Тема 6. Расчет воздухообмена при кондиционировании - УКЦ

!/upload/files/t/tepl_balans_06_01.jpg (Расчет воздухообмена при кондиционировании)!

h2. Теплый период года — %{color:red}ТП%.

1. При кондиционировании воздуха в тёплый период года — %{color:red}*ТП*% изначально принимаются оптимальные параметры внутреннего воздуха в рабочей зоне помещения:

p=. *_tВ = 20 ÷ 22ºC;   φВ = 40 ÷ 65%._*

2. Границы оптимальных параметров при кондиционировании наносят на *_J-d диаграмму_* (см. рисунок 1).

3. Для достижения оптимальных параметров внутреннего воздуха в рабочей зоне помещения в тёплый период года — %{color:red}*ТП*% требуется охлаждение наружного приточного воздуха.

4. При наличии тепловых избытков в помещении в тёплый период года — %{color:red}ТП%, а также учитывая, что приточный воздух охлаждается, целесообразно выбрать из зоны оптимальных параметров наибольшую температуру

p=. *_tВ = 22ºC_*

и наибольшую относительную влажность внутреннего воздуха в рабочей зоне помещения

p=. *_φВ = 65%._*

Получим на *_J-d диаграмме_* точку внутреннего воздуха — (•) *_В_*.

5. Составляем тепловой баланс помещения по тёплому периоду года — %{color:red}ТП%:

* по явному теплу *_∑QТПЯ_*
* по полному теплу *_∑QТПП_*

6. Рассчитываем поступления влаги в помещение

p=. *_∑W_*

7. Определяем тепловую напряженность помещения по формуле:

p=. !/upload/files/f/form6_01.jpg (Определяем тепловую напряженность помещения)!

где: *_V_* — объем помещения, _м3_.

8. Исходя из величины теплового напряжения, находим градиент нарастания температуры по высоте помещения.

*Градиент температуры воздуха по высоте помещений общественных и гражданских зданий.*

Тепловая напряженность помещения QЯ/Vпом. grad t, °C
кДж/м3 Вт/м3
Более 80 Более 23 0,8 ÷ 1,5
40 ÷ 80 10 ÷ 23 0,3 ÷ 1,2
Менее 40 Менее 10 0 ÷ 0,5

и рассчитываем температуру удаляемого воздуха

p=. *_tY = tB + grad t(H — hр.з.), ºС_*

где: *_Н_* — высота помещения, _м_;
*_hр.з._* — высота рабочей зоны, _м_.

!/upload/files/t/tepl_balans_06_02.jpg (Границы оптимальных параметров при кондиционировании )!

9. Для ассимиляции температуру приточного воздуха — *_tП_* принимаем на 4 ÷ 5ºС ниже температуры внутреннего воздуха — *_tВ_*, в рабочей зоне помещения.

10. Определяем численное значение величины тепло-влажностного отношения

p=. !/upload/files/f/form6_02.jpg (Определяем численное значение величины тепло-влажностного отношения)!

11. На *_J-d диаграмме_* точку 0,0 °С шкалы температур соединяем прямой линией с численным значением тепло-влажностного отношения (для нашего примера численное значение величины тепло-влажностного отношения принимаем 3 800).

12. На *_J-d диаграмме_* проводим изотерму приточного — *_tП_*, с численным значением

p=. *_tП = tВ — 5, °С._*

13. На *_J-d диаграмме_* проводим изотерму уходящего воздуха с численным значением уходящего воздуха — *_tУ_*, найденным в пункте 8.

14. Через точку внутреннего воздуха — (•) *_В_*, проводим линию, которая параллельна линии тепло-влажностного отношения.

15. Пересечение этой линии, которая будет называться — %{color:red}*_лучом процесса_*%

p=. !/upload/files/f/form6_03.jpg (Пересечение этой линии, которая будет называться — лучом процесса)!

