Для построения зон наружного климата с определенной последовательностью обработки воздуха на i - d диаграмму наносят область оптимальных параметров внутреннего воздуха в помещении. Эта область может быть представлена в виде точки или линии при технологическом кондиционировании воздуха или в виде косоугольного четырехугольника при технологическом и комфортном кондиционировании воздуха. Область ограничена изотермами максимальной и минимальной температуры воздуха и линиями, соединяющими точки с максимальным значением относительной влажности воздуха и минимальным значением относительной влажности воздуха для теплого и холодного периодов года. Значения расчетных оптимальных параметров воздуха в помещении принимают по нормам в зависимости от назначения помещения (см. Главу 3). В общем случае, когда температуру воздуха в помещении задают в диапазоне значений f- г/"", а относительную влажность воздуха — в диапазоне <рг'ак' - (р;шн (при этом максимальные значения температуры и относительной влажности воздуха соответствуют максимальным значениям для теплого периода года и минимальные значения — для холодного периода года), расчетное состояние воздуха в помещении будет представлять зона В,В2В3В4.
Через крайние точки области оптимальных параметров воздуха в помещении проводят линии с угловыми коэффициентами ех (точки В, и В4) и ет (точки В, и В,), характеризующие процессы изменения состояния воздуха, соответственно, в холодный и теплый период года в помещении на этих линиях откладывают соответствующую рабочую разность температур (см. Главу 4) и получают область параметров приточного воздуха П,П2П3П4. Направление процесса изменения состояния воздуха в помещении, так же, как и рабочие разности температур, для точек с параметрами В, deMU")nB4 (t/"'H, deMaKC) можно условно считать такими же, как и для расчетных точек В j иВ3, так как тепло- и влаговыделения в помещении определяются, прежде всего, значением температуры воздуха в помещении. Если параметры воздуха, удаляемого из помещения, отличаются от параметров воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне, например, при вытесняющей вентиляции или распределении воздуха из-под пола, то на линии процессов изменения состояния воздуха в помещении наносят точки, характеризующие состояние удаляемого воздуха при известных значениях температуры удаляемого воздуха и получают область параметров удаляемого воздуха У,У2У3У4 (рисунок 7.1). Построение верно для того случая, когда в холодное время года СКВ выполняет функции охлаждения помещения, а система водяного отопления полностью компенсирует теплопотери помещения, что является нерациональным. Если СКВ в холодное время года берет на себя функции отопления помещения, когда система водяного отопления полностью или частично отключается, то следует дополнительно определить угловой коэффициент процесса изменения состояния воздуха в помещении в переходный период е" и провести через точки, соответствующие минимальному значению температуры воздуха в помещении В3 и Великий с угловыми коэффициентами е" (рисунок 7.2). Тогда область параметров приточного воздуха для периода от переходного до теплого времени года будет 11,1111,11,, а в период от переходного до расчетных параметров холодного периода года будет характеризоваться линией, соединяющей точки, лежащие на прямых П3П5 и П4П6, при этом угловой коэффициент процесса в помещении будет изменяться от максимального значения в" для переходного периода до минимального значения ех для холодного периода.
Дальнейшее построение границ зон, на которые делится область параметров наружного климата, для каждой из которых существует определенная последовательность процессов обработки воздуха в аппаратах СКВ, зависит от выбранного варианта технологической схемы обработки воздуха для расчетных условий.
