системы холодоснабжения.

3. Аксонометрическая схема системы холодоснабжения центрального кондиционера.

4. Схема узла регулирования воздухонагревателя.

5. Функциональная схема автоматизации центрального кондиционера.

6. Спецификация основного оборудования систем кондиционирования, холодо- и теплоснабжения.

Объем графической части курсовой работы – 1 лист формата А1.

УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТНОЙ ЧАСТИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Подробная методика выполнения расчетов и построения процессов обработки воздуха, а также компоновки кондиционера, расчета и подбора основных элементов систем холодо- и теплоснабжения приведены в [1, 2].

Ниже приводятся краткие указания и пояснения к выполнению курсовой работы.

1. Установление расчетных параметров наружного воздуха для теплого и холодного периодов года.

При проектировании систем кондиционирования воздуха расчетные характеристики наружного воздуха принимаются по параметрам Б для теплого (температура t_Н , удельная энтальпия i_Н ) и холодного (температура t_Н , удельная энтальпия i_Н или относительная влажность _Н ) периодов года, которые находятся по данным СНиП [3].

2. Выбор параметров внутреннего воздуха кондиционируемого помещения для теплого и холодного периодов года.

Параметры внутреннего воздуха для помещений в общественных зданиях (температура t_В , относительная влажность _В , скорость движения воздуха v_В ) определяются в пределах оптимальных норм по данным ГОСТ

[4].

Согласно СНиП [5], в местностях с расчетной температурой наружного воздуха в теплый период года 30 ⁰С и выше, рекомендуется повышать расчетную температуру внутреннего воздуха на 0,4 ⁰С на каждый градус свыше 30 ⁰ С. При этом следует увеличивать скорость движения воздуха на 0,1 м/с на каждый градус свыше 30 ⁰С, не превышая 0,5 м/с.

Наиболее выгодными по затратам холода для теплого периода года является сочетание максимальных значений температуры и относительной влажности из оптимальных норм. Наиболее выгодным по затратам тепловой энергии для холодного периода является сочетание минимальных значений температуры и относительной влажности из оптимальных норм.

При выборе величины относительной влажности в теплый период года следует учитывать возможность реализации процесса в теплообменнике-воздухоохладителе, а в холодный период года – в изоэнтальпическом увлажнителе.

3. Расчет количеств тепла и влаги, поступающих и теряющихся расчетным помещением для теплого и холодного периодов года, составление балансов по теплу и влаге, определение величины углового коэффициента луча процесса в помещении для теплого и холодного периодов года.

• помещениях зданий общественного назначения часто основным источником выделения тепла и влаги являются люди. Интенсивность выделений зависят от температуры воздуха в помещении и тяжести труда.

Таблица 3.1.

Количество теплоты и влаги, выделяемое людьми в состоянии покоя

(по данным [6] с сокращением)

Вредные	Кол-во теплоты, Вт, выделение влаги, г/ч
	при температуре воздуха в помещении, 0С
выделения
	15	20	25	30
Теплота:		В состоянии покоя
явная qя	120	90	60	40
Полная qП	145	120	25	90
Влага w	40	40	50	75

• теплый период через световые проемы и массивные ограждения в помещение поступает теплота солнечной радиации Q_СР . Во время сеанса в

зале кинотеатра свет выключен, работающее оборудование отсутствует. В тепловом балансе зала учитываются поступления или потери теплоты через наружные ограждения Q_НОГР . Избытки явного тепла для теплого

периода года вычисляются по формуле, Вт:

QЯ  qя  n  QСР  QНОГР .	(3.1)
Поступления влаги от людей, кг/ч
W  w  n /1000 .	(3.2)
Тогда избытки полной теплоты, Вт, составляют
QП QЯ  0,278  r W ,	(3.3)
n – число людей в помещении;
r – скрытая теплота парообразования,	r =2500 кДж/кг.