с изотермами приточного и уходящего воздуха — *_tП_* и *_tУ_* определит на *_J-d диаграмме_* точку приточного воздуха — (•) *_П_* и точку уходящего воздуха — (•) *_У_*.

16. Определяем воздухообмен по полному теплу

p=. !/upload/files/f/form6_04.jpg (Определяем воздухообмен по полному теплу)!

и воздухообмен на ассимиляцию избытков влаги

p=. !/upload/files/f/form6_05.jpg (воздухообмен на ассимиляцию избытков влаги)!

h2. %{color:red}Внимание!%

%{color:red}*_Остается самое главное, а именно как из точки — ( • ) Н, с параметрами наружного воздуха tН«Б», °С и JН«Б», кДж/кг попасть в точку ( • ) П, с параметрами приточного воздуха._*%

%{color:red}*Возможно несколько решений этой задачи, а именно:*%

h2. +1. Классический вариант+ (см. рисунок 2).

*+Для обработки наружного приточного воздуха используем секцию оросительной камеры и секцию калорифера 2-го подогрева.*+

1. На *_J-d диаграмме_* из точки приточного воздуха — (•) *_П_*, проводим линию постоянного влагосодержания *_d = const_*, до пересечения с линией относительной влажности *_φ = 90%_* . Это стабильный вариант работы оросительной камеры.

Получаем точку (•) *_О_*, которая характеризует параметры увлажнённого и охлаждённого воздуха в оросительной камере.

2. Соединяем прямой линией точку с параметрами наружного воздуха — (•) *_Н_*, с точкой с параметрами увлажнённого и охлаждённого воздуха — (•) *_О_*. Эта прямая линия на *_J-d диаграмме_* характеризует %{color:blue}*_политропический процесс_*%, при котором все параметры обрабатываемого воздуха изменяются.

Для получения политропического процесса вода, поступающая из системы хозяйственно – питьевого водопровода, подаётся на форсунки оросительной камеры, где подвергается мелко — дисперсному распылению.

Часть влаги уносится с приточным воздухом, увлажняя и охлаждая его, а оставшаяся часть влаги стекает в дренажный поддон оросительной камеры и удаляется системой дренажных трубопроводов в хозяйственно – фекальную канализацию.

Таким образом, %{color:red}*_температура воды, которая идёт на увлажнение приточного воздуха, остаётся всегда неизменной. Это обязательное условие при увлажнении воздуха по политропному процессу._*%

3. Линия *_НО_* — политропический процесс, который процесс увлажнения и охлаждения приточного воздуха. Линия *_ОП_* характеризует процесс нагрева воздуха в теплообменнике 2-го подогрева.

4. Подобная обработка наружного приточного воздуха не является идеальной и имеет ряд недостатков:

* сначала воздух увлажняется и %{color:blue}*_охлаждается_*% в оросительной камере в тёплый период года — %{color:red}*ТП*%, а затем %{color:red}*_нагревается_*% в теплообменнике 2-го подогрева;
* политропический процесс требует постоянного увеличенного водопотребления, так как вода, которая не пошла на увлажнение приточного воздуха, удаляется в систему хозяйственно – фекальной канализации;
* в тёплый период года — %{color:red}*ТП*%, в системе теплоснабжения калорифера 2-го подогрева будет являться теплоноситель из _открытой_ системы горячего водоснабжения — *_ГВС_*, который по своим параметрам — температурному перепаду и по располагаемому давлению *_нестабилен._*

Возможно, осуществить нагрев увлажнённого и охлаждённого воздуха в электрическом калорифере, но это повлечёт значительное увеличение энергетических затрат.

%{color:red}*_Принципиальная схема обработки приточного воздуха в тёплый период года – ТП для 1-го варианта – классического, смотри на рисунок 3._*%

!/upload/files/t/tepl_balans_06_03.jpg (Классический вариант)!

!/upload/files/t/tepl_balans_06_04.jpg (Принципиальная схема обработки приточного воздуха в тёплый период года)!

h2. +2. Второй вариант.+

+*Для охлаждения наружного приточного воздуха в поверхностном воздухоохладителе возможны два случая:*+

+*_Случай а_*+ (см. рисунок 4).