Archive for февраля, 2010
Построения зон наружного климата
Воскресенье, февраля 28, 2010Анализ работы центральной системы кондиционирования воздуха при изменении параметров наружного климата
Воскресенье, февраля 21, 2010Для выявления режимов функционирования СКВ при изменяющихся параметрах наружного воздуха на i - d диаграмму наносят границы зон наружного климата. Каждой зоне наружного климата будет отвечать определенная последовательность обработки воздуха, а границы зон будут определять значения параметров наружного воздуха, при которых следует переходить с одного режима обработки воздуха на другой. Расчетная область возможных состояний наружного воздуха ограничена изотермами расчетных значений температуры наружного воздуха для теплого периода года сверху и для холодного периода — снизу, изоэнтальпами расчетных значений энтальпии для теплого и холодного периода года и предельными значениями относительной влажности воздуха. Максимально возможная относительная влажность наружного воздуха — 100%, минимально возможная — при отсутствии данных метеорологических наблюдений — принимается не более 20%. Для каждой местности может быть определено максимальное значение влагосодержания наружного воздуха, которое наблюдается в самый теплый месяц — июль. В СНиП «Строительная климатология» приводятся для каждого географического пункта значения средней максимальной температуры воздуха и среднемесячное значение относительной влажности воздуха наиболее теплого месяца. По двум параметрам наружного воздуха может быть определено максимальное значение влагосодержания воздуха в самый теплый месяц. Например, для Москвы при средней максимальной температуре наиболее теплого месяца tHMaKC = 23,6°С и среднемесячном значении относительной влажности воздуха наиболее теплого месяца <рЛрн = 70% максимальное влагосодержание воздуха составит dHM,lKC =13 г/кг, тогда как при расчетных параметрах Б наружного воздуха (tHB = 28,5°С, i„B - 54 кДж/кг) расчетное влагосодержание наружного воздуха составляет dHs = 9,9 г/кг. Это следует учитывать при проектировании систем кондиционирования воздуха помещений, в которых определяющим параметром микроклимата является относительная влажность воздуха, например для бассейнов, производственных помещений полиграфических, текстильных предприятий и т.д. Расчетная область параметров наружного климата abcdefg представлена на рисунке 7.1. В реальных условиях работы системы кондиционирования воздуха точки, характеризующие состояние наружного воздуха, могут выходить за пределы расчетной области наружного климата, в это непродолжительное время в помещении может наблюдаться отклонение параметров воздуха от заданных значений. Допустимая продолжительность отклонения определяется коэффициентом обеспеченности расчетных внутренних условий, который зависит от уровня требований к поддержанию микроклимата.
Алгоритм функционирования СКВ
Воскресенье, февраля 14, 2010Постоянно изменяющиеся наружные климатические условия и тепло- и влагопоступления в помещении определяют алгоритм функционирования СКВ. Под алгоритмом функционирования СКВ понимается программа выполнения и последовательной смены технологических процессов обработки воздуха в аппаратах СКВ, иначе — последовательность определенных режимов обработки воздуха. Алгоритм функционирования СКВ является основой для составления технологической схемы обработки воздуха, подбора оборудования центрального кондиционера, определения технологических показателей работы СКВ (расходов холода, теплоты, воды и электроэнергии) за годовой цикл ее работы и выбора наиболее оптимальной последовательности обработки воздуха, а также основой для разработки функциональной схемы автоматического регулирования.
Построение процессов на i - d диаграмме для двух расчетных точек, для холодного и теплого периода, так же, как и представление хода параметров наружного климата в виде некоторой кривой линии, не дает возможности правильно выбрать технологическую последовательность обработки воздуха, определить годовые энергетические показатели работы СКВ, разработать функциональную схему автоматического регулирования СКВ.
Алгоритм функционирования составляют на основе пошагового анализа всего цикла работы системы кондиционирования воздуха от минимальных до максимальных расчетных значений параметров наружного воздуха для географического пункта района строительства. Для правильного определения нагрузки на аппараты обработки воздуха и управления ими необходим анализ функционирования СКВ при расчетных значениях параметров наружного климата при изменяющихся тепло- и влагопоступлениях в помещении. Анализ работы центральной системы кондиционирования воздуха проводят с использованием i - d диаграммы влажного воздуха графоаналитическим способом, возможно проведение анализа аналитическим способом с использованием компьютерной программы расчета. Ему предшествует предварительный выбор варианта технологической схемы обработки воздуха для расчетных условий теплого и холодного периодов года.
Преимуществами системы с вентиляторными доводчиками
Воскресенье, февраля 7, 2010Преимуществами системы с вентиляторными доводчиками являются:
— производительность по воздуху центральной установки наименьшая по сравнению с другими системами, так как определяется минимально необходимым количеством наружного воздуха;
— лучшие эксплуатационные показатели по сравнению с другими системами в центральной системе (расходы теплоты, холода и воды на обработку воздуха);
— гибкость системы;
— функция отопления помещений в холодное время года. Недостатки систем с вентиляторными доводчиками:
— более трудоемкое обслуживание по сравнению с центральными системами, так как работы следует проводить во всех помещениях здания;
— требуется система отвода конденсата, образующегося при охлаждении воздуха с осушением, которую необходимо периодически чистить;
— фильтры, встроенные в фэнкойл, имеют малые размеры, низкую эффективность, требуют проведения регенерации;
— невозможно точно поддерживать заданную относительную влажность в помещении;
— при работе вентилятора в помещении создается шум;
— вентиляторы доводчиков потребляют электроэнергию.
