Донбаська національна академія будівництва й архітектури

Донбаська національна академія будівництва й архітектури

 

Кафедра “Теплотехніка, теплогазопостачання і вентиляція”

 

Конспект лекцій

З дисципліні

 

«Кондиціювання повітря і холодопостачання»

(для спеціальності 6.092108“Теплогазопостачання і вентиляція”)

№ коду 2314

Склав: Максимова Н.А.

Затверджено на засіданні кафедри теплотехніки, теплогазопостачання і вентиляції Протокол № від р. Зав.кафедрою Лук¢янов О.В.

Макіївка 2009

 

Зміст

Стр.

Тема 1. Загальні відомості про кондиціонування повітря...........……….4

1.1 Санітарно - гігієнічні і технологічні основи КП.....……………………..4

1.2 Основні елементи і класифікація систем КП........................……….…….10

1.3 Способи й апаратура обробки повітря....................................……………11

1.4 Структурні схеми і складові частини центральних СКП........…………..14

Тема 2.Процеси тепловологісної обробки повітря в апаратах ЦСКП..16

2.1 Побудова на І-d - діаграмі і розрахунок процесів обробки повітря в апаратах центральних установок в умовах кількісного регулювання режиму роботи ЗК.................………………………………………………………......16

2.2 Особливості побудови на І-d - діаграмі і розрахунку процесів обробки повітря в умовах якісного регулювання режиму роботи ЗК.........................26

Тема 3. Конструкції, принцип роботи й основи розрахунку зрошувальних камер.......…………………………………………………….35

Тема 4. Конструкції, принцип роботи й основи розрахунку повітронагрівачів....................................................…………………............38

Тема 5. Джерела холодопостачання............................................……….....43

Тема 6. Спеціальні види обробки повітря..........................……………...51

6.1 Загальні відомості......................................................................…………..51

6.2 Обробка повітря абсорбентами..................................................…………51

6.3 Обробка повітря адсорбентами.................................................……….…52

6.4 Обробка повітря перегрітою водою............................................……….52

6.5 Обробка повітря парою..............................................................………..54

6.6 Дозвложення повітря в приміщенні...........................................………54

Тема 7. Місцеві системи кондиціонування повітря.......…………....….56

7.1. Місцеві СКП на базі неавтономних УКП............................………..….56

7.2. Місцеві СКП на базі неавтономних вентиляторних кондиціонерів-довідників................................................………………………..............….60

7.3. Місцеві СКП на базі автономних кондиціонерів...............……….…..61

7.4. Місцеві автономні побутові кондиціонери.................……….…....….65

7.5. Місцеві автономні спеціалізовані кондиціонери...…………………..67

СПИСОК ВИКОРИСТОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ……………………… 70

 

Основні елементи і класифікація систем КП. Способи й апаратура обробки повітря. Центральні СКП і їхні структурні схеми.

Класифікація СКП:

1. По наявності, взаємному розташуванню основних елементів - центральні, місцеві і центрально-місцеві.

2. По функціональному призначенню - комфортні, технологічні комфортно-технологічні.

3. За принципом централізації окремих елементів і характером теплохладопостачання - автономні, неавтономні.

4. По сезонності роботи - літні, зимові і цілорічні.

5. За схемою живлення або якостю використовуваного повітря - прямоточні, з частковою рециркуляцією і рециркуляційні.

6. По величині тиску, що розвивається, (P< 1 кПа), середнього тиску (P = 1...3 кПа) і високого тиску (P > 3 кПа).

7. По надійності забезпечення мікроклімату в приміщеннях, що обслуговуються - I кл допускають відхилення параметрів внутрішнього повітря при зміні параметрів зовнішнього повітря (відхилення в середньому при цілодобовій роботі £ 100 год/рік і при однозмінній £70 год/рік), II кл (відхилення в середньому при цілодобовій роботі £ 250 год/рік і при однозмінній £ 175 год/рік) і III кл (відхилення у середньому при цілодобовій роботі £400 год / рік і при однозмінній £ 315 год/рік).

