Методика расчета систем кондиционирования воздуха с постоянной подачей наружного воздуха

Процессы обработки воздуха

В отличие от жилых помещений, где присутствие людей носит временный и кратковременный характер, в ряде общественных помещений время пребывания людей может составлять весь рабочий день. К таким помещениям относятся магазины, кафе, рестораны, выставочные залы, конференц-залы и т.д. В них необходимо поддерживать продолжительное время достаточно высокий воздухообмен, т.е. организация воздухообмена должна предусматривать механическую подачу свежего, наружного воздуха.

Для этих целей наиболее рационально использовать кондиционеры воздуха типа “Сплит-система с приточной вентиляцией”, состоящих из двух блоков - компрессорно-конденсаторного (внешнего) и испарительного (внутреннего). К особенностям конструкции можно отнести наличие двух устройств для забора воздуха (рециркуляционного из помещения и наружного воздуха). Соотношение свежего и рециркуляционного воздуха регулируется смесительной камерой в соответствии с санитарно-техническими требованиями. Для изменения подачи наружного воздуха может устанавливаться регулируемая решетка.

В испарительном блоке происходит обработка всего воздуха после его смешения. При обработке воздух очищается, охлаждается, а при необходимости нагревается.

В соответствии с существующей классификацией сплит-системы с приточной вентиляцией можно отнести к кондиционерам с первой рециркуляцией, т.е. когда смешение наружного и рециркуляционного воздуха осуществляется до его обработки. Схему обработки воздуха можно выразить в графическом виде на i-d диаграмме рисунок 3.2. На ней представлены следующие обозначения:

* точка Н – параметры наружного воздуха;

* точка П – приточного воздуха;

* точка В – внутреннего воздуха;

* точка С – смеси приточного и наружного воздуха;

* точка О – параметры воздуха в месте соприкосновения его с поверхностью испарителя.

Линия П – В характеризует изменение воздуха внутри помещения, причем параметры приточного воздуха являются результатом смеси наружного воздуха и воздуха после кондиционера.

Линия С – К характеризует изменение параметров воздуха при обработке его внутри кондиционера. При этом мощность кондиционера расходуется на изменение теплосодержания воздуха от значения параметров смеси воздуха i_с до значения, характеризующего приточный воздух i_п.

Для определения мощности кондиционера Q_к возможно использовать данные о тепловыделениях в помещении Q_п и количестве приточного, наружного воздуха L_н по формуле (3.1).

Точка, характеризующая параметры воздуха, выходящего из кондиционера, будет всегда находиться на отрезке прямой, соединяющей точки С и О, так как эти параметры будут являться смесью внутреннего воздуха, поступающего в кондиционер, и воздуха, имеющего температуру испарителя кондиционера и 100 % влажность.

При известных параметрах воздуха на входе i_с и выходе i_п из воздухоохладителя теплосодержание воздуха на поверхности воздухоохладителя можно определить следующим образом:

i_о = i_с – (i_с -i_п)/(1- BF) = i_с – Q_к/G_к(1 - BF) (3.17)

Рис. 3.2. Схема обработки воздуха в Сплит-системах с приточной вентиляцией.

Параметры точки П могут быть определены исходя из перепада теплосодержания в кондиционере:

i_в - i_п = . (3.18)

Наряду с изменением теплосодержания при обработке воздуха в кондиционере уменьшается и влагосодержание от значения d_с до d_п. Уменьшение влагосодержания сопровождается выпадением конденсата. Объем влаги выпавшей в виде конденсата можно определить по следующей формуле (3.3)

Параметры точки С будут формироваться в результате смешения воздуха поступающего в количестве L_р из помещения и наружного воздуха в количествеL_н. Положение точки С всегда будет находиться на отрезке прямой, соединяющей точки В и Н. Определение теплосодержания воздуха i_с может быть произведено на основании рассмотрения теплового баланса:

i_с = ( L_р i_в + L_н i_н)/L_к (3.19)

,

Выбор исходных данных для расчетов

Выбор исходных данных производится в соответствии с требованиями, изложенными в параграфе 3.1 настоящих МУ. При использовании сплит - систем с приточной вентиляцией для конкретных помещений необходимо учитывать нормируемые параметры для данных помещений.

Последовательность выполнения расчетов

Целью расчетов является определение параметров внутреннего и приточного воздуха и выбора мощности кондиционера для конкретного помещения с учетом выделений тепла и влаги. Вычисления выполняются в следующей последовательности:

1. Полные избыточные поступления тепла в помещение:

(3.20)

где -тепловыделения от солнечной радиации, Вт;

- полные тепловыделения внутри помещения, Вт.

