Порядок дальнейшего расчета удобнее показать на конкретном примере.

Необходимо запроектировать систему кондиционирования воздуха с фэнкойлами для торгового зала магазина.

Исходные данные:

• размер помещения в плане 18 • 12 = 216 м², высота до низа подшивного потолка 3,2 м, объем V = 690 м³;

• суммарные полные тепловыделения от людей, освещения и аппаратуры Q_пол = 17 кВт;

• влаговыделения W = 4 кг/ч;

• количество посетителей и продавцов соответственно 36 и 4 чел.;

• расчетные параметры наружного воздуха: t_н = 33 °С, I_н = 60 кДж/(кг св), Р_б = 99 кПа, j_н = 33 %;

• требуемые параметры внутреннего воздуха в обслуживаемой зоне: t_рз = 24 °С, j_рз < 60 %;

• холодоноситель — вода 7–12 °С.

Предварительно принимаем:

• для уменьшения холодильной нагрузки на фэнкойлы и более равномерного распределения температуры наружный воздух охлаждается в кондиционере, нагревается в вентиляторе и воздуховодах на 1 °С и подается в помещение с температурой 22 °С;

• применяем фэнкойлы без кожуха и устанавливаем их в подшивном потолке, с приточными плафонами фэнкойлы соединены гибкими воздуховодами с тепло- и звукоизоляцией;

• удаляемый и рециркуляционный воздух забирается из помещения и объема подшивного потолка через вытяжные плафоны;

• температура удаляемого и рециркуляционного воздуха примерно равны температуре в обслуживаемой зоне, т. е. К_t ≈ 1.

Принципиальная схема организации воздухообмена и размещения фэнкойлов приведена на рисунке 1. Для расчета потребуются следующие основные формулы [3]:

	(11)
	(12)
	(13)
	(14)
	(15)

Определяем минимальный расход наружного воздуха:

Поскольку помещение не имеет наружных ограждающих конструкций, по согласованию с заказчиком увеличиваем объем:

Из компьютерной распечатки для воздухоохладителя центрального кондиционера получаем: t_ох = 21 °С, j_ох = 63 %. По приложению… находим давление насыщенного водяного пара при t_ох = 21 °С, Р_пн = 2,4877 кПа и по формуле (14) вычисляем парциальное давление Р_ох = 2,4877 • 0,63 = 1,567 кПа.

По формуле (12) определяем влагосодержание наружного воздуха на выходе из воздухоохладителя:

Определяем основные параметры и количество приточного наружного воздуха:

Задаемся конечными параметрами воздуха на выходе из фэнкойлов:

По приложению… находим давление насыщенного водяного пара при t = 13,5 °С и вычисляем значения I_ф и d_ф:

Итак, нам известны параметры и количество подаваемого в помещение наружного воздуха, параметры приточного воздуха от фэнкойлов, температура удаляемого и внутреннего воздуха и тепловлаговыделения в помещении.

Определим требуемое количество воздуха, подаваемого фэнкойлами. С этой целью реальный процесс, когда приточный наружный воздух и воздух от фэнкойлов «самостоятельно» ассимилируют тепло- и влаговыделения, а уже потом смешиваются в помещении, заменим условным процессом, приняв, что воздух от фэнкойлов смешивается с наружным до помещения и уже смесь ассимилирует тепло- и влаговыделения. Такое допущение не влияет на конечный результат, т. к. тепловлажностный баланс помещения не изменяется, но позволяет достаточно просто выполнять дальнейший расчет методом последовательных приближений.

Предположим, что количество наружного воздуха составляет 25 % от общего количества приточного воздуха G_cм.

Тогда:

Вычисляем расчетную разность энтальпии и влагосодержания внутреннего и приточного воздуха:

Определяем энтальпию, влагосодержание и температуру внутреннего воздуха:

Как видно, при выбранном расходе воздуха его температура значительно ниже требуемой t_рз = 24 °С. Выполним аналогичные расчеты при G_н = 30 % и G_н = 35 %. Результаты расчетов приведены ниже в таблице.

Принимаем вариант G_н = 0,3 Gсм, т. к. в этом случае температура воздуха в рабочей зоне практически равна требуемой. Тогда с некоторым запасом имеем:

Определяем плотность воздуха на входе в фэнкойлы:

Расчетный объемный расход воздуха фэнкойлов:

В помещении предполагаем установить 6 фэнкойлов. Вычисляем расход воздуха и полную холодопроизводительность одного фэнкойла:

Таким образом, необходимо подобрать фэнкойл при следующих исходных данных:

• расход воздуха при средних оборотах и статическом давлении 15 Па — 670 м³/ч;

• полная холодопроизводительность при воде 7–12 °С и начальных температурах t_с = 24 °С и t_м = 17,2 °С — 2,86 кВт.

