Расчет системы кондиционирования воздуха в производственном помещении

 

Министерство образования Российской Федерации

 

 

 

 

Санкт-Петербургский государственный технологический

университет растительных полимеров

 

 

 

 

 

 

Кафедра промышленной теплоэнергетики

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАСЧЕТ

СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

В ПРОИЗВОДСТЕННОМ ПОМЕЩЕНИИ

г. Братск

4 вариант.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Сафин Д,Г. 446гр.

Проверила: Громова Е.Н.

 

1. Общие  сведения о системах кондиционирования  воздуха

 

1.1. Классификация систем кондиционирования воздуха

 

Системы кондиционирования воздуха по назначению можно подразделить на комфортные, технологические и комфортно-технологические. В первом случае обеспечиваются нормируемые параметры воздушной среды для человека, во втором случае параметры технологического процесса, третий случай предполагает обеспечение нормируемых параметров технологического процесса в условиях постоянного пребывания обслуживающего персонала.

По принципу централизации их функций системы кондиционирования различают центральные, местные, неавтономные и автономные.

В центральных системах источники холода и теплоты централизованы. Распределение воздуха по отдельным помещениям производится с помощью разветвленных сетей воздуховодов.

Местные неавтономные системы имеют централизованные источники холода и теплоты. Обработка воздуха производится в местных кондиционерах, которые располагают непосредственно в обслуживаемых ими помещениях. В этом случае система распределительных воздуховодов отсутствует. Питание местных неавтономных кондиционеров теплоносителем и хладоносителем производится с помощью трубопроводов, с центральными источниками теплоты и холода.

Автономные системы отличаются тем, что в каждом кондиционируемом помещении устанавливают автономные кондиционеры с индивидуальными, встроенными в общий корпус кондиционера, холодильными машинами. Кроме перечисленных систем, возможны и другие устройства кондиционирования воздуха.

По режиму работы кондиционеры подразделяются на круглогодичные, поддерживающие требуемые параметры воздуха в течение всего года, и сезонные, осуществляющие для холодного периода нагрев и увлажнение воздуха, а для теплого периода - охлаждение и осушение воздуха.

По давлению, развиваемому вентилятором, различают системы кондиционирования воздуха низкого (DР< 1,0 кПа), среднего (1,0< DP< 3,0 кПа) и высокого давления (DР > 3,0 кПа).

По схеме обработки воздуха системы кондиционирования бывают прямоточные, характерные тем, что обработке в кондиционере подлежит только наружный (свежий) воздух, и рециркуляционные, характеризующиеся обработкой в кондиционерах смеси наружного и части рециркуляционного (отработавшего) воздуха. В настоящей работе рассматривается только прямоточная схема кондиционирования.

 

1.2. Принципиальная схема прямоточной системы, кондиционирования

воздуха

 

Прямоточные схемы обычно применяют в тех случаях, когда по условиям запылённости или загазованности использование рециркуляционного воздуха не допускается, и кондиционеры работают только на наружном воздухе.

В теплый период года наружный воздух в полном количестве L0 проходит через фильтр, где осуществляется его очистка, поступает в оросительную камеру, в которой разбрызгивается охлажденная вода, имеющая температуру ниже температуры точки росы.

При контакте воздуха с капельками воды он охлаждается и осушается, приобретая в конце оросительной камеры заданное влагосодержание при насыщении, обычно равном j=95% . Так как при этом температура воздуха становится ниже необходимой температуры приточного воздуха, то для доведения до указанной температуры воздух после оросительной камеры направляется в калорифер второго подогрева, в котором он нагревается до заданной температуры выхода воздуха из кондиционера.

Во избежание механического выноса капель воды на выходе из оросительной камеры устанавливается жалюзийная решетка (каплеуловитель). Обработанный воздух вентилятором подается в помещение.

Вода, собирающаяся в поддоне оросительной камеры, поступает в холодильную машину, где она охлаждается до необходимой температуры и насосом по системе трубопроводов подается в форсунки, расположенные в оросительной камере.