Абсолютная влажность воздуха или влагосодержание наружного воздуха — *_dH«Б»_*, *_меньше_* влагосодержания приточного воздуха — *_dП_*

p=. *_dH«Б» < dП г/кг._*

1. В этом случаи необходимо охлаждать наружный приточный воздух — (•) *_Н_* на *_J-d диаграмме_*, до температуры приточного воздуха.

Процесс охлаждения воздуха в поверхностном воздухоохладителе на *_J-d диаграмме_* будет изображаться прямой линией *_НО_*. Процесс будет происходить с уменьшением теплосодержания — энтальпии, уменьшением температуры и увеличением относительной влажности наружного приточного воздуха. При этом влагосодержание воздуха остаётся неизменным.

2. Для того чтобы попасть из точки — (•) *_О_*, с параметрами охлаждённого воздуха в точку — (•) *_П_*, с параметрами приточного воздуха, необходимо воздух увлажнить паром.

При этом температура воздуха остаётся неизменной — *_t = const_*, и процесс на *_J-d диаграмме_* будет изображаться прямой линией — изотермой.

%{color:red}*_Принципиальная схема обработки приточного воздуха в тёплый период года — ТП, для 2-го варианта, случай а, смотри на рисунок 5._*%

+*_Случай б_*+ (см. рисунок 6).

Абсолютная влажность воздуха или влагосодержание наружного воздуха — *_dH«Б»_*, *_больше_* влагосодержания приточного воздуха — *_dП_*

p=. *_dH«Б» > dП г/кг._*

1. В этом случаи необходимо «глубоко» охлаждать приточный воздух. Т. е. процесс охлаждения воздуха на *_J — d диаграмме_* вначале будет изображаться прямой линией с постоянным влагосодержанием — *_dН = const_*, проведённой из точки с параметрами наружного воздуха — (•) *_Н_*, до пересечения с линией относительной влажности — *_φ = 100%_*. Полученная точка называется — %{color:blue}*_точка росы_*% — %{color:blue}*_Т.Р._*% наружного воздуха.

2. Далее процесс охлаждения от %{color:blue}*_точки росы_*% пойдет по линии относительной влажности *_φ = 100%_* до конечной точки охлаждения — (•) *_О_*. Численное значение влагосодержания воздуха с точке (•) *_О_* равно численному значению влагосодержания воздуха в точке притока — (•) *_П_*.

3. Далее необходимо нагреть воздух от точки — (•) *_О_*, до точки приточного воздуха — (•) *_П_*. Процесс нагревания воздуха будет происходить с постоянным влагосодержанием.

%{color:red}*_Принципиальная схема обработки приточного воздуха в тёплый период года — ТП, для 2-го варианта, случай б, смотри на рисунок 7._*%

p=. !/upload/files/t/tepl_balans_06_05.jpg (Случай а)!

!/upload/files/t/tepl_balans_06_06.jpg (Принципиальная схема обработки приточного воздуха в тёплый период года)!

!/upload/files/t/tepl_balans_06_07.jpg (Случай б)!

!/upload/files/t/tepl_balans_06_08.jpg (Принципиальная схема обработки приточного воздуха в тёплый период года)!

h2. +3. Третий вариант.+

Возможно, часть наружного приточного воздуха пропускать по байпасу, а затем смешивать часть охлаждённого приточного воздуха с воздухом, проходящим по байпасу, чтобы параметры воздуха в точке смеси — (•) *_С_*, имели бы параметры приточного воздуха в точке — (•) *_П_*.

