Технологической схемой обработки воздуха при расчетных параметрах теплого периода года предусмотрено: управляемое охлаждение и осушение наружного воздуха в поверхностном воздухоохладителе, подогрев в вентиляторе и воздуховодах на 1°С.
При расчетных параметрах наружного воздуха для холодного периода года воздух нагревается в воздухонагревателе первой ступени и увлажняется в блоке адиабатного увлажнения. Это может быть стандартная камера орошения или блок сотового увлажнения с байпасом, камера орошения или блок увлажнения с тонким распылом воды, в которых возможны управляемые процессы. Расход приточного воздуха G„ постоянный и равен минимально необходимому расходу наружного воздуха G.
Анализ работы центральной системы кондиционирования воздуха проводим с использованием i - d диаграммы влажного воздуха.
1. Наносим на i - d диаграмму область оптимальных параметров микроклимата в помещении спортивного зала: 19°С < temm < 25 °С и 30% < <ретт < 60%.
В данном случае принято минимально возможное значение относительной влажности воздуха в холодный период года — 30%.
2. Через крайние точки области оптимальных параметров воздуха в помещении проводим линии с угловыми коэффициентами е* (точки В3 и В4) и ем (точки В, и В2), откладываем на этих линиях соответствующие значения рабочей разности температур и получаем область параметров приточного воздуха П^ЩЩ. В помещении принята перемешивающая вентиляция, воздух подается настилающимися струями в верхнюю зону и удаляется из верхней зоны вне прямого действия приточной струи. Поэтому параметры воздуха, удаляемого из помещения, не отличаются от параметров воздуха в обслуживаемой зоне.
3. Для построения границ первой зоны проводим через точку П с параметрами i„XMU", d„XMU" линию постоянного влагосодержания dx мин = const и линию постоянной энтальпии ix = const. Первая зона характеризует параметры состояния наружного климата, когда iH < ix и d„ < d„XMU", ей соответствует такая последовательность обработки воздуха: нагревание наружного воздуха в воздухонагревателе первой ступени, адиабатное увлажнение воздуха (управляемый процесс или байпас). В схеме с байпасом часть наружного воздуха проходит через камеру орошения или блок сотового увлажнения. В схеме с управляемым процессом уменьшается расход распыляемой воды. Частным случаем является стандартный блок адиабатного увлажнения с минимальным значением коэффициента эффективности 0,65. В последнем случае минимальное значение относительной влажности воздуха в помещении будет выше 30%. Количество воздуха через байпас или расход распыляемой воды необходимо изменять в зависимости от требуемых значений температуры и относительной влажности воздуха в помещении. При повышении температуры наружного воздуха требуется уменьшение расхода передаваемой теплоты в воздухонагревателе по сигналу датчика температуры мокрого термометра точки Кх, устанавливаемого после блока адиабатного увлажнения. При значении энтальпии наружного воздуха после блока адиабатного увлажнения iH > ix будет прекращена подача горячей воды в воздухонагреватель первой ступени с помощью регулирующего клапана и произойдет переход на другой режим обработки воздуха.
Posts Tagged ‘схема’
Технологическая схема обработки воздуха
Воскресенье, марта 14, 2010Регулирование 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%.
Анализ работы СКВ при неполном заполнении помещения людьми
Понедельник, сентября 28, 2009Для анализа работы СКВ при неполном заполнении помещения людьми или при частичном отключении тепловыделяющего оборудования строят процесс обработки воздуха для расчетных зимних и летних условий аналогично рассмотренному в Главе 5, принимая измененные значения тепло-влажностного отношения е и минимального расхода наружного воздуха в схеме с рециркуляцией воздуха. Сравнивая результаты построения процессов для расчетных и измененных нагрузок, делают вывод об изменении режимов работы отдельных аппаратов СКВ — воздухонагревателей, воздухоохладителей, блока увлажнения, которые следует учесть при подборе соответствующего оборудования и при разработке функциональной схемы автоматического регулирования.
На рисунке 7.9 показано сравнение работы центральной установки кондиционирования воздуха при расчетных и измененных нагрузках в холодный и теплый периоды года для помещения с прямоточной СКВ при неполном заполнении его людьми. Точки, имеющие индекс т, соответствуют измененным нагрузкам. В теплый период года при снижении тепло- и влагопоступлений в помещении уменьшится угловой коэффициент процесса, и станет равным г"1. Яри сохранении расхода приточного воздуха потребуется увеличение температуры приточного воздуха и точка, характеризующая состояние приточного воздуха, переместится из точки Пт в точку //.". Для доведения наружного воздуха до нового состояния приточного воздуха потребуется при неизменной температуре холодной воды, поступающей в поверхностный воздухоохладитель, увеличить ее расход, чтобы довести воздух до состояния точки От, после чего нагреть воздух в воздухонагревателе второй ступени.