В холодный период года наружный воздух в полном количестве L0 поступает в калорифер первого подогрева, в котором он подогревается до той температуры, при которой его теплосодержание будет соответствовать расчётному теплосодержанию адиабатического процесса увлажнения. Затем воздух поступает в оросительную камеру, где происходит адиабатический процесс увлажнения, в результате которого воздух получает заданное влагосодержание (приточного воздуха) при относительной влажности j=95%.

При адиабатическом процессе испарения температура воздуха на выходе из оросительной камеры достаточно близка к температуре мокрого термометра, которая обычно ниже заданной температуры приточного воздуха, то для доведения его температуры до заданной он подвергается дополнительному нагреву в калорифере второго подогрева.

Узел охлаждения и подачи воды в оросительную камеру работает в требуемом режиме. Обработанный воздух вентилятором подается в помещение.

 

Рис.1. Принципиальная схема прямоточной системы

кондиционирования воздуха.

 

 

 

1.3. Формулировка задания на курсовую работу

 

Общая постановка задачи состоит в следующем. Местонахождение предприятия город Брянск. Производственное помещение представляет собой цех, полностью занимаемый один из этажей отдельно стоящего трехэтажного здания. Цех расположен на 3 этаже. Ширина здания цеха - b=28 м; длина здания цеха – l=74 м ; высота цеха - h=5 м.

Торцевые стенки здания глухие, ориентированы на север и юг. В боковых стенках цеха, ориентированных на запад и восток, имеются световые проемы с двойным остеклением в металлических переплетах общей площадью F0=90 м2. Освещение производится люминесцентными лампами. В летний период включается 60% ламп. Светозащитные устройства отсутствуют. Все стены здания одинаковой толщины d=530 мм выполнены из глиняного красного кирпича. С внутренней стороны стен нанесен слой известковой штукатурки толщиной dш=10 мм. Перекрытия между этажами (в том числе потолок и пол) выполнены из железобетона толщиной dб=300 мм.

Кровля совмещенная, плоская. На железобетонном перекрытии расположен теплоизоляционный слой, выполненный из шлаковаты dшл=150 мм, а также гидроизоляционный слой из из трёхслойного рубероида общей толщиной dруб=5 мм. Чердачное помещение отсутствует.

Под железобетонным полом расположен теплоизоляционный слой из шлаковаты dшл=150 мм, гидроизоляционный слой из из трёхслойного рубероида общей толщиной dруб=5 мм и стальная обшивка толщиной dст=1 мм.

В цехе размещено n=40 станков. Установленная мощность электродвигателя для каждого станка N= 1.5 кВт. В цехе работает m=30 человек в смену. Норма расхода электроэнергии на освещение qосв=40 Вт/м2 пола. Потери давления в системе кондиционирования воздуха DP=1350 Па.

Рис.2. Общий вид здания.

 

Целью задания является разработка системы кондиционирования воздуха, обеспечивающей санитарно-гигиенические условия для обслуживающего персонала цеха и оптимальные условия для технологического процесса.

При выполнении указанного задания необходимо решить ряд частных задач, а именно: 1.Произвести выбор расчетных параметров наружного внутреннего воздуха для теплого и холодного периодов года.

2. Выполнить расчет тепловыделений в помещении в теплый и холодный периоды года.

3. Выполнить расчет тепловых потерь помещением в теплый и холодный периоды года.

4. Рассчитать количество избыточной теплоты в помещении для теплого и холодного периодов года на основе теплового баланса помещения.

5. Осуществить построение на I-d диаграмме процессов обработки воздуха в теплый и холодный периоды года.

6. Определить расход кондиционируемого  воздуха, кратность воздухообмена  в помещении, холодопроизводительность кондиционеров.

 

7. Выбрать тип, производительность и количество вентиляторов, мощность электродвигателей для их привода, кондиционеры и холодильные машины.

8. Составить схему воздухораспределения в помещении и выполнить ее аэродинамический расчет.

 

 

2. Тепловой  баланс производственного помещения

 

2.1. Выбор расчётных параметров наружного и внутреннего воздуха

 

Расчет систем кондиционирования воздуха для рассматриваемой задачи, производится на расчетную температуру по группе Б, обеспечивающую «нормальное» состояние воздушной среды в помещении с отклонениями в экстремальных летних и зимних условиях.