Расход первичного воздуха в каждое помещение в системе с вентиляторными доводчиками
Суббота, января 30, 2010Расход первичного воздуха в каждое помещение в системе с вентиляторными доводчиками определяют как минимально необходимое количество наружного воздуха, что является отличительной особенностью и преимуществом этой системы перед другими многозональными системами.
На рисунке 6.27 показано построение на i - d диаграмме процессов изменения состояния воздуха в водовоздушной СКВ со смешением наружного воздуха, обработанного в центральном кондиционере, и рециркуляционного воздуха в смесительной камере фэнкойла и обработкой смеси в фэнкойле в теплый и холодный периоды года для двух помещений.
Точка Нт характеризует состояние наружного воздуха, точка В'" — состояние внутреннего воздуха в теплый период года. На линии насыщения <р„ = 100% отмечают точку предельного состояния воздуха при «мокром» охлаждении в поверхностном воздухоохладителе центрального кондиционера (средняя температура поверхности воздухоохладителя) при температуре tf= t„ + (3+5) Соединяют полученную точку с точкой Нт, характеризующей состояние наружного воздуха, и на этой линии находят точку От, характеризующую конечное состояние охлажденного и осушенного воздуха, определив предварительно значение конечной относительной влажности воздуха для этой точки согласно рекомендациям Кокорина О. Я, [29]. Определяют значение влагосодержания воздуха dMUH в точке конечного состояния воздуха. Из точки О"' проводят линию постоянного влагосодержания dMUH = const до пересечения с изотермой tn = t0 + ГС. Отрезок От-Пт учитывает подогрев первичного воздуха в вентиляторе за счет перехода механической энергии в тепловую и воздуховодах.
Система кондиционирования воздуха с водовоздушными доводчиками
Суббота, января 23, 2010Это вариант водовоздушной СКВ, в которой в качестве местных агрегатов используются фэн-койлы или напольные конвекторы. В центральной установке кондиционирования воздуха обрабатывается суммарное количество минимально необходимого наружного воздуха, подаваемого в помещения. Первичный воздух по сети воздуховодов (рисунок 6.25) поступает непосредственно в помещение через воздухораспределители или в вентиляторный доводчик 5, если его конструкция предусматривает смешение наружного и рециркуляционного воздуха. В вентиляторном доводчике (рисунок 6.26) проходит обработку рециркуляционный воздух, забираемый из помещения (вторичный воздух), или смесь первичного и рециркуляционного воздуха. В зависимости от периода года воздух может охлаждаться или нагреваться в теплообменнике вентиляторного доводчика. К теплообменнику 2 по системе трубопроводов подводится холодная вода в теплый период года или горячая вода в переходный или холодный период года. Движение воздуха через теплообменник в отличие от эжекционных доводчиков обеспечивает встроенный вентилятор 1.
Поддержание заданной температуры в каждом помещении осуществляется системой управления. В соответствии с заданной температурой воздуха в помещении изменяется скорость вращения вентилятора (низкая, средняя, высокая) и расход теплоносителя через теплообменник. Для этого в конструкции вентиляторного доводчика предусмотрены специальные регулирующие устройства.
В результате система кондиционирования воздуха с вентиляторными доводчиками при сохранении минимального воздухообмена обеспечивает поддержание требуемой температуры воздуха в каждом помещении независимо от времени года и изменения нагрузки на СКВ. Относительная влажность воздуха в помещениях также поддерживается в пределах оптимальных значений, хотя поддержание строго заданных значений относительной влажности воздуха в данной системе невозможно.