В нашем курсе этот вариант не рассматривается.

h2. +Холодный период года — %{color:blue}ХП%.+

1. При кондиционировании воздуха в холодный период года — %{color:blue}*ХП*% изначально принимаются оптимальные параметры внутреннего воздуха в рабочей зоне помещения:

p=. *_tВ = 20 ÷ 22ºC;  φВ = 30 ÷ 55%._*

2. Изначально на *_J-d диаграмму_* по двум известным параметрам влажного воздуха наносим точки (см. рисунок 8):

* наружного воздуха (•) *_Н tН = — 28ºC;   JН = — 27,3 кДж/кг;_*
* внутреннего воздуха (•) *_В tВ = 22ºC;   φВ = 30%_* с минимальной относительной влажностью;
* внутреннего воздуха (•) *_В1 tВ1 = 22ºC;   φВ1 = 55%_* с максимальной относительной влажностью.

При наличии тепловых избытков в помещении целесообразно принять верхний температурный параметр внутреннего воздуха в помещении из зоны оптимальных параметров.

3. Составляем тепловой баланс помещения по холодному периоду года — %{color:blue}*ХП*%:

* по явному теплу *_∑QХПЯ_*
по полному теплу *_∑QХПП_*

4. Рассчитываем поступления влаги в помещение

p=. *_∑W_*

5. Определяем тепловую напряженность помещения по формуле:

p=. !/upload/files/f/form6_06.jpg (Определяем тепловую напряженность помещения)!

где: *_V_* — объем помещения, _м3_.

6. Исходя из величины теплового напряжения, находим градиент нарастания температуры по высоте помещения.

*Градиент температуры воздуха по высоте помещений общественных и гражданских зданий.*

Тепловая напряженность помещения QЯ/Vпом. grad t, °C
кДж/м3 Вт/м3
Более 80 Более 23 0,8 ÷ 1,5
40 ÷ 80 10 ÷ 23 0,3 ÷ 1,2
Менее 40 Менее 10 0 ÷ 0,5

и рассчитываем температуру удаляемого воздуха

p=. *_tY = tB + grad t(H – hр.з.), ºС_*

где: *_Н_* — высота помещения, _м_;
*_hр.з._* — высота рабочей зоны, _м_.

7. Для ассимиляции избытков тепла и влаги в помещении температуру приточного воздуха — *_tП_*, принимаем на 4 ÷ 5ºС ниже температуры внутреннего воздуха — *_tВ_*, в рабочей зоне помещения.

8. Определяем численное значение величины тепло-влажностного отношения

p=. !/upload/files/f/form6_07.jpg (Определяем численное значение величины тепло-влажностного отношения)!

9. На *_J-d диаграмме_* точку 0,0°С шкалы температур соединяем прямой линией с численным значением тепло-влажностного отношения (для нашего примера численное значение величины тепло-влажностного отношения принимаем *_5 800_*).

10. На *_J-d диаграмме_* проводим изотерму приточного — *_tП_*, с численным значением

p=. *_tП = tВ — 5, °С._*

11. На *_J-d диаграмме_* проводим изотерму уходящего воздуха с численным значением уходящего воздуха — *_tУ_*, найденным в пункте 6.

12. Через точки внутреннего воздуха — (•) *_В_*, (•) *_В1_*, проводим линии, которые параллельны линии тепло-влажностного отношения.

13. Пересечение этих линий, которые будет называться — %{color:red}*_лучами процесса_*%

p=. !/upload/files/f/form6_08.jpg (лучи процесса)!

с изотермами приточного и уходящего воздуха — *_tП_* и *_tУ_* определит на *_J-d диаграмме_* точки приточного воздуха — (•) *_П_*, (•) *_П1_* и точки уходящего воздуха — (•) *_У_*, (•) *_У1_*.

14. Определяем воздухообмен по полному теплу

p=. !/upload/files/f/form6_09.jpg (Определяем воздухообмен по полному теплу)!