Системи I класу надійності застосовуються для технологічного кондиціонування повітря, II класу - для обслуговування приміщень житлових і громадських будинків. Системи III класу надійності працюють у режимі приточної вентиляції і використовуються в тому випадку, коли звичайні системи вентиляції не можуть вирішити задачу забезпечення необхідного мікроклімату в приміщеннях, що обслуговуються.

Холодний період.

Вихідні дані: t_н^х I_н^х, t_в^х, φ_в^х, Q^х_изб, G^х_w, G^х_вр, G_пр, G_п

Побудова на I-d діаграмі і розрахунок процесів:

1.По вихідним даним наносяться точки Н и В.

 

 

 

Рис. 2.1. Процеси обробки повітря в теплий період для прямоточної схеми в умовах кількісного регулювання режиму роботи зрошувальної камери

 

 

 

2.Визначається кутовий коефіцієнт променю процесу зміни стану повітря в приміщенні ε^х_п→в=3,6 Q^х_изб/ G^х_w

3.Визначається вологовміст приточного повітря d_п= d_в- G^х_w/ G_пр

4.По ε^х_п→в і d_п будується промінь П→В и визначається положення точки П.

5.Через точку Н проводиться d_п=const, а через точку П - I_п=const, на перетинанні визначається точка К, що характеризує стан повітря після першого підігріву.

6.Визначається витрата теплоти на перший підігрів

Q₁=0,278 G_п(Ік-Ін),Вт

7. Визначається кількість вологи, що випарувалася

W_исп= G_п (d_п- d_н) 10^-3 кг/год;

Схема з першою рециркуляцією і першим підігрівом.

Теплий період.

Вихідні дані: t_н^т, I_н^т,, t_в^т, φ_в^т, Q^т_изб, G^т_w, G^т_вр

Побудова на I-d діаграмі і розрахунок процесів:

1.По вихідним даним наносяться точки Н и В.

2.Визначається кутовий коефіцієнт променю процесу зміни стану повітря в приміщенні ε^т_п→в=3,6 Q^т_изб/ G^т_w

3. Визначається температура приточного повітря t_п=t_в-Δt_р Δt_р=(2...8)⁰С

 

 

Рис. 2.2. Процеси обробки повітря в холодний період для прямоточної схеми в умовах кількісного регулювання режиму роботи зрошувальної камери

 

4. По ε^т_п→в і t^т_п будується промінь П→В і визначається положення точки П.

5. Визначається витрата приточного повітря

G^/_пр=3,6 Q^т_изб/(Ів-Іп)=G^т_w/(d_в- d_п); G^//_пр =1000G_врr/(ПДК_вр- С_вр)

G_пр= G_пр^макс

6. Визначається подача кондиціонера G_п= α G_пр

7. По d_п=const від точки П униз на 0,5...1,5⁰С визначається положення крапки П^/, а по d_в=const від точки У вниз на 0,5...1,5⁰С визначається положення точки В^/, що характеризує стан рециркуляційного повітря перед вентилятором

8.Визначається необхідна подача зовнішнього повітря, виходячи з умов асиміляції шкідливих речовин, що надходять у робочу зону приміщення, яке обслуговується, компенсації видалення повітря місцевими відсмоктами, загальнобмінною витяжною вентиляцією і втрат повітря в напірних повітроводах.

Для приміщення в громадських будинках

G^/_н= α l n ρ

де l - питома подача зовнішнього повітря в м³/годину на одну людину, приймається по санітарних нормах;

n - чисельність людей, що знаходяться в приміщенні, яке обслуговується;

p - густина повітря кг/м³, у цих розрахунках приймається рівною 1,2 кг/м³.

Для приміщень промислових будинків

G^/_н = α 1000G_врr/(ПДК_вр- С_вр)

G^//_н = α G_пр G_н= G_н^макс

9.Визначається необхідна подача рециркуляційного повітря

G₁= G_п - G_н

10.Проводиться промінь змішання зовнішнього повітря з повітрям першої рециркуляції шляхом з'єднання точок В і Н, і визначається на ньому положення точки С₁, що характеризує стан повітряної суміші:

G₁ В^/ = (В^/ Н/G_п) G_н

11.Проводиться промінь процесу обробки повітря в зрошувальній камері шляхом з'єднання точок С₁ і П^/ (точка О, що характеризує стан повітря після зрошувальної камери, у даному випадку збігається з точкою П^/ ).