Преимущества система кондиционирования воздуха с ЭКД
Воскресенье, января 17, 2010Система кондиционирования воздуха с ЭКД имеет целый ряд преимуществ перед другими системами:
— снижение расхода электроэнергии на транспортировку первичного воздуха в центральной системе за счет доведения расхода воздуха до его минимальных значений, а также уменьшение капитальных затрат на оборудование центрального кондиционера;
— обогрев помещений в режиме естественной конвекции исключает необходимость устройства дополнительной системы отопления;
— сосредоточение в одном месте оборудования (центрального кондиционера, центрального источника теплоты и холода) облегчает и улучшает эксплуатацию;
— отсутствие вентиляторов в агрегате, установленном в помещении, повышает надежность системы, уменьшает шум;
— благодаря местной рециркуляции воздуха отпадает необходимость прокладки рециркуляционных воздуховодов, установки рециркуляционных вентиляторов.
В то же время система кондиционирования воздуха с ЭКД не лишена недостатков:
— в помещениях, оборудованных ЭКД, невозможно поддерживать относительную влажность воздуха на заданном уровне;
— для обеспечения давления перед соплами Р - 500-300 Па необходимо создать повышенные скорости выхода воздуха из сопел v = 15-20 м/с, поэтому в СКВ с эжекционными доводчиками применяются вентиляторы среднего и высокого давления, что связано с дополнительными затратами электроэнергии по сравнению с системами с вентиляторными доводчиками;
— расход рециркуляционного воздуха через ЭКД остается постоянным, так как эжекционные доводчики работают с постоянным коэффициентом эжекции;
— ограничения по коэффициенту эжекции приводят к необходимости увеличения расхода первичного воздуха сверх минимально необходимого для ассимиляции значительных теплоизбыт-ков и влагоизбытков в помещении, с чем связан некоторый перерасход электрической, тепловой энергии и холода в центральной системе по сравнению с многозональной водовоздушной системой с вентиляторными доводчиками.
Электрические водонагреватели
Воскресенье, января 10, 2010Электрические воздухонагреватели имеют теплообменную поверхность, состоящую из пучка трубчатых электронагревательных элементов, расположенных друг относительно друга также, как и сребренные трубки, обогреваемые водой или паром, в шахматном или коридорном порядке.
Трубчатый нагревательный элемент представляет собой обычно стальную трубку, внутри которой находится наполнитель с запрессованной в него спиралью из высоколегированной (хром-никель) стали. Наполнителем ТЭНа служит порошок плавленой окиси магния (периклаз). Наполнитель выполняет несколько задач: удерживает спираль в центре трубки, является проводником теплоты от спирали к внутренней стенке трубки, а также электроизолятором между ними.
Наполнитель должен иметь большое электрическое сопротивление и высокую теплопроводность. Благодаря герметизации спираль в трубке электронагревательного элемента не окисляется, что увеличивает срок службы ТЭНа. Для увеличения площади поверхности теплообмена со стороны воздуха нагревательные элементы оснащены спирально навивными ребрами, тепловой контакт между трубками и ребрами достигается цинкованием. Концы спиралей привариваются к стальным или никелевым контактным стержням, на которые насажены керамические изоляторы, а на изоляторы — специальные шайбы для крепления ТЭНов к трубной доске, которая является также корпусом клеммной коробки электронагревателя. Контактные стержни нагревателей соединяются между собой перемычками. Ряды ТЭН, поперечные по ходу воздуха, соединены между собой так, что образуют самостоятельные регулируемые секции. В таких воздухонагревателях возможно ступенчатое регулирование мощности. Электрический нагреватель имеет термостат безопасности для ограничения максимальной температуры воздуха между элементами 90°С или температуры на поверхности оребрения 190°С. Степень защиты от поражения электрическим током должна соответствовать классу 1 по ГОСТ 12.2.007.0. Корпус электрического воздухонагревателя должен быть заземлен, для чего предусмотрена специальная клемма. Сопротивление изоляции должно быть не менее 0,5 МОм.