Избытки (недостатки) явной теплоты для холодного периода года определяются по формуле, Вт:

Q_Я  q_я  n  (Q_ОТ  Q_НОГР ) , (3.4)

в последнем выражении Q_НОГР = Q_ТП – расчетные теплопотери помещения для холодного периода года, Вт;

Q_ОТ – поступления теплоты от системы отопления, Вт.

Отопление может быть:

– традиционным, плохо регулируемым, тогда в формуле (3.4) выражение в Q_ОТ  Q_НОГР =0, – это нерациональный вариант, приводящий к

излишним затратам тепловой энергии;

– дежурным, которое обеспечивает в помещении более низкую температуру дежурного отопления t_ДО ;

– если применяется современное хорошо регулируемое отопление, тогда избытки явной теплоты в помещении отсутствуют Q_Я  0 .

Согласно СНиП [5], для помещений общественных зданий t_ОД ≥ 12 ⁰С.

• данной учебной работе оценка теплопотерь может производиться по укрупненным измерителям

QТП  x V  (tВ  tН ) ,

(3.5)

где x – удельная тепловая характеристика, Вт/(м³·⁰С); V – объем помещения, м³.

Тепловая мощность дежурного отопления Q_ОД может рассчитываться по формуле

QОД

 QТП 

(t

ОД

 tН

) /(tВ  tН ) .

(3.6)

Влаговыделения, поступления полной теплоты рассчитываются по

таким же формулам, как для теплого периода года.

Угловой коэффициент луча процесса в помещении  (кДж/кг )

вычисляется отдельно для теплого и холодного периодов года по формуле

  3,6 QП /W .

(3.7)

4. Определение минимального количества наружного воздуха, которое необходимо подавать в помещение по санитарной норме.

Воздухообмен по норме подачи наружного воздуха G_Н (кг/ч),

• – плотность воздуха, в данных расчетах может приниматься  =1,2

кг/м³.

5. Определение допустимой по условиям воздухораспределения температуры приточного воздуха, оценка температуры удаляемого воздуха.

В зрительных залах кинотеатров обычно используется перемешивающая вентиляция с раздачей воздуха в верхней зоне помещения и удалением воздуха из верхней зоны помещения.

Ориентировочно можно задаваться величиной рабочего перепада температуры: при подаче воздуха в верхнюю зону помещения струями, параллельными полу t_Р = 5÷8 ⁰С; при подаче воздуха через

воздухораспределители плафонного типа

Правильность выбранного способа раздачи воздуха, скорости выпуска воздуха, величины t_Р проверяется расчетом воздухораспределения (не

входит в состав курсовой работы). Тогда температура приточного воздуха t_П равна

tП  tВ tР ,

(3.9)

что и определяет положение точки П на луче процесса.

Интенсивное перемешивание воздуха в помещении за счет струйной подачи ведет к выравниванию параметров воздуха в объеме помещения.

Неравномерность распределения температуры по высоте помещения можно выразить с помощью коэффициента воздухообмена k_t , используя

который можно определить температуру воздуха удаляемого из верхней зоны помещения

Из приведенных данных следует, что при подаче охлажденного воздуха в верхнюю зону помещения (перемешивающая вентиляция) часто

значение k_t ≈1 и тогда температура воздуха, удаляемого из верхней зоны помещения t_У ≈ t_В .

6. Построение на i-d-диаграмме процессов обработки воздуха в теплый и холодный периоды года, расчет воздухообмена, определение нагрузок аппаратов обработки воздуха (холодопроизводительность воздухоохладителя, тепловые мощности воздухонагревателей, производительность увлажнителя и т.п.).

Эти вопросы подробно рассмотрены в [1] и [2]. Возможные технологические способы обработки воздуха в современных СКВ довольно разнообразны. Выбор способа обработки производится проектировщиком с учетом предъявляемых требований к СКВ, исходных данных, энергозатрат способа обработки и стоимости используемого для него оборудования. В данной работе некоторые аспекты способа обработки воздуха в СКВ заданы.