12.На перетинанні променю процесу обробки повітря в зрошувальній камері з кривою насичення φ =100 % визначається положення точки О^/, що характеризує граничний стан повітря при повній його обробці і визначається значення t_пр, I_пр, d_пр

Холодний період.

Вихідні дані: t_н^х I_н^х, t_в^х, φ_в^х, Q^х_изб, G^х_w, G^х_пр, G_п, G_н, G₁

Побудова на I - d діаграмі і розрахунок процесів.

1.По вихідним даним наносяться точки Н і В.

 

2.Визначається кутовий коефіцієнт променю процесу зміни стану повітря в приміщенні ε^х_п→в=3,6 Q^х_изб/ G^х_w

3.Визначається вологовміст приточного повітря d_п= d_в- G^х_w/ G_пр

 

4. По ε^х_п→в і d_п будується промінь П→В і визначається положення точки П.

5.Проводиться промінь змішання зовнішнього повітря з рециркуляційним шляхом з'єднання точок Н і В і визначається на ньому положення точки С₁, що характеризує стан повітряної суміші

G₁ В = (Н В /G_п) G_н

Якщо промінь НВ не перетинає криву насичення φ = 100% можна здійснити змішання зовнішнього повітря з рециркуляційним без його попереднього підігріву.

6.У цьому випадку через точку С₁ проводиться промінь процесу підігріву повітряної суміші в повітронагрівачі по d_С1=const до перетинання з прямою I_п=const і визначається положення точки К, що характеризує стан повітря після першого підігріву.

7.Через точки К і П проводиться промінь процесу обробки повітря в зрошувальній камері.

8.Визначається витрата теплоти на перший підігрів

Q₁=0,278 G_п(Ік-Іс₁),Вт

9.Визначається кількість вологи, що випарувалася

W_исп= G_п(d_п- d_н) 10^-3 кг/год;

Якщо ж промінь НВ перетинає криву насичення (φ = 100%) і точка С₁ лежить під кривою; змішання зовнішнього повітря з рециркуляційним без попереднього його підігріву робити не можна.

6/.У цьому випадку через фіктивну точку змішання С₁ проводиться лінія постійного вологовмісту до перетинання з лінією ізоентальпії приточного повітря I_П=const і визначається положення дійсної точки змішання підігрітого зовнішнього повітря з рециркуляційним С^/₁.

7/.Через точки В і С^/₁’ проводиться промінь змішання підігрітого зовнішнього повітря з рециркуляційним до перетинання з лінією постійного вологовмісту і визначається положення точки К^/₁. Промінь Н К^/₁ характеризує процес підігріву зовнішнього повітря в повітронагрівачі першого підігріву.

8/. Q₁=0,278 G_п(Ік-Ін),Вт

9/. W_исп= G_п(d_п- d_с1) 10^-3 кг/год;

При видаленні повітря з верхньої зони обслуговування приміщення методика і порядок побудови на I-d діаграмі і розрахунку процесів обробки повітря аналогічні вищевикладеним. Відмінність полягає лише в тім, що рециркуляційне повітря на виході з приміщення буде мати параметри повітря, що видаляється, (т.У), а на вході в кондиціонер з урахуванням підігріву у повітроводах на 0,5...1,5 ⁰С вище (т. У^/). Положення точки В на I-d діаграмі визначається на перетинанні продовження променю процесу

Рис. 2.3. Процеси обробки повітря в теплий період для схеми з першою рециркуляцією в умовах кількісного регулювання ЗК

Рис.2.4. Процеси обробки повітря в холодний період для схеми з першою рециркуляцією в умовах кількісного регулювання ЗК

 

зміни стану повітря в приміщенні, що обслуговується, ПВ з ізотермою повітря, що видаляється, tу =const.

 

Аналітичний розрахунок процесів тепловологісної обробки повітря.