Паровые воздухонагреватели
Воскресенье, января 3, 2010Паровые воздухонагреватели чаще всего имеют нагревательный элемент из стальной трубы с алюминиевыми или стальными спирально навивными ребрами, хотя могут использоваться и медные трубы при рабочем давлении не более 15 бар и температуре не выше 175°С. Подвод пара осуществляют к верхнему патрубку, удаление конденсата — из нижнего патрубка. Расположение нагревательных элементов при горизонтальном потоке воздуха чаще вертикальное, реже горизонтальное, причем в последнем случае должен быть обеспечен уклон нагревательных элементов для свободного удаления конденсата. Применяются паровые воздухонагреватели в системах кондиционирования воздуха производственных помещений, где на предприятии имеется паровая котельная для технологических целей и попутно пар низкого или среднего давления может быть использован для нужд теплоснабжения. Пар — самый дешевый теплоноситель, но возникают сложности при эксплуатации паровых систем. Необходимо обеспечить постоянный отвод конденсата, при плохом отводе конденсата возможно затопление теплообменника конденсатом и замерзание его в условиях низких температур наружного воздуха. С целью лучшего отвода конденсата необходимо установить автоматический конденсатоотводчик на конденсатопроводе после парового воздухонагревателя. В паровом воздухонагревателе сложно регулировать теплоотдачу только пропусками пара, что не всегда применимо, поэтому чаще всего паровой воздухонагреватель имеет байпас по воздуху с воздушным клапаном.
Регулирование теплоотдачи воздухонагревателя
Воскресенье, декабря 27, 2009В процессе эксплуатации системы кондиционирования воздуха возникает необходимость в регулировании теплоотдачи воздухонагревателя. При количественном регулировании теплоотдачи с повышением температуры наружного воздуха расход теплоносителя уменьшается. При отрицательных температурах наружного воздуха возможно замерзание воды в отдельных трубках воздухонагревателя в результате прекращения в них циркуляции, несмотря на то, что средняя конечная температура теплоносителя, на которую реагирует датчик защиты от замерзания, может быть выше предельного значения. Нарушение циркуляции в отдельных трубках может быть связано с возникновением естественного циркуляционного давления от охлаждения воды, отрицательного по знаку, которое будет тормозить движение воды. Величина циркуляционного давления определяется разностью веса столбов охлажденной жидкости в сборном коллекторе и нагретой жидкости в распределительном коллекторе, которая зависит только от температуры жидкости и разности отметок центра распределительного и сборного коллектора. В расчетном режиме скорости движения жидкости достаточно велики, и естественное циркуляционное давление не оказывает существенного воздействия на распределение потоков. В процессе количественного регулирования при уменьшении расхода и скорости движения воды естественное циркуляционное давление по величине становится соизмеримо с давлением потока воды, что может привести к прекращению циркуляции в отдельных трубках. В процессе регулирования теплоотдачи скорость движения теплоносителя не должна опускаться ниже критического уровня. Расчетами установлено, что для большинства типов воздухонагревателей значение критической скорости не превышает 0,15 м/с [29]. Это значение и принято в качестве минимально допустимого для скорости движения воды в трубках воздухонагревателя.
Конструкция водяного воздухонагревателя с числом трубок по ходу воздуха больше одной чаще всего обеспечивает перекрестно прямоточную или противоточную схему движения теплообмени-вающихся сред. Перекрестный ток имеет место в каждом отдельном ряду труб, прямоток или противоток — в каждом змеевике, состоящем из труб, расположенных в разных рядах по направлению движения воздуха.
Последовательное расположение труб в змеевике позволяет достигнуть большей продолжительности контакта воздуха с трубами, более равномерного распределения температур. При противо-точной схеме больше среднелогарифмическая разность температур и более интенсивно протекает процесс теплопередачи, поэтому такая схема предпочтительна.
Распределительный и сборный коллекторы могут быть изготовлены из углеродистой стали или из меди. В нижней части коллекторов установлены дренажные клапаны, в верхней части — клапаны для удаления воздуха. Присоединение теплообменников к трубопроводам выполняют на резьбе, фланцах, сварке.
Воздухонагреватели могут изготавливаться с обводными каналами, в которых установлены клапаны с ручным или электроприводом. Воздухонагреватели с обводным каналом применяют для первой ступени подогрева воздуха при большом запасе поверхности нагрева теплообменников, когда при регулировании их теплоотдачи изменением расхода теплоносителя может возникнуть опасность замерзания воды в трубках, поэтому применяют регулирование по воздуху. Однако в современных конструкциях воздухонагревателей, варьируя при подборе числом трубок по ходу воздуха, числом ходов и расстоянием между пластинами, можно достаточно точно выбрать воздухонагреватель с необходимой поверхностью нагрева так, чтобы фактическая площадь поверхности нагрева превышала требуемую не более чем на 10%.