и воздухообмен на ассимиляцию избытков влаги

p=. !/upload/files/f/form6_10.jpg (воздухообмен на ассимиляцию избытков влаги )!

h2. %{color:red}Внимание!%

%{color:red}*_Остается самое главное, а именно как из точки — (•) Н, с параметрами наружного воздуха t Н«Б», °С и JН«Б», кДж/кг попасть в точку (•) П, с параметрами приточного воздуха._*%

%{color:red}*Возможно несколько решений этой задачи, а именно:*%

h2. +1. Первый способ – классический+ (см. рисунок 8)

1. %{color:blue}_Процессы обработки наружного воздуха:_%

* %{color:blue}нагрев наружного воздуха в калорифере 1-го подогрева;%
* %{color:blue}увлажнение по адиабатному циклу;%
* %{color:blue}нагрев в калорифере 2-го подогрева.%

%{color:blue}+_Построение процессов обработки воздуха на_ *_J-d диаграмме._*+%

2. Из точки с параметрами наружного воздуха — (•) *_Н_* проводим линию постоянного влагосодержания — *_dН = const_*.

Эта линия характеризует процесс нагревания наружного воздуха в калорифере 1-го подогрева. Конечные параметры наружного воздуха после его нагревания будут определены в пункте 8.

3. Из точки с параметрами приточного воздуха — (•) *_П_* проводим линию постоянного влагосодержания dП = const до пересечения с линией относительной влажности *_φ = 90%_* (эту относительную влажность стабильно обеспечивает оросительная камера при адиабатическом увлажнении).

Получаем точку — (•) *_О_* с параметрами увлажнённого и охлаждённого приточного воздуха.

4. Через точку — (•) *_О_* проводим линию изотермы — *_tО = const_* до пересечения со шкалой температур.

_Значение температуры в точке_ — (•) *_О_* _близко к 0°С_. Поэтому в оросительной камере возможно образование тумана.

5. Следовательно, в зоне оптимальных параметров внутреннего воздуха в помещении необходимо выбрать другую точку внутреннего воздуха — (•) *_В1_* с той же температурой — *_tВ1 = 22°С_*, но с большей относительной влажностью — *_φВ1 = 55%_*.

В нашем случае точка — (•) *_В1_* принималась с самой максимальной относительной влажностью из зоны оптимальных параметров. При необходимости возможно принять и промежуточную относительную влажность из зоны оптимальных параметров.

6. Аналогично пункту 3. Из точки с параметрами приточного воздуха — (•) *_П1_* проводим линию постоянного влагосодержания *_dП1 = const_* до пересечения с линией относительной влажности *_φ = 90%_* .

Получаем точку — (•) *_О1_* с параметрами увлажнённого и охлаждённого приточного воздуха.

7. Через точку — (•) *_О1_* проводим линию изотермы — *_tО1 = const_* до пересечения со шкалой температур и считываем численное значение температуры увлажнённого и охлаждённого воздуха.

p=. !/upload/files/t/tepl_balans_06_09.jpg (Первый способ – классический)!

%{color:red}Важное замечание!%

%{color:red}_Минимальное значение конечной температуры воздуха при адиабатическом увлажнении должно находиться в пределах 5 ÷ 7°С._%

8. Из точки с параметрами приточного воздуха — (•) *_П1_* проводим линию постоянного теплосодержания — *_JП1 = сonst_* до пересечения с линией постоянного влагосодержания наружного воздуха — точка (•) *_Н — dН = const._*

Получаем точку — (•) *_К1_* с параметрами нагретого наружного воздуха в калорифере 1-го подогрева.

9. Процессы обработки наружного воздуха на *_J-d диаграмме_* будут изображаться следующими линиями:

* линия *_НК1_* — процесс нагревания приточного воздуха в калорифере 1-го подогрева;
* линия *_К1О1_* — процесс увлажнения и охлаждения нагретого воздуха в оросительной камере;
* линия *_О1П1_* — процесс нагревания увлажнённого и охлаждённого приточного воздуха в калорифере 2-го подогрева.

10. Обработанный наружный приточный воздух с параметрами в точке — (•) *_П1_* поступает в помещение и ассимилирует избытки теплоты и влаги по лучу процесса — линия *_П1В1_*. За счёт нарастания температуры воздуха по высоте помещения — *_grad t_*. Параметры воздуха изменяются. Процесс изменения параметров происходит по лучу процесса до точки уходящего воздуха — (•) *_У1_*.