 

В основу аналітичного методу розрахунку процесів тепловологісної обробки повітря в апаратах установки кондиціонування покладені наступні взаємозв'язки параметрів стану вологого повітря:

I=1,024t+2,53d,

d=0,395(I-1,024t)

t=0,97(I-2,53d)

d_нас=2,4+(1,13+0,117t)²

d_нас=11,4+(0,213 t -2,39 I)²

d= 0,01d_нас φ

φ=100 d /d_насt

де I, d, t, d_нас - відповідно ентальпія, вологовміст, температура, вологовміст повітря в умовах насичення при даній температурі t

Природні джерела холоду.

З природних джерел холоду в холодопостачанні ЦСКП можуть використовуватись артезіанська вода гірських рік, лід природного наморажування, холод нічного повітря.

Артезіанська вода зі свердловин насосами подається в теплообмінні апарати УКП, де за рахунок теплоти охолоджуваного повітря нагрівається приблизно на 3 ⁰С.

У контактні апарати може подаватися лише вода відповідній питній якості. Якщо вода не відповідає цій якості, то як теплообмінні апарати повинні застосовуватися поверхневі повітроохолоджувачі (ППО). Ці умови відносяться і до води гірських рік і водоймищ. В останні роки відзначається збільшення дефіциту води питної якості, тому використання артезіанських вод для технічних цілей обмежується.Крім того в літню пору (у період найбільшої потреби СКП у холоді рівень підземних вод знижується і часто свердловини не забезпечують потрібної продуктивності).

Лід природного наморажування використовується в умовах із суворою зимою. Заготівля льоду і його складування здійснюється узимку, а його холод використовується влітку.

Холод нічного повітря для цілей кондиціонування використовується в умовах різкоконтинентального клімату. Для цього використовуються самі різні акумулятори холоду. Так наприклад, у будинку Третьяковської галереї є підвал, завантажений масивними чавунними стовпами. У цей підвал у нічний час осьовими вентиляторами подавалася велика кількість повітря. У денні години через охолоджені елементи підвалу подавалося приточне зовнішнє повітря. У сучасних будинках для цієї мети використовуються фазові акумулятори холоду. У перекриття, перегородки з повітряними каналами закладають вставки, заповнені спеціальними речовинами, що змінюють свій агрегатний стан при зміні температури повітря. Часто як акумулятор холоду можуть використовуватися будівельні конструкції (масивні стіни, перегородки і перекриття) з повітряними каналами.

Штучні джерела холоду.

Загальною ознакою штучних джерел у холодопостачанні є використання холодильних машин, що перетворять різні види енергії в холод.

Випарне охолодження.

ВО засновано на одержанні холоду за рахунок випару води в повітряному середовищі. У техніці КП у залежності від конкретних умов використовуються три способи ВО:

• пряме випарне охолодження (ПВО).

• непряме випарне охолодження сполучене (КВОС);

• непряме випарне охолодження роздільне (КВОР).

ПВО застосовується в умовах сухого і жаркого клімату, коли оброблюване повітря необхідно прохолоджувати і підсушувати. У цьому випадку випарне охолодження здійснюється при прямому контакті оброблюваного повітря з водою, що випаровується, безпосередньо в зрошувальній камері.

КВОС використовується в тих випадках, коли при припустимому зволоженні оброблюваного повітря не представляється можливим досягти необхідного його охолодження. Цей спосіб здійснюється в одному апараті шляхом охолодження оброблюваного повітря водою, що випаровується, через стінки поверхневого теплообмінника.

КВОР використовується тоді, коли для одержання необхідної кількості холоду необхідно просмоктувати занадто великі обсяги зовнішнього повітря, що неможливо здійснити в одному апараті. У цих умовах вода за рахунок її часткового випару прохолоджується в градирні, а потім подається в поверхневі повітроохолоджувачі для охолодження оброблюваного повітря.

Загальні відомості.

Процеси тепловологісної обробки повітря водою в зрошувальній камері можуть бути здійснені лише в межах криволінійного трикутника, обмеженого кривою насичення j =100% і дотичними до неї, проведеними з початкової точки.