• ходе построений процесса обработки воздуха в теплый период года на i-d-диаграмме находятся положения точек приточного (П), внутреннего (В) и удаляемого из верхней зоны (У) воздуха. Затем рассчитывается воздухообмен:

– по избыткам полной теплоты

GQ 	3,6 QП			или если точки У и В совпадают GQ 	3,6 QП				(3.11)
	i	 i	П		i	В	 i	П
	У

– по влаговыделениям

GW 	W	или	GW 	W		(3.12)
	dУ  d П			d В  d П
Строго говоря, величины GQ и GW					должны быть одинаковыми. Но в

силу неточности графических построений, округления при вычислениях, допускается небольшое отличие, не более чем на 10 ÷ 15 %. Если это условие выполнено, то за расчетный расход воздуха G принимается больший из них. В противном случае построения и расчеты нужно выполнить заново.

Общий расход воздуха должен быть не менее нормируемого G ≥G_Н , в противном случае принимается G = G_Н и тогда рециркуляция невозможна.

При выполнении условия G ≥G_Н рециркуляция возможна, тогда расход рециркуляционного воздуха составляет G_Р  G  G_Н .

Для предотвращения попадания в кондиционируемое помещение воздуха из смежных помещений, обычно предусматривается превышение притока над вытяжкой. В современных зданиях с плотными окнами дисбаланс можно принимать исходя из минимального требования СНиП [5], снижая вытяжку на 200 м³/ч на 1 входную дверь в зрительный зал.

• данной курсовой работе предполагается использовать СКВ с постоянным расходом воздуха. Расходы воздуха G , (а также G_Н , G_Р для

способа с рециркуляцией) определенные для теплого периода года стараются сохранить для обработки в холодный период года.

• настоящее время для процессов охлаждения и осушения воздуха используют поверхностные теплообменники-воздухоохладители (в данной работе предполагается применение воздухоохладителей, использующих холодную воду).

Камеры орошения в современных центральных кондиционерах используются преимущественно в качестве изоэнтальпических (адиабатических) увлажнителей для холодного периода года.

При детальной проработке технологии обработки воздуха следует отдавать предпочтение наиболее рациональным способам. Например, стараться по возможности избегать одновременного использования теплоты и холода, по возможности обходится без применения второго подогрева, используя регулируемые процессы охлаждения-осушения.

Применяя изоэнтальпическое (адиабатическое) увлажнении стремятся использовать меньшие расходы орошающей воды, назначая конечную

влажность воздуха такого процесса не 90-95%, как в способах регулирования по температуре «точки росы», а меньшую, порядка 60÷70

%, устойчиво получаемую в изоэнтальпическом увлажнителе (камере орошения или сотовом увлажнителе).

При использовании парового увлажнения следует назначать наименьшую относительную влажность воздуха в помещении, это ведет к сокращению затрат электроэнергии на работу пароувлажнителя.

7. Выбор типоразмера и компоновка современного центрального неавтономного кондиционера для расчетного способа обработки воздуха

• теплый и холодный периоды года.

Объемный расход воздуха вычисляется по формуле:

L  G /  , (3.13)

где



-

плотность

воздуха,

при

определении

типоразмера

кондиционера обычно принимается при температуре ~ 20 ⁰С –  =1,2 кг/м³.

Типоразмер центрального кондиционера определяется по расчетному расходу воздуха, выраженному в 1000 м³/час (у некоторых марок кондиционеров – в 100 м³/ч). Так , например, при расчетном расходе воздуха 10000 м³/ час, скорость воздуха в поперечном сечении кондиционера КЦКП будет приблизительно равна:

– для КЦКП-6,3 – 4 м/с;

– для КЦКП-8 – 3 м/с;

– для КЦКП-10 – 2,5 м/с.