11. Необходимое количество приточного воздуха для ассимиляции избытков теплоты и влаги в помещении определяем по формуле

p=. !/upload/files/f/form6_11.jpg (Необходимое количество приточного воздуха для ассимиляции избытков теплоты и влаги в помещении)!

12. Требуемое количество теплоты для нагрева наружного воздуха в калорифере 1-го подогрева

p=. *_Q1 = GΔJ(JK1 — JH) = GΔJ(tK1 — tH), кДж/ч_*

13. Необходимое количество влаги для увлажнения приточного воздуха в оросительной камере

p=. *_W = GΔJ(dO1 — dK1), г/ч_*

14. Требуемое количество теплоты для нагрева увлажнённого и охлаждённого приточного воздуха в калорифере 2-го подогрева

p=. *_Q2 = GΔJ(JП1 — JO1) = GΔJ x C(tП1 — tO1), кДж/ч_*

Величину *_удельной теплоёмкости воздуха С_* принимаем:

p=. *_C = 1,005 кДж/(кг × °С)._*

%{color:green}Чтобы получить тепловую мощность калориферов 1-го и 2-го подогрева в кВт необходимо величины Q1 и Q2 в размерности кДж/ч разделить на 3600.%

%{color:blue}Принципиальная схема обработки приточного воздуха в холодный период года — ХП, для 1-го способа — классического, смотри на рисунок 9.%

!/upload/files/t/tepl_balans_06_10.jpg (Принципиальная схема обработки приточного воздуха в холодный период года)!

h2. +2. Второй способ обработки наружного воздуха позволяет избежать нагревания его в калорифере 2-го подогрева+ (см. рисунок 10).

%{color:blue}+_Построение процессов обработки воздуха на_ *_J-d диаграмме._*+%

1. Параметры внутреннего воздуха выбираем из зоны оптимальных параметров:

* температуру – максимальную *_tВ = 22°С_*;
* относительную влажность – минимальную *_φВ = 30%_*.

2. По двум известным параметрам внутреннего воздуха находим точку на *_J-d диаграмме_* — (•) *_В_*.

3. Температуру приточного воздуха принимаем на 5°С меньше температуры внутреннего воздуха

p=. *_tП = tВ — 5, °С._*

На *_J-d диаграмме_* проводим изотерму приточного воздуха — _tП_.

4. Через точку с параметрами внутреннего воздуха — (•) *_В_* проводим луч процесса с численным значением тепло-влажностного отношения

p=. *_ε = 5 800 кДж/кг Н2О_*

до пересечения с изотермой приточного воздуха — *_tП_*

Получаем точку с параметрами приточного воздуха — (•) *_П_*.

5. Из точки с параметрами наружного воздуха — (•) *_Н_* проводим линию постоянного влагосодержания — *_dН = const._*

6. Из точки с параметрами приточного воздуха — (•) П проводим линию постоянного теплосодержания — *_JП = const_* до пересечения с линиями:

* относительной влажности *_φ = 90%._*

Получаем точку с параметрами увлажнённого и охлаждённого приточного воздуха — (•) *_О_*.

* постоянного влагосодержания наружного воздуха — *_dН = const_*.

Получаем точку с параметрами нагретого в калорифере приточного воздуха — (•) *_К_*.

7. Часть нагретого приточного воздуха пропускаем через оросительную камеру, оставшуюся часть воздуха пропускаем по байпасу, минуя оросительную камеру.

8. Смешиваем увлажнённый и охлаждённый воздух с параметрами в точке — (•) *_О_* с воздухом, проходящим по байпасу, с параметрами в точке — (•) *_К_* в таких пропорциях, чтобы точка смеси — (•) *_С_* совместилась с точкой приточного воздуха — (•) *_П_*:

* линия *_КО_* — общее количество приточного воздуха — *_GП_*;
* линия *_КС_* — количество увлажнённого и охлаждённого воздуха — *_GО_*;
* линия *_СО_* — количество воздуха, проходящего по байпасу — *_GП — GО_*.

p=. !/upload/files/t/tepl_balans_06_11.jpg (Второй способ обработки наружного воздуха позволяет избежать нагревания его в калорифере 2-го подогрева)!