За допомогою води в зрошувальній камері не можна здійснити процеси одночасного підсушування і підігріву повітря, а також процеси підігріву повітря при d=const.

Процеси підігріву одночасно з підсушуванням повітря не можна здійснити й у поверхневих теплообмінних апаратах.

При необхідності здійснення таких і багатьох інших процесів тепловологісної обробки повітря в техніці кондиціонування використовуються спеціальні види і способи обробки повітря. До них насамперед відносяться способи обробки повітря абсорбентами, адсорбентами, перегрітою водою, парою і дозволоження повітря в приміщенні.

Обробка повітря парою

У зв'язку зі специфічним запахом, а також підвищеною ентальпією і температурою, пара для цілей комфортного кондиціонування застосовується надзвичайно рідко. Однак широко застосовується для технологічного кондиціонування повітря.

Для обробки повітря парою можна використовувати зрошувальну камеру.

Відомі параметри повітря до обробки. Кінцевими параметрами задаються.

Необхідна витрата пари визначається по формулі:

G_пара=G(d₂- d₁)10^-3кг/год

З рівняння кутового коефіцієнта променю процесу обробки повітря парою визначаються необхідні параметри пари:

і_п = e= (I₂- I₁)10^-3/ (d₂- d₁) кДж/кг

Недолік обробки повітря парою полягає в тому, що необхідно регулювати кінцеві параметри повітря. Для цього звичайно застосовується кількісне регулювання.

Місцеві системи КП.

Донбаська національна академія будівництва й архітектури

 

Кафедра “Теплотехніка, теплогазопостачання і вентиляція”

 

Конспект лекцій

З дисципліні

 

«Кондиціювання повітря і холодопостачання»

(для спеціальності 6.092108“Теплогазопостачання і вентиляція”)

№ коду 2314

Склав: Максимова Н.А.

Затверджено на засіданні кафедри теплотехніки, теплогазопостачання і вентиляції Протокол № від р. Зав.кафедрою Лук¢янов О.В.

Макіївка 2009

 

Зміст

Стр.

Тема 1. Загальні відомості про кондиціонування повітря...........……….4

1.1 Санітарно - гігієнічні і технологічні основи КП.....……………………..4

1.2 Основні елементи і класифікація систем КП........................……….…….10

1.3 Способи й апаратура обробки повітря....................................……………11

1.4 Структурні схеми і складові частини центральних СКП........…………..14

Тема 2.Процеси тепловологісної обробки повітря в апаратах ЦСКП..16

2.1 Побудова на І-d - діаграмі і розрахунок процесів обробки повітря в апаратах центральних установок в умовах кількісного регулювання режиму роботи ЗК.................………………………………………………………......16

2.2 Особливості побудови на І-d - діаграмі і розрахунку процесів обробки повітря в умовах якісного регулювання режиму роботи ЗК.........................26

Тема 3. Конструкції, принцип роботи й основи розрахунку зрошувальних камер.......…………………………………………………….35

Тема 4. Конструкції, принцип роботи й основи розрахунку повітронагрівачів....................................................…………………............38

Тема 5. Джерела холодопостачання............................................……….....43

Тема 6. Спеціальні види обробки повітря..........................……………...51

6.1 Загальні відомості......................................................................…………..51

6.2 Обробка повітря абсорбентами..................................................…………51

6.3 Обробка повітря адсорбентами.................................................……….…52

6.4 Обробка повітря перегрітою водою............................................……….52

6.5 Обробка повітря парою..............................................................………..54

6.6 Дозвложення повітря в приміщенні...........................................………54

Тема 7. Місцеві системи кондиціонування повітря.......…………....….56

7.1. Місцеві СКП на базі неавтономних УКП............................………..….56

7.2. Місцеві СКП на базі неавтономних вентиляторних кондиціонерів-довідників................................................………………………..............….60

7.3. Місцеві СКП на базі автономних кондиціонерів...............……….…..61

7.4. Місцеві автономні побутові кондиціонери.................……….…....….65

7.5. Місцеві автономні спеціалізовані кондиціонери...…………………..67

СПИСОК ВИКОРИСТОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ……………………… 70