По электронному каталогу фирмы-производителя подбираем фэнкойл: Q_пол = 2,96 кВт; Q_явн = 2,51 кВт; Р_ст = 15 Па; L_ф = 663 м³/ч. Уточняем параметры воздуха на выходе из фэнкойла, пренебрегая очень небольшим изменением плотности воздуха:

Определяем уточненные параметры воздуха в обслуживаемой зоне:

Как видно, расчетные параметры воздуха в обслуживаемой зоне очень близки к требуемым, поэтому практически расчет можно закончить, однако, с чисто теоретической целью доведем расчет до конца, т. е. проверим, установится ли в помещении тепловлажностный баланс при работе центрального кондиционера и фэнкойлов, если: t_уф = 22,8 °С; t_м = 17 °С; d_уф = 10 г/(кг cв) и I_уф = 48,37 кДж/(кг св).

По электронному каталогу для выбранного фэнкойла находим:

Наименование параметра G н = 0,3 G см G н = 0,35 G см G см, кг/ч     G ф, кг/ч     I см, кДж/(кг св) 39,46 40,04 d см, г/(кг св) 9,22 9,27 ∆ I р, кДж/(кг св) 9,30 10,85 ∆ d р, г/(кг св) 0,61 0,71 I рз, кДж/(кг св) 48,76 50,89 d рз, г/(кг св) 9,83 9,98 t рз, °С 23,61 25,32

 

Дальнейший расчет не требует пояснений:

 

Если подставить полученные значения параметров в балансовые уравнения (4) и (5), то действительно получим равенства:

1 974 • 47,54 + 4 606 • 34,87 +17 • 3 600 = = 1 974 • 48 + 4 606 • 48 кДж/ч; 1 974 • 10 + 4 606 • 8,95 + 4 000 = = 1 974 • 9,88 + 4 606 • 9,88 г/ч.

Построение процессов обработки воздуха на I-d диаграмме показано на рисунке 2.

Если при подборе фэнкойлов расчетная температура воздуха в рабочей зоне значительно ниже требуемой, то следует:

• изменить количество и типоразмер фэнкойлов;

• уменьшить расход воды через фэнкойлы, т. е. увеличить конечную температуру;

• повысить начальную температуру холодной воды, если это целесообразно для большинства кондиционируемых помещений;

• уменьшить количество воздуха, подаваемого фэнкойлами;

• повысить температуру приточного наружного воздуха;

• выполнить несколько указанных рекомендаций.

В рассматриваемом примере помещение не имеет наружных ограждающих конструкций и тепловлаговыделения в нем в холодный период такие же, как и в теплый, поэтому предполагается использовать фэнкойлы круглый год.

Источником холода зимой является dry-cooler с контуром раствора этиленгликоля, и от пластинчатого теплообменника подается вода 9–14 °С. В центральном кондиционере воздух нагревается в теплообменнике первого подогрева при постоянном влагосодержании 0,4 г/(кг cв) от –25 до 28,3 °С, адиабатически увлажняется в форсуночной камере с Е_а = 0,65 и подается в помещение после второго подогрева, который в расчетном режиме не работает.

Необходимо построить процесс обработки воздуха на I-d диаграмме и определить параметры воздуха в рабочей зоне.

По I-d диаграмме находим параметры воздуха в точке «Т» (рис. 3): t_Т = 28,3 °С; d_Т = 0,4 г/(кг св); I_Т = 29,5 кДж/(кг св); t_МТ = 10 °С.

Вычисляем температуру воздуха на выходе из форсуночной камеры t_к, используя выражение

По I-d диаграмме определяем: I_к = 29,7 кДж/(кг св); d_K = 5,2 г/(кг св) и вычисляем:

Предварительно принимаем t_рз = t_у = 22 °С.

Как видно, возможная температура точки росы удаляемого воздуха ниже температуры воды, подаваемой в фэнкойлы, поэтому в них будет идти процесс сухого охлаждения. Поскольку фэнкойлы не изменяют влажностный баланс помещения, то все влаговыделения должен ассимилировать наружный воздух.

Считаем, что влаговыделения в помещении такие же, как в теплый период, и определяем влагосодержание удаляемого воздуха:

вычисляем:

По электронному каталогу находим холодопроизводительность фэнкойла при t_с = 22 °С и t_м = 14,1 °С: Q_пол = Q_явн = 1,83 кВт.

Вычисляем температуру воздуха на выходе из фэнкойла:

и по I-d диаграмме находим Iф = 31,9 кДж/(кг св).