Величина скорости воздуха в поперечном сечении кондиционера ограничена:

– возрастанием аэродинамического сопротивления отдельных блоков

• всего кондиционера, особенно при большом числе блоков;

– способностью неподвижных каплеуловителей удерживать капельную влагу (до 3-3,5 м/с);

– допустимым уровнем шума;

– особенностями применяемых фильтров, которые выбираются в зависимости от характеристики запыления и требований к качеству очистки;

– допустимыми скоростями работы отдельных функциональных блоков, например блоков теплоутилизации.

Обычно, скорость в поперечном сечении кондиционера не превышает

4,5 М/с. Этими соображениями и определяется выбор типоразмера кондиционера.

Компоновка кондиционера фактически задается технологией обработки воздуха.

Кроме наиболее простых линейных компоновок в современных кондиционерах могут применяться двухъярусные (иногда двухрядные) компоновки, в которых присутствует два вентагрегата. Двухвентиляторные компоновки кондиционеров могут использоваться для СКВ с рециркуляцией.

• состав кондиционера кроме функциональных блоков для обработки воздуха включаются конструктивные блоки, необходимые для ремонта и обслуживания. Так блоки обслуживания рекомендуется ставить после вентагрегата перед шумоглушителем для распределения воздушного потока по его сечению. Во многих кондиционерах используются комбинированные блоки, включающие в себя, например, воздухонагреватель и блок обслуживания.

8. Расчет и подбор блоков центрального кондиционера с помощью компьютерной программы.

В настоящее время расчет блоков центральных кондиционеров ведется с помощью компьютерных программ [7 и др.], которые предлагаются производителями. В [1] представлены многочисленные примеры подбора кондиционеров КЦКП фирмы «ВЕЗА», которые дают достаточно полное представление об использовании подобных программных разработок.

В результате подбора блоков уточняется их фактическая мощность (холодопроизводительность воздухоохладителя, мощность нагревателя и т.д.), расходы тепло- и холодоносителя, его фактические конечные параметры, аэродинамические и гидравлические потери давления и другие технические характеристики. Состояние воздуха до и после обработки в соответствующем блоке кондиционера должно хорошо соответствовать точкам начала и окончания процессов, построенных на i-d-диаграмме.

Дополнительно, в учебных целях выполняется ручной расчет воздухонагревателя первого подогрева и воздухоохладителя.

8. Разработка схемы и подбор основного оборудования системы холодоснабжения: трассировка трубопровода, расстановка необходимой путевой арматуры, выбор чиллера, расчет и подбор насосной станции или гидромодуля, подбор регулирующего клапана для воздухоохладителя, балансировочных клапанов.

После выбора мест расположения основного оборудования системы холодоснабжения (чиллер [8, 9 и др.], насосная станция, воздухоохладитель центрального кондиционера) намечается прокладка сети трубопроводов холодоснабжения.

В верхних точках гидравлической сети устанавливаются воздухосборники или автоматические воздухоотводчики, в нижних точках

– краны для опорожнения системы. Задается уклон горизонтальных трубопроводов не менее 0,002, необходимый для воздухоудаления и опорожнения системы. Для обслуживания и ремонта предусматриваются краны, отключающие протяженные ветви и отдельные воздухоохладители. Устанавливаются краны для опорожнения отдельных ветвей. Для гидравлической увязки колец предусматриваются балансировочные

клапаны [11 и др.], которые обычно выбираются по диаметру трубопровода, на котором они устанавливаются. Гидравлическая система изолируется современной трубной теплоизоляцией для защиты от потерь холода и предотвращения выпадения конденсата на холодной поверхности труб.

• гидравлический контур системы холодоснабжения включаются испаритель чиллера, насосная станция (или гидромодуль), сеть трубопроводов и воздухоохладители с регулирующими клапанами. Могут применяться двух- и трехходовые регулирующие клапаны [10 и др.]. При использовании двухходовых клапанов регулирование изменяет расход воды на отдельных воздухоохладителях и в целом в системе. Это обстоятельство можно использовать для экономии электроэнергии, затрачиваемой на работу циркуляционного насоса, применяя насосы с регулируемой скоростью вращения двигателя (инверторный привод или

др.). Пока чаще используются трехходовые клапаны, которые при регулировании сохраняют постоянный расход холодоносителя на подводящих ответвлениях и в целом в системе.