Воздухонагреватели второго подогрева следует рассчитывать для режима минимальной нагрузки. По мере увеличения теплопоступлений в помещении необходимо уменьшать расход горячей воды через теплообменник. Если схема не включала воздухонагреватель второй ступени, следует изменить направление процесса мокрого охлаждения воздуха, уменьшая начальную температуру холодной воды, а также снизить степень охлаждения воздуха, уменьшая расход холодной воды, чтобы довести воздух на выходе из поверхностного воздухоохладителя до состояния, характеризуемого точкой ПТ"'. Такую возможность должна обеспечить система автоматического регулирования СКВ. В холодный период года точка, характеризующая состояние приточного воздуха при уменьшенной нагрузке, займет положение Я/. Чтобы довести наружный воздух до этого состояния, по сравнению с максимальной нагрузкой, необходимо увеличить расход теплоты в воздухонагревателе первой ступени и изменить соотношение количества увлажняемого воздуха и проходящего через байпас. В схеме со вторым подогревом необходимо увеличить расход теплоты, передаваемой воздуху, в воздухонагревателе — как первой, так и второй ступени. В этом случае оба воздухонагревателя следует рассчитывать на режим минимальной нагрузки в помещении.
Водовоздушная система кондиционирования воздуха
Понедельник, сентября 28, 2009В водовоздушных системах в кондиционируемое помещение вводится воздух, обработанный в центральном кондиционере, и вода, несущая тепло или холод. В отечественной практике эти системы называются местно-центральные. Воздух, называемый первичным, и вода обрабатываются в центральных установках, а затем по системе воздуховодов и трубопроводов подаются во все помещения здания. Вода используется для охлаждения или нагревания вторичного (рециркуляционного) воздуха помещения в теплообменниках местных агрегатов. Водовоздушные системы применяются для помещений со значительными явными тепловыделениями, где не требуется жесткое поддержание заданного значения относительной влажности воздуха. Эти системы хорошо себя зарекомендовали за рубежом в офисных зданиях, больницах, гостиницах, школах, жилых зданиях, исследовательских лабораториях. Они могут применяться в многозональных производственных помещениях точного машиностроения, радиотехнической, фармацевтической, пищевой промышленности и т.д. В последние годы получили широкое распространение в России. В водовоздушных системах в качестве местных агрегатов, устанавливаемых в помещении, применяют эжекционные, вентиляторные доводчики, напольные конвекторы и охлаждающие панели.
Особенностью проектирования водовоздушных СКВ является необходимость определения технологических нагрузок на СКВ раздельно для центральной системы и местных агрегатов. Кокорин О. Я. предлагает разделять общие избытки или недостатки теплоты в помещении на отдельные доли или составляющие с тем, чтобы одна доля ассимилировалась соответственно в аппаратах центральной системы, а другая — местными агрегатами. Для исключения перерасхода холода и теплоты в ранней отечественной литературе по местно-центральным СКВ было рекомендовано, чтобы центральная система ассимилировала 30-40% от общего количества избыточной теплоты в помещении, а местная система — 60-70%. В последних работах [29, 30] для поглощения постоянных теплоприто-ков (люди, оргтехника) для гражданских зданий рекомендуют в рабочее время использовать воздух, охлаждаемый в центральных аппаратах СКВ, а отвод переменных теплопритоков (солнечная радиация, поток за счет теплопередачи через наружные ограждения) осуществлять местными агрегатами. На основе этого разделения предложено определять нагрузки по холоду и теплоте на центральную систему и местные агрегаты. Более правильный путь — определение технологических нагрузок одновременно с выбором технологической схемы обработки воздуха в ходе построения на i - d диаграмме с учетом конкретных технических характеристик устанавливаемых местных агрегатов [8].
