки f_я = 0,22 м²

начальное сопротивление P_ф.н =40 Па

конечное сопротивление P_ф.к = 150 Па

удельная пылемкость П = 570 г/м²

способ регенерации тАУ замена фильтрующего материала.

Требуемая площадь фильтрации:

F_ф^тр= L/ q = 28550/7000=4,01 м²,

Необходимое количество ячеек:

n_я= F_ф^тр/ f_я = 4,01 / 0,22 = 18,23

к установке принимаем 18 ячеек

Действительная степень очистки

по номограмме 4.4 [2] 1-Е = 18% => _д=82%

_д>_тр

Количество пыли, осаждаемой на 1 м² площади фильтрации в течении 1 часа.

m_уд= L тАв z_extтАв _n/ F_ф= 28550 тАв 0,6тАв10^-3 тАв 0,82 / 4,01 = 3,4 г/м²ч

Периодичность замены фильтрующей поверхности:

_рег= П / m_уд=570 / 3,4 = 167 ч = 7 сут.

4.2. Камера орошения.

К установке принимается форсуночная камера орошения ОКФ-3 03.01304 исп.1

всего форсунок 63 шт., всего стояков тАУ 7 шт.

4.2.1. ХПГ

процесс обработки воздуха тАУ адиабатный

Коэффициент адиабатной эффективности:

Е_А = = =0,96

где t_вк тАУ температура воздуха конечная (после камеры орошения) t_вк =11 ^оС

t_вн тАУ температура воздуха начальная (до камеры орошения) t_вк =16,3 ^оС

t_мвн тАУ температура по мокрому термометру t_мвн =10,8 ^оС

Коэффициент орошения =2,0 тАУ по графику на рис. 15.27 [2].

Расход воды на орошение:

G_ж =  тАв G = 2,0 тАв 34260 = 68 520 кг/с

Давление воды перед форсункой:

p_ж = 80 кПа тАУ по графику на рис. 15.32 [2].

4.2.2. ТПГ

процесс обработки воздуха тАУ политропный тАУ охлаждение и осушение.

Коэффициент адиабатной эффективности:

Е_А = = =0,38

где I_вк тАУ энтальпия воздуха конечная (после камеры орошения) I_вк =39,5 кДж/кг

t_вн тАУ энтальпия воздуха начальная (до камеры орошения) I_вк =59 кДж/кг

I^пр_в тАУ предельная энтальпия для данного процесса I^пр_в =38,5 кДж/кг

I^пр_вн тАУ предельная энтальпия для начального состояния I^пр_вн =90 кДж/кг

Коэффициент орошения =0,7 тАУ по графику на рис. 15.27 [2].

Коэффициент политропной эффективности Е_П = 0,25 тАУ по номограмме на рис. 15.27 [2].

Расход воды на орошение:

G_ж =  тАв G = 0,7 тАв 34260 = 23980 кг/с

Относительная разность температур воздуха:

 = b тАв c тАв  тАв (1/Е_П тАУ 1/Е_А) = 0,33 тАв 4,19 тАв 0,7 тАв (1/0,25 тАУ 1/0,38) = 1,32 ^оС

где b тАУ коэффициент аппроксимации b=0,33 (кгтАв^оС)/кДж;

с_ж тАУ удельная теплоемкость воды с=4,19 кДж/(кгтАв^оС)

Температура воды начальная:

t_жн = = = 6 ^оС

где t^пр_в тАУ предельная температура для данного процесса t^пр_в =13,8 ^оС

Температура воды конечная:

t_жн = = = 11,6 ^оС

Давление воды перед форсункой:

p_ж = 30 кПа тАУ по графику на рис. 15.34 [2].

4.3. Воздухонагреватели.

Первый воздухонагреватель подбирается для ХПГ, второй тАУ для ТПГ.

К установке принимается воздухонагреватели 03.10114

площадь фасадного сечения F_ф = 3,31 м².

Относительный перепад температур:

_В1 = (t_вн- t_вк) / (t_вн- t_жн) = (11-16,3) / (11-95) = 0,06тАУ для 1-го подогревателя

где t_жн тАУ начальная температура теплоносителя t_жн =95 ^оС

t_вн , t_вк тАУ начальная и конечная температура обрабатываемого воздуха

_В2 = (14,8-18) / (14,8-95) = 0,04тАУ для 2-го подогревателя

Относительный расход воздуха:

G` = G / G_ном = 34260 / 37800 = 0,9

где G_номтАУ номинальный расход воздуха для данного кондиционера

По табл.15.18 [2] принимаем тип и схему обвязки базовых теплообменников:

6, параллельно.

По номограмме рис.15.41а [2] определяем:

_Ж1 = 0,75 при количестве рядов n=1. тАУ для 1-го подогревателя

_Ж1 = 0,8 при количестве рядов n=1. тАУ для 2-го подогревателя

Б = 0,623 тАУ коэф. гидравлического сопротивления нагревателя.