Подбор чиллера, насосной станции, регулирующего клапана подробно рассмотрен в [1] и [2]. Гидравлический расчет сети трубопроводов выполняется любым удобным методом, например методом удельных потерь давления.

Следует учитывать, что средняя температура воды в систем холодоснабжения порядка 10 ⁰С. При расчете стальных (из оцинкованной или нержавеющей стали) нужно пользоваться номограммами , таблицами или формулами для нового водопровода, так как в обычных данных для старого водопровода учитываются большие отложения за счет коррозии на внутренних стенках труб, чего обычно не бывает в системе холодоснабжения. При использовании пластиковых, медных или других труб – соответствующими номограммами для температуры воды 10 ⁰С. Некоторые таблицы и номограммы для гидравлического расчета приведены в приложении. В записке должны быть достаточно полно представлены характеристики подобранного оборудования.

10. Подбор оборудования узла регулирования воздухонагревателя центрального кондиционера: подбор регулирующего клапана, смесительного насоса и другой необходимой арматуры.

Для современных медно-алюминиевых воздухонагревателей первого подогрева рекомендуется применять схему качественного регулирования со смесительно-циркуляционным насосом [12 и др.] на подающей или обратной подводке. Так обеспечивается лучшее качество регулирования, предотвращается снижение скорости горячей воды в трубках теплообменника, снижается риск размораживания. В качестве регулирующего может применяться двух- или трехходовой клапан,

который по температурным условиям лучше устанавливать на обратной линии.

Воздухонагреватели второго подогрева не подвергаются опасности замерзания. Для них теплоноситель может приготавливаться в водоводяном теплообменнике или также использоваться смесительный насос. Подбор насоса, регулирующего клапанов – эти вопросы подробно рассмотрены в [1] и [2].

11. Разработка функциональной схемы автоматического регулирования.

При разработке функциональной схемы следует использовать материалы соответствующих разделов [1, 2], а также схемные решения, представленные в [7 и 13]. В записке кратко должна быть описана работы автоматического регулирования.

Подробные примеры построения процессов обработки воздуха, компоновки и подбора блоков кондиционера, подбора оборудования холодо- и теплоснабжения центрального кондиционера приведены в [1].

Некоторые полезные данные для гидравлического расчета системы холодоснабжения, подбора регулирующих и балансировочных клапанов приведены в приложении.

При размещении оборудования следует учитывать расстояния, необходимые для монтажа и обслуживания. Со стороны обслуживания кондиционера должно оставляться свободное пространство не менее ширины кондиционера, с противоположной стороны – не менее 700 м для монтажа. Зоны обслуживания чиллеров и насосных станций указываются в каталогах производителей [7, 8 и др.]. Присоединение воздуховодов к кондиционеру производится с помощью гибких вставок.

Приложение 1.

Табл.П1.1

Удельные потери давления на трение в новых стальных трубах при температуре 10 ⁰С (с сокращением)

			Удельные потери давления, Па/м
Расход,			скорость, м/с
	dУ =15	dУ =20 ,	dУ =25 ,	dУ =32 ,	dУ =40 ,		dУ =50 ,
л/с	d ВН =16,3	d ВН =21,8	d ВН =27,9	d ВН =36,7,	d ВН =42,0		d ВН =54,0
	мм	мм	мм	мм	мм		мм
0,1	354	84,4	25,3
	0,49	0,27	0,16
0,13	579	137	40,8
	0,62	0,35	0,21
0,15	758	178	53	14,0
	0,72	0,40	0,25	0,142
0,18	1070	251	74,2	19,0
	0,86	0,48	0,30	0,17
	1308	305	90	24,0
0,2	0,96	0,54
			0,33	0,19
0,25	2009	464	136	35,0	18,0
	1,20	0,67	0,41	0,24	0,12
0,3	2845	655	191	49	26,0
	1,44	0,80	0,49	0,28	0,22
0,4	4963	1133	328	84	43,0		13,0
	1,92	1,07	0,65	0,38	0,29		0,17
0,5	7661	1739	501	127	65		19,0
	2,40	1,34	0,82	0,47	0,36		0,22
0,8		4317	1228	308	157		45,0
		2,14	1,31	0,76	0,58		0,35
1,0			1889	471	239		68,0
			1,64	0,95	0,72		0,42
1,5			4151	1029	517		146
			2,45	1,42	1,08		0,66
2,0				1786	899		252
				1,89	1,44		0,87