В зависимости от решаемых задач, особенностей объекта и применяемых местных агрегатов можно выделить возможные схемы, определяющие последовательность обработки воздуха во всех элементах водовоздушной СКВ. При использовании в качестве местных агрегатов вентиляторных доводчиков (фэнкойлов) таких схем три:
а) с независимой обработкой рециркуляционного воздуха в фэнкойле и наружного воздуха в центральном кондиционере (рисунок 6.19);
б) с предварительным смешением наружного необработанного воздуха с рециркуляционным в фэнкойле, а затем его обработкой — нагреванием или охлаждением (рисунок 6.20);
в) с предварительным смешением обработанного в центральном кондиционере наружного воздуха с рециркуляционным в фэнкойле, а затем его обработкой — нагреванием или охлаждением (рисунок 6.21). В схеме а) в теплообменнике фэнкойла охлаждается рециркуляционный (внутренний) воздух, поступающий в помещение независимо от потока обработанного в центральном кондиционере наружного воздуха. Приточный воздух в размере минимального расхода наружного воздуха обрабатывается в центральном кондиционере и поступает в помещения через воздухораспределители. Смешение двух потоков происходит непосредственно в самом помещении. В схемах обработки воздуха 6) и в) первоначально происходит смешение двух потоков наружного и рециркуляционного воздуха в смесительной камере фэнкойла, а затем — охлаждение или нагревание смеси в теплообменнике. При этом в схеме в) наружный воздух проходит соответствующую обработку в центральном кондиционере.
Применение двухканальных систем кондиционирования воздуха
Понедельник, сентября 28, 2009Применение двухканальных систем кондиционирования воздуха дает возможность снизить расход теплоты и холода по сравнению с центральными системами, но они все равно больше минимально неизбежных значений. Из-за отсутствия производства двухканальных смесителей эта схема не получила широкого распространения в России. Такие системы очень популярны в последнее время в Соединенных Штатах, особенно для административных зданий и гостиниц.
Преимущества таких систем:
— возможность индивидуального регулирования не только температуры, но и относительной влажности воздуха в отдельных помещениях;
— отсутствие в обслуживаемых помещениях теплообменников, трубопроводов тепло- и холодоно-сителя, все они размещены в вентиляционном центре;
— малая инерционность системы, быстрая реакция на изменение нагрузки;
— регулируемое количество наружного воздуха и постоянный расход приточного воздуха в помещение, что позволяет применять стандартные воздухораспределители, обеспечивать хорошее перемешивание воздуха в помещении и равномерное поле температуры;
— возможность ввода системы в эксплуатацию по частям и этажам по мере строительства здания;
— канал горячего воздуха обеспечивает поддержание температуры воздуха в зонах с низкой тепловой нагрузкой в режиме охлаждения, когда возможны утечки холодного воздуха через смесительный клапан.
Недостаток двухканальных СКВ:
— использованы противоположные процессы «охлаждение» и «нагревание», связанные с затратами энергии, что приводит к снижению энергетической эффективности системы;
— сложность и увеличение затрат на устройство и тепловую изоляцию прокладки двух каналов воздуховодов;
— высокие скорости и потери давления из соображения экономии места для прокладки воздуховодов;
— утечки воздуха в воздуховодах;
— утечки воздуха через смесительный клапан вызывают необходимость увеличения тепловой мощности воздухонагревателя и воздухоохладителя;
— необходимость поддержания постоянства расхода воздуха, подаваемого в помещение, требует затрат на автоматизацию смесительных устройств;
— сложность обеспечения гидравлической устойчивости сети воздуховодов.
Процессы изменения состояния воздуха
Понедельник, сентября 28, 2009Процессы изменения состояния воздуха в холодный период года отличаются положением точек состояния воздуха и направлением изменения состояния воздуха в помещениях. В холодный период года система кондиционирования воздуха в некоторых помещениях выполняет также функции отопления. Наружный воздух нагревается в воздухонагревателе первого подогрева, адиабатически увлажняется до состояния точки 0х. Далее он смешивается с рециркуляционным воздухом. Точка Вх определяет состояние внутреннего воздуха во всех помещениях в холодный период года и одновременно рециркуляционного воздуха, точка О определяет состояние смеси воздуха после второй рециркуляции, а точка К,' — состояние определенной доли этой смеси, проходящей через горячий канал после поверхностного воздухонагревателя. Далее воздух по соответствующим магистральным воздуховодам —горячему и холодному — поступает к смесителям, в которых процесс смешивания изображается прямой К2СХ. Положение точек П„ П2 и .//, на этой прямой зависит от теплового и влажностного балансов в помещении, в соответствии с которыми устанавливается необходимое соотношение расходов холодного и горячего воздуха. Расходы воздуха в холодном и горячем каналах определяются аналогично теплому периоду. Линии П,В„ П2В2, Н,В} характеризуют процессы изменения состояния воздуха в холодный период года в этих помещениях. При изменении теплового и влажностного балансов в помещении точки Д будут скользить по линии постоянного влагосодержания. Из зональных смесителей воздух выходит с необходимой температурой приточного воздуха, значение которой определяется тепловой нагрузкой на СКВ для данного помещения. Температура воздуха внутри помещения поддерживается автоматически, относительная влажность воздуха в помещениях регулируется косвенно методом «точки росы».