!/upload/files/t/tepl_balans_06_12.jpg (Принципиальная схема обработки приточного воздуха в холодный период года)!

9. Процессы обработки наружного воздуха на *_J-d диаграмме_* будут изображаться следующими линиями:

* линия *_НК_* — процесс нагревания приточного воздуха в калорифере;
* линия *_КС_* — процесс увлажнения и охлаждения части нагретого воздуха в оросительной камере;
* линия *_СО_* — байпасирование нагретого воздуха минуя оросительную камеру;
* линия *_КО_* — смешение увлажнённого и охлаждённого воздуха с нагретым воздухом.

10. Обработанный наружный приточный воздух с параметрами в точке — (•) *_П_* поступает в помещение и ассимилирует избытки теплоты и влаги по лучу процесса — линия *_ПВ_*. За счёт нарастания температуры воздуха по высоте помещения — *_grad t_*. Параметры воздуха изменяются. Процесс изменения параметров происходит по лучу процесса до точки уходящего воздуха — (•) *_У_*.

11. Количество воздуха, проходящего через оросительную камеру можно определить по отношению отрезков

p=. !/upload/files/f/form6_12.jpg (Количество воздуха, проходящего через оросительную камеру можно определить по отношению отрезков)!

12. Необходимое количество влаги для увлажнения приточного воздуха в оросительной камере

p=. *_W = GO(dП — dH), г/ч_*

%{color:blue}*_Принципиальная схема обработки приточного воздуха в холодный период года — ХП, для 2-го способа, смотри на рисунок 11._*%

h2. +3. Третий способ самый простой – увлажнение наружного приточного воздуха в паровом увлажнителе+ (см. рисунок 12).

%{color:blue}+_Построение процессов обработки воздуха на *J-d диаграмме._*+%

1. Определение параметров внутреннего воздуха — (•) *_В_* и нахождение точки на *_J-d диаграмме_* смотри пункты 1 и 2.

2. Определение параметров приточного воздуха — (•) *_П_* смотри пункты 3 и 4.

3. Из точки с параметрами наружного воздуха — (•) *_Н_* проводим линию постоянного влагосодержания — *_dН = const_* до пересечения с изотермой приточного воздуха — *_tП_*. Получим точку — (•) *_К_* с параметрами нагретого наружного воздуха в калорифере.

4. Процессы обработки наружного воздуха на *_J-d диаграмме_* будут изображаться следующими линиями:

* линия *_НК_* — процесс нагревания приточного воздуха в калорифере;
* линия *_КП_* — процесс увлажнения нагретого воздуха паром.

5. Далее аналогично пункту 10.

6. Количество приточного воздуха определяем по формуле

p=. !/upload/files/f/form6_13.jpg (Количество приточного воздуха)!

p=. !/upload/files/t/tepl_balans_06_13.jpg (Принципиальная схема обработки приточного воздуха в холодный период года)!

!/upload/files/t/tepl_balans_06_14.jpg (Принципиальная схема обработки приточного воздуха в холодный период года)!

7. Количество пара на увлажнение нагретого приточного воздуха рассчитываем по формуле

p=. *_W = GП(dП — dK), г/ч_*

8. Количество тепла на нагрев приточного воздуха

p=. *_Q = GП(JK — JH) = GП x C(tK — tH),  кДж/ч_*

где: С = 1,005 кДж/(кг × ºС) – удельная теплоемкость воздуха.