Приложение 2.

Удельные потери на трение полиэтиленовых трубопроводов

PPR-C (PN20) при температуре воды 10 ⁰С

Рис. П2.1. Номограмма для расчета потерь давления

Приложение 3.

Удельные потери на трение

медных трубопроводов холодного водоснабжения

Рис. П3.1. Номограмма для приближенного гидравлического расчета

18. – Удельные потери давления на трение, 10-1·кПа/м; g - расход воды, л/с; w – скорость воды, м, dН – наружный диаметр, мм.

Приложение 4.

Краткая информация по трубной изоляции «Armaflex»

Табл. П4.1

Рекомендации по выбору типа и толщины трубной изоляции для

систем кондиционирования и холодильных систем

Табл.П4.2

Технически обоснованная толщина стенки

Приложение 5.

Ручной балансировочный клапан MSV-I и запорный клапан MSV-M

Предназначены для совместного использования в системах нагревания и охлаждения. Клапан MSV-I сочетает в себе функции переменного гидравлического сопротивления, настраиваемого вручную и запорного клапана. Клапан снабжен двумя измерительными ниппелями для подключения к измерительному прибору для точной настройки. Клапан MSV-M запорный, имеет дренажный кран.

Рис.П5.1. Вид парной установки балансировочных клапанов Табл.П5.1

Номенклатура клапанов

Технические данные

Табл.П5.2

Рис.П5.2. Диаграмма настройки клапанов MSV-I

Приложение 6.

Ручной балансировочный клапан MSV-C

Рис. П6.1. Схема возможного использования клапана

Табл.П6.1

Номенклатура клапана с измерительными ниппелями

Технические данные (с сокращением)

Табл.П6.2

Диаграммы подбора и настройки клапанов MSV-C (с измерительной диафрагмой)

Диаграмма для клапана D_y=15 мм Диаграмма для клапана D_y=20 мм

Диаграмма для клапана D_y=25 мм Диаграмма для клапана D_y=32 мм

Диаграмма для клапана D_y=40 мм Диаграмма для клапана D_y=50 мм

Приложение 7.

Клапаны регулирующие седельные трехходовые VRB3, VRG3

Клапаны предназначены для применения в системах тепло- и холодоснабжения зданий. Клапан VRB3 из серого чугуна с наружной резьбой, клапан VRG3 из красной бронзы с наружной и внутренней резьбой.

Основные технические характеристики:

• условное давление 16 бар;

• условный диаметр 15 ÷ 50 мм;

• регулируемая среда: вода ил 50% водный раствор гликоля;

• температура регулируемой среды: -10 ÷ 120 ⁰С, при температуре от-10 до 2⁰С требуется подогрев штока.

Клапаны могут использоваться в двухходовом и трехходовом исполнении. В двухходовом исполнении клапан имеет логарифмическую характеристику. У трехходового клапана характеристик проходов логарифмическая и линейная.

Трехходовой клапан может использоваться только для смешивания потоков, то есть иметь два входа и один выход . При необходимости использовать клапан для разделения потоков, то его следует устанавливать на обратном трубопроводе.

Рис. П7.1. Вид регулирующего

клапана

Рис.П7.2. Номограмма для подбора клапанов VRB3, VRG3