Численные значения расчетных параметров наружного воздуха для г. Братска принимаются по климатологическим данным в соответствии со СНиП:

для теплого периода года температура наружного воздуха t=28,8 0С,

средняя относительная влажность j=51%,

для холодного периода года температура наружного воздуха t= -44,0 0С,

средняя относительная влажность j=75%.

Расчётная температура внутреннего воздуха в рабочей зоне помещения выбирается в зависимости от характеристики помещения и категории выполняемых работ. Для теплого периода года температура внутри помещения t=21 0С, средняя относительная влажность j=50%, для холодного периода года t=19 0С, средняя относительная влажность j=50%.

Рабочей зоной считается пространство высотой до двух метров над уровнем пола или площадкой обслуживания, на котором находится рабочее место. Постоянным рабочим местом считается то место, где работающий находится большую часть (более 50% или более двух часов непрерывно) своего рабочего времени.

При определении расчетных метеорологических условий в помещении учитываются способность человеческого организма к акклиматизации в разное время года, интенсивность производимой работы и характер тепловыделений в рабочем помещении.

Параметры воздуха нормируются в зависимости от периода года. Различают три периода года: холодный, теплый и переходный. Переходным считается период, когда средняя температура наружного воздуха составляет +8 0С.

По условиям рассматриваемого задания категория работ в производственном помещении относится к группе IIа.

 

2.2. Расчёт теплопоступлений в помещение

 

Тепловыделения от работающего оборудования с электрическим приводом за счет перехода механической энергии в тепловую определяется по выражению

,

где Nуст - установленная мощность привода электродвигателя в расчёте на единицу оборудования, кВт, определяется заданием; kисп - коэффициент использования мощности электродвигателя, обычно рекомендуется принимать 0,8; kв - коэффициент одновременности работы оборудования, определяемый заданием, можно принять равным 1. Величина Qоб от периода года не зависит.

Теплопоступления от освещения для теплого и холодного периода года рассчитываются

,

где F=2072 м2 - поверхность пола в помещении;

qoc = 40 Вт/м2- норма освещенности 1 м2 в соответствий со СНиП;

kв - коэффициент одновременности работы осветительных установок: в холодный период можно принимать kв =1,0, в тёплый период kв = 0,5 - 0,6.

Теплопоступления от обслуживающего персонала для холодного и теплого периодов года рассчитываются по выражению

,

где m – число работников; Qявн - явные тепловыделения от одного человека, кДж/ч; r = 2250 кДж/кг - скрытая теплота парообразования; Wп – влаговыделения от одного человека, г/ч.

Теплопоступления от солнечной радиации через световые (оконные) проемы рассчитываются только для теплого периода года

,

где Focт - суммарная поверхность остекления, м2; qocт - плотность теплового потока, передаваемого за счет солнечной радиации, зависящая от ориентации световых проемов по сторонам света; Аост - эмпирический коэффициент, зависящий от вида остекления; k – эмпирический коэффициент зависящий, от прозрачности стекол.

Теплопоступления через внешние ограждения извне за счет более высокой температуры наружного воздуха при проектировании систем кондиционирования рассчитываются для теплого периода в том случае, если расчетная температура наружного воздуха превышает расчетную температуру воздуха внутри помещения на 5°С и более, т.е. tнт – tвт > 5 °С

 

Т.к. кровля совмещенная то теплопоступления через потолок рассчитываются отдельно от боковых стен:

где Foгp - поверхность внешнего ограждения за вычетом поверхности остекления, м2; koгp - коэффициент теплопередачи через ограждения, Вт/(м2*0С);tнт и tвт - соответственно расчетная температура наружного воздуха и воздуха внутри помещения, 0С; aв и aн - соответственно коэффициент теплоотдачи от воздуха внутри помещения к стене и от наружной поверхности стены к наружному воздуху, Вт/(м2*0С); di - толщина отдельных слоев, составляющих стену, м; li - коэффициент теплопроводности материалов, из которых выполнена стена, Вт/(м*0С).