*_Для получения тепловой мощности калорифера в кВт, необходимо величину Q кДж/ч разделить на 3600 кДж/(ч × кВт)._*

%{color:blue}*_Принципиальная схема обработки приточного воздуха в холодный период года ХП, для 3-го способа, смотри на рисунке 13._*%

Такое увлажнение применяется, как правило, для отраслей: медицинской, радиоэлектронной, пищевой и т.п.

h2. +3. Четвертый способ+ (см. рисунок 14) .

Применение сотовых увлажнителей дает возможность наиболее оптимального с точки зрения затрат энергии решить вопрос увлажнения воздуха. Задавшись фронтальной скоростью движения *_Vф = 2,3 м/сек_* приточного воздуха в сотовом увлажнителе можно достичь относительной влажности приточного воздуха:

* при глубине сотовой насадки *100мм* — *_φ = 45%_*;
* при глубине сотовой насадки *200мм* — *_φ = 65%_*;
* при глубине сотовой насадки *300мм* — *_φ = 90%_*.

%{color:blue}+_Построение процессов обработки воздуха на *J-d диаграмме._*+%

1. Параметры внутреннего воздуха выбираем из зоны оптимальных параметров:

* температуру – максимальную *_tВ = 22°С_*;
* относительную влажность – минимальную *_φВ = 30%_*.

2. По двум известным параметрам внутреннего воздуха находим точку на *_J-d диаграмме_* — (•) *_В_*.

3. Температуру приточного воздуха принимаем на 5°С меньше температуры внутреннего воздуха

p=. *_tП = tВ — 5, °С._*

На *_J-d диаграмме_* проводим изотерму приточного воздуха — *_tП_*.

4. Через точку с параметрами внутреннего воздуха — (•) *_В_* проводим луч процесса с численным значением тепло-влажностного отношения

p=. *_ε = 5 800 кДж/кг Н2О_*

до пересечения с изотермой приточного воздуха — *_tП_*.

Получаем точку с параметрами приточного воздуха — (•) *_П_*.

p=. !/upload/files/t/tepl_balans_06_15.jpg (Четвертый способ)!

5. Из точки с параметрами наружного воздуха — (•) *_Н_* проводим линию постоянного влагосодержания — *_dН =  const_*.

6. Из точки с параметрами приточного воздуха — (•) *_П_* проводим линию постоянного теплосодержания — *_JП = const_* до пересечения с линиями:

* относительной влажности *_φ = 65%_*.

Получаем точку с параметрами увлажнённого и охлаждённого приточного воздуха — (•) *_О_*.

* постоянного влагосодержания наружного воздуха — *_dН = const._*

Получаем точку с параметрами нагретого в калорифере приточного воздуха — (•) *_К_*.

7. Часть нагретого приточного воздуха пропускаем через сотовый увлажнитель, оставшуюся часть воздуха пропускаем по байпасу, минуя сотовый увлажнитель.

8. Смешиваем увлажнённый и охлаждённый воздух с параметрами в точке — (•) *_О_* с воздухом, проходящим по байпасу, с параметрами в точке — (•) *_К_* в таких пропорциях, чтобы точка смеси — (•) *_С_* совместилась с точкой приточного воздуха — (•) *_П_*:

* линия *_КО_* — общее количество приточного воздуха — *_GП_*;
* линия *_КС_* — количество увлажнённого и охлаждённого воздуха — *_GО_*;
* линия *_СО_* — количество воздуха, проходящего по байпасу — *_GП — GО_*.

9. Процессы обработки наружного воздуха на *_J-d диаграмме_* будут изображаться следующими линиями:

* линия *_НК_* — процесс нагревания приточного воздуха в калорифере;
* линия *_КС_* — процесс увлажнения и охлаждения части нагретого воздуха в сотовом увлажнителе;
* линия *_СО_* — байпасирование нагретого воздуха, минуя сотовый увлажнитель;
* линия *_КО_* — смешение увлажнённого и охлаждённого воздуха с нагретым воздухом.

10. Обработанный наружный приточный воздух с параметрами в точке — (•) *_П_* поступает в помещение и ассимилирует избытки теплоты и влаги по лучу процесса — линия *_ПВ_*. За счёт