Определяем параметры смеси:

 

Вычисляем параметры воздуха в рабочей зоне:

Поскольку параметры воздуха точно соответствуют исходным, расчет заканчиваем и полученные данные используем для проектирования контура сухого охладителя и пластинчатых теплообменников.

Конечно, очень важное значение при проектировании рассматриваемых систем кондиционирования воздуха имеет правильный подбор самих фэнкойлов. В примере подбор выполнен с использованием электронного каталога, что значительно упрощает задачу и дает возможность рассмотреть несколько различных вариантов. Однако гораздо чаще фирмы-производители предлагают только таблицы, номограммы и поправочные коэффициенты для пересчета характеристик аппарата, приведенных при стандартных условиях 27–19 °С и максимальных оборотах вентилятора.

Поэтому рассмотрим некоторые общие рекомендации, которые надо учитывать при подборе фэнкойлов.

Некоторые специалисты предлагают принимать более высокую температуру воды, чтобы исключить образование конденсата, однако даже при графике 10–15 °С в теплый период года при высокой относительной влажности наружного воздуха процесс в фэнкойлах будет идти с осушкой, т. е. конденсатная линия необходима, а повышение температуры воды снижает как полную, так и явную холодопроизводительность фэнкойла.

Номер линии Температура tс tм 1, 1`     2, 2`     3, 3`     4, 4`     5, 5`     6, 6`     7, 7`

Рис. 4

Для примера на рисунке 4 приведены графики изменения Q_пол и Q_явн от температуры воды и начальных параметров воздуха при Dt_w = 5 °С для примененных в примере фэнкойлов при средних оборотах. Фэнкойлы надо подбирать при средней частоте вращения вентилятора с учетом аэродинамического сопротивления воздуховодов и плафонов. При этом возможны два варианта:

• расход воды принимается таким же, как при максимальном режиме, но тогда Dt_w < 5 °С;

• расход воды определяется из условия Dt_w = 5 °С.

Выбор варианта необходимо учитывать при проектировании холодильного центра.

Приведенная выше методика расчета может показаться достаточно трудоемкой, особенно при отсутствии электронного каталога, но упрощенные подборы в большинстве случаев дают результаты весьма далекие от действительности.

 

Список литературы

 

1 Бражников А.М., Малова Н.Д. Кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1979.-263 с.

2 Бражников А.М., Малова Н.Д. Расчеты систем кондиционирования воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. М.: Агропромиздат, 1983.-232 с.

3 Бражников А.М. Теория термической обработки мясопродуктов. М.: Агропромиздат, 1987.-281 с.

4 Влажный воздух: Справочное пособие АВОК. М.: АВОК-ПРЕСС, 2004

5 Веселов С.А., Веденьев В.Ф. Вентиляционные и аспирационные установки предприятий хлебопродуктов. М.: Колос, 2004. – 240 с.

6 Гоголин Н.А. Кондиционирование воздуха в мясной промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1966.-229 с.

7 Головкин Н.А. Холодильная технология пищевых продуктов. М.: «Легкая и пищевая промышленность», 1984.-240 с.

8 Грушман Р.П. Справочник теплоизолировщика. Л.: Стройиздат, 1980.-419 с.

9 Долин Л.С. Справочник по вентиляции в пищевой промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1977.-351 с.

10 Дроздов В.Ф. Отопление и вентиляция, ч.2. Вентиляция. М.: Высшая школа, 1984.-262 с.

11 Кондрашова Н.Г., Латушина Н.Г. Холодильно-компрессорные машины и установки. М.: Высшая школа, 1984.-199 с.

12 Коренев А.М., Харитонов В.А. Практикум по холодильной технологии пищевых продуктов и холодильной технике. М.: Агропромиздат, 1986.-319 с.

13 Кочетков Н.Д. Холодильная техника. М.: Машиностроение, 1966.-408 с.

14 Краткий справочник механика молочного завода/ Дегтярев Ф.Г. и др. М.: Пищевая промышленность,1969.-159 с.

15 Курылев Е.С. и др. Холодильные установки. С.-П.: Политехника, 2002.-576 с.

16 Кученев В.П. Молочное дело. М.: Колос, 1974.-181 с.

17 Лебедев В.Ф. Холодильная техника. М.: Агропромиздат, 1986.-247 с.

18 Мещереков Ф.Е. Основы холодильной техники и холодильной технологии. М.: Пищевая промышленность, 1975.-371 с.

19 Холодильные машины./ Под редакцией Кошкина Н.Н.. М.: Пищевая промышленность, 1973.-459 с.

20 Холодильные установки./ Под редакцией Чумака И.Г.. М.: Агропромиздат, 1991.-481 с.

 

Учебное издание