Двухканальная система с двумя центральными кондиционерами, позволяющая обслуживать отдельные помещения с сильно отличающимися тепловлажностными режимами, является более гибкой и обеспечивает более точное поддержание относительной влажности воздуха в помещении. На рисунке 6.17 приведена принципиальная схема устройства двухканальной системы с двумя центральными кондиционерами. От каждого кондиционера устраивают самостоятельную систему распределительныхмагистральныхвоздуховодов.подводящихвоздухв каждое кондиционируемое помещение. Таким образом, воздух подводится по двум каналам, причем в каждом канале он имеет различные параметры, в том числе и влагосодержание воздуха. Работа данной системы аналогична работе двухканальной системы с одним кондиционером.
На i - d диаграмме (рисунок 6.18) представлено построение процессов изменения состояния воздуха в двухканальной системе с двумя кондиционерами для теплого периода года. Точки В,, В2 и В3 соответствуют заданным состояниям внутреннего воздуха в трех отдельных помещениях. Через точки В,, В2 и В3 проводят лучи процессов изменения состояния воздуха в этих помещениях.
Двухканальная система кондиционирования воздуха
Понедельник, сентября 28, 2009Двухканальная система рекомендуется для применения при неравномерно изменяющихся нагрузках по явной теплоте, она обеспечивает точное поддержание заданной температуры в каждом помещении, а в отдельных схемах — относительной влажности воздуха. Преимущество двухка-нальных систем возрастает при увеличении количества помещений в здании. Применяется в многоэтажных административных зданиях, гостиницах, лабораторных корпусах со степенью остекления наружных стен не более 60%, музеях.
Существует много возможных схем двухканальных СКВ. Главное различие между ними состоит в точности, с которой регулируется относительная влажность воздуха в помещении. Самые лучшие технологические показатели имеют схемы, в которых наружный воздух охлаждается и осушается летом, увлажняется зимой, смешивается с рециркуляционным воздухом, делится на два канала и в каждом потоке устанавливаются, соответственно, воздухонагреватель и воздухоохладитель (рисунок 6.13). Обработка воздуха в центральной двухканальной системе кондиционирования воздуха осуществляется в два этапа: первоначально воздух обрабатывается в центральной установке кондиционирования воздуха 2, затем поток воздуха делится на два канала 6 и 8, в которых устанавливаются, соответственно, воздухонагреватель 7 и воздухоохладитель 9. Поддержание заданной температуры воздуха в помещении обеспечивается смешением подогретого и охлажденного потока воздуха в необходимом соотношении так, чтобы получить необходимую температуру приточного воздуха; при этом расход воздуха, поступающего в помещение, остается неизменным. В каждом помещении устанавливаются смесительные устройства 10 со встроенным регулирующим воздушным клапаном, исполнительный механизм которого соединен с датчиком температуры воздуха в помещении. По сигналу датчика температуры изменяется соотношение количества нагретого и холодного воздуха и, соответственно, параметры приточного воздуха.
Прямоточная схема с управляемым процессом в блоке добавки увлажнения
Понедельник, сентября 28, 2009Для прямоточной схемы с управляемым процессом построение следует проводить следующим образом (рисунок 5.21): через точку П проводят линию постоянной энтальпии до пересечения с линией постоянного влагосодержания dH = const в точке К, характеризующей состояние воздуха после воздухонагревателя первой ступени перед блоком увлажнения. Тогда НК — процесс нагревания воздуха, КП — адиабатное управляемое увлажнение воздуха, когда заданная относительная влажность воздуха на выходе из блока увлажнения достигается изменением количества воды, подаваемой на орошение, либо выбором насадки блока сотового увлажнения определенной глубины. Для устойчивой работы форсунок необходимо обеспечить минимальный расход воды, который для камер орошения стандартного исполнения соответствует коэффициенту адиабатной эффективности 0,65. Если при построении требуемый коэффициент эффективности менее 0,65, то такой управляемый процесс в стандартной камере орошения и блоке сотового увлажнения не может быть реализован; тогда необходимо применить байпас по воздуху или второй подогрев после блока адиабатного увлажнения.