При вычислении полных тепловыделений внутри помещения необходимо учитывать затраты тепловой энергии на испарение влаги.

2. Влаговыделения в помещении определяют как сумму выделений влаги от людей и от оборудования:

W_пом=W_л.+W_об.(3.21)

Влаговыделения от людей вычисляется по формуле (3.9)

Влаговыделения от людей необходимо определять с учетом температуры внутреннего воздуха.

3. Численное значение луча процесса может быть определено как отношение полных тепловыделений к влаговыделениям по формуле (3.10).

4. Определяем количество приточного (наружного) воздуха из расчета санитарной нормы на одного человека и расчетного количества людей n в данном помещении по формуле (3.11).

5. Выбираем значение параметров наружного воздуха (t_н i_н, d_н) исходя из климатического района строительства и необходимого уровня обеспеченности внутренних параметров. Наносим на i-d диаграмму точку Н характеризующую параметры наружного воздуха.

6. Выбираем значение относительной влажности и температуры внутреннего воздуха t_в в пределах оптимальных или допустимых значений в зависимости от уровня комфорта помещения и температуры наружного воздуха. Наносим точку В на i-d диаграмму. Уточняем значение влагосодержание d_в и теплосодержания i_в внутреннего воздуха.

7. Определяем количество тепла поступающего с наружным воздухом в помещение по следующей формуле (3.12)

8. Производим предварительный выбор марки кондиционера, исходя из потребной мощности кондиционера, которая вычисляется с учетом теплопоступлений в помещение и количеством тепла поступающего с приточным воздухом по формуле (3.13).

9. По формуле (3.19) определяем теплосодержание i_с смеси рециркуляционного и наружного воздуха. На пересечении линии i_с и линии В - Н наносим точку С. Уточняем значение параметров воздуха в этой точке (t_с,d_с).

10. По формуле (3.17) определяем теплосодержание воздуха при его контакте с теплообменником. На пересечении линии i_п и линии В - t наносим точку П. Уточняем значение параметров воздуха в этой точке (t_п,d_п).

11. Определяем количество влаги сконденсированной при охлаждении в кондиционере по формуле (3.3).

12. Определяем количество влаги, поступающей в помещение c учетом влаги с приточным воздухом по формуле (3.15).

13. При равенстве значений W_к = W_пом производим дальнейшие вычисления. В случае, если W_пом > W_к , то это свидетельствует о том, что принятое значение относительной влажности внутреннего воздуха меньше фактического значения, обеспечиваемого данным кондиционером. Увеличиваем относительную влажность внутреннего воздуха и повторяем вычисления начиная с пункта 6.

Если W_пом < W_к, то это свидетельствует о том, что принятое значение относительной влажности внутреннего воздуха выше фактического значения обеспечиваемого данным кондиционером. Уменьшаем относительную влажность внутреннего воздуха и повторяем вычисления начиная с пункта 6.

14. Вычисляем значение теплосодержания приточного воздуха i_п по формуле (3.16). Соединяем отрезком прямой точку Н и К На пересечении этого отрезка с теплосодержанием приточного воздуха i_к наносим точку П. Уточняем параметры приточного воздуха (t_п,d_п).

15. В качестве проверки определяем значение теплосодержания приточного воздуха, исходя из выделений тепла в помещении по формуле (3.16).

Если значение теплосодержания, полученное по формуле (2.13), и в соответствии с пунктом 10 совпадают, то вычисления выполнены правильно. Если разница этих значений превышает точность вычислений, необходимо проверить все ранее произведенные вычисления.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ананьев В.А., Балуева Л.Н. Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика. М.:Евроклимат, 2000.- 416 с.

2. ГОСТ 30494. Здания жилые и общественные, Параметры микроклимата в помещениях. –М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 1999.-9с.

3. СНиП 23-01-99. Строительная климатология и геофизика. –М.: Госстрой России, 2004.

4. СНиП 23-02-03. Тепловая защита зданий. –М.: Госстрой России, 2004.

5. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование / Госстрой России. – М.: ФГУП ЦПП, 2004.- 55 с.

6. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Ч.3.Кн.1 – М.:Стройиздат, 1992.

Редактор Т.М. Климчук

Темплан 2010г., поз. 224

Подписано в печать 16.03.10.Формат 60 x 84/16.

Бумага писчая. Ризограф.

Уч.–изд. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ

Редакционно-издательский центр

Ростовского государственного строительного университета

344022, Ростов-на-Дону, 22, Социалистическая, 162