Расход теплоносителя

G_Ж1 = GтАвс_втАв_В1/с_жтАв_Ж1 = 34260 тАв 1,005 тАв0,06 / 4,19 тАв0,75 = 687 кг/чтАУ для 1-го подогревателя

G_Ж2 = 34260 тАв 1,005 тАв0,04 / 4,19 тАв0,8 = 411 кг/чтАУ для 2-го подогревателя

Конечная температура теплоносителя:

t_жк1 = t_жн + _Ж1 тАв (t_вн тАУ t_жн) = 95 + 0,75 (11 тАУ 95) = 32 ^оС

t_жк2 = 95 + 0,8 (14,8 тАУ 95) = 31 ^оС

Массовая скорость воздуха в фасадном сечении установки:

V) = G / 3600 тАв F_ф = 34260 / 3600 тАв 3,31 = 2,9 кг/(м²с)

Потери давления по воздуху:

P_В = 25 Па тАУ по номограмме рис. 15.43 [2].

Потери давления по воде:

P_Ж1 = Б тАв (_В1 / _Ж1)² тАв G`² тАв98,1 = 0,623 тАв (0,06 / 0,75)² тАв 0,9² тАв 98,1 = 0,32 кПа.

P_Ж2 = 0,623 тАв (0,04 / 0,75)² тАв 0,9² тАв 98,1 = 0,14 кПа.

4.4. Холодильные установки.

Холодопроизводительность установки в рабочем режиме:

Q_хр = А_х тАв G тАв (I_н тАУ I_к) / 3600 = 1,2 тАв 34260 тАв (59-39,5) / 3600 = 213 кВт

где: А_х тАУ коэффициент запаса, учитывающий потери холода на тракте хладагента,

холодоносителя и вследствие нагревании воды в насосах, А_х = 1,12 ч 1,15;

I_н , I_к тАУ энтальпия воздуха на входе в камеру орошения и выходе из неё.

Температура кипения хладагента:

t_их = (t_жк + t_жн)/2-(4ч6) = (6+11,6) / 2 - 5 = 3,3 В°С

температура конденсации хладагента:

t_конд= t_к.к + (3ч4) = 24 + 4 = 28 В°С

температура переохлаждения холодильного агента

t_п.х= t_к.н + (1ч2) = 20 + 2 = 22 В°С

где: t_к.н тАУ температура охлаждающей воды перед конденсатором,

ориентировочно принимаемая t_к.н = 20В°С;

t_к.к тАУ температура воды на выходе из конденсатора,

принимаемая на 3ч4В°С больше t_к.н ,В°С.

Температуру кипения хладагента в испарителе следует принимать не ниже 2В°С, причем температура воды, выходящей из испарителя, не должна быть ниже 6 В°С.

Объемная холодопроизводительность при рабочих условиях:

q_v_р =(i_их тАУ i_пх) / V_их = (574,6-420,6)/0,053 = 2905 кДж/м³

где: i_и.х тАУ энтальпия паровой фазы хладагента при t_и.х , кДж/кг;

i_п.х тАУ энтальпия жидкой фазы хладагента при t_п.х , кДж/кг;

v_и.х тАУ удельный объем паров хладагента при t_и.х , кг/м³.

Холодопроизводительность холодильной машины в стандартном режиме

(t_н.х=5В°C, t_конд=35В°С, t_п.х=30В°С):

= = 190 кВт

где: λ_с тАУ коэффициенты подачи компрессора при стандартном режиме λ_с=0,76

λ_р тАУ коэффициенты подачи компрессора при рабочем режиме по табл. 4.6 [3].

q_vc тАУ объемная холодопроизводительность при стандартном режиме,

q_vc=2630 кДж/м³.

К установке принимаются холодильные машины ХМ-ФУ40/1РЭ холодопроизводительностью 94,7 кВт, в количестве 2 шт.

4.5. Вентиляторные агрегаты.

Аэродинамическое сопротивление:

Р = Р_маг + Р_к + Р_ф + Р_ко +2 тАв Р_вн = 100 + 50 + 150 + 50 + 2тАв 25 = 400 Па

где Р_маг тАУсопротивление магистрального воздуховода принимаем 100 Па

Р_к тАУ сопротивление приемного клапана принимаем 50 Па

Р_ф тАУ сопротивление с фильтра Р_ф =150 Па

Р_ко тАУ сопротивление камеры орошения принимаем 50 Па

Р_вн тАУ сопротивление воздухонагревателя Р_вн = 25 Па

Принимаем вентилятор ВЦ4-75 № 10 Е10.095-1 ГОСТ 5976-90

частота n=720 об/мин;

КПД =0,7;

Потребляемая мощность N = 5,5 кВт

D = 0,95 D_ном

Двигатель 4А132М8; m=438 кг

Литература

1. СНиП 2.04.05-91* Отопление, вентиляция и кондиционирование. М.: ГУП ЦПП, 2001. 74с.

2. Справочник проектировщика. Под ред. Павлова Н.Н. Внутренние санитарно-технические устройства. Часть 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. М.: Стройиздат. 1985.

3. Иванов Ю.А., Комаров Е.А., Макаров С.П. Методические указания по выполнению курсовой работы "Проектирование кондиционирования воздуха и холодоснабжение". Свердловск: УПИ, 1984. 32 с.