Прямоточная схема с равняемым процессом
Понедельник, сентября 28, 2009Под управляемым процессом в поверхностном воздухоохладителе или камере орошения при политропном охлаждении понимают процессы тепломассообмена при изменении параметров воздуха и воды на выходе из теплообменника и, соответственно, количества передаваемой теплоты (холода) под действием управляющих воздействий. В качестве управляющего воздействия изменяют расход холодной воды с помощью двухходовых или трехходовых регулирующих клапанов на трубопроводах или переменного числа оборотов насоса. Этот способ называется количественным регулированием. Если начальная температура холодной воды остается неизменной, а расход воды через теплообменник изменяется, то параметры конечного состояния воздуха будут находиться на линии процесса охлаждения, направленной на точку с температурой поверхности на линии насыщения, определяемой начальной температурой холодной воды. При изменении температуры воды, поступающей в воздухоохладитель путем подмешивания обратной воды, прошедшей теплообменник, происходит изменение направления процесса охлаждения. Этот способ называется качественным регулированием. Второй способ применяется редко.
Схема компоновки оборудования центрального кондиционера, соответствующая прямоточной схеме с управляемым процессом, представлена на рисунке 5.11 а. В схеме предусмотрена возможность изменения расхода воды через поверхностный воздухоохладитель с помощью трехходового разделительного регулирующего клапана по сигналу датчика температуры воздуха в помещении (температуры приточного воздуха).
Для построения управляемого процесса следует соединить точку TV с точкой Н и продлить полученную линию до пересечения с ср = 100% в точке предельного состояния воздуха (средняя температура охлаждающей поверхности) (рисунок 5.11 б). Для проверки возможности реализации процесса «мокрого» охлаждения в воздухоохладителе центрального кондиционера на линии насыщения ср = 100% проверяют соотношение 5.15. Если соотношение выполняется, то НП1 — процесс охлаждения и осушения всего количества воздуха при уменьшенном расходе воды через теплообменник, НО — воображаемый (теоретический) процесс охлаждения и осушения воздуха при максимальном расходе воды через теплообменник.
Cхема с использованием воздухонагревателя второго подогрева
Понедельник, сентября 28, 2009Прямоточная схема применяется в том случае, когда рециркуляции невозможна, нецелесообразна (энтальпия удаляемого воздуха из помещения больше энтальпии наружного воздуха iy > iH) или необходимость в рециркуляции отсутствует (минимально необходимый расход наружного воздуха больше расхода приточного воздуха, определенного на удаление полных теплоизбытков в помещении, G„ > G„). При проектировании следует всегда стремиться к исключению рециркуляции и применению прямоточной схемы обработки воздуха. Схема компоновки оборудования центрального кондиционера, соответствующая прямоточной схеме с воздухонагревателем второго подогрева, представлена на рисунке 5.9 а. В схеме предусмотрена возможность регулирования температуры внутреннего (приточного) воздуха путем изменения расхода воды через поверхностный воздухонагреватель второго подогрева по сигналу датчика температуры воздуха в помещении (температуры приточного воздуха) и косвенное регулирование относительной влажности воздуха.
Для построения процесса при прямоточной схеме обработки воздуха линию dnl = const продляют до пересечения с линией ф„ = const в точке О,, отвечающей значению конечной относительной влажности воздуха на выходе из применяемого для целей охлаждения и осушения воздуха тепло-обменного аппарата (рисунок 5.9 б).
Для охлаждения и осушения воздуха может быть использована камера орошения, в которую для реализации политропного процесса подают воду на распыление с температурой ниже температуры точки росы начального состояния воздуха. Конечную относительную влажность воздуха на выходе из камеры орошения принимают равной в диапазоне 90-95%. Для охлаждения и осушения воздуха чаще используют поверхностные воздухоохладители, в которых при контакте воздуха с охлажденной поверхностью рекуперативного теплообменника наблюдается конденсация водяных паров и происходит уменьшение влагосодержания воздуха; этот процесс называют «мокрым» охлаждением. Конечная относительная влажность охлажденного и осушенного воздуха в поверхностном воздухоохладителе зависит от начальной относительной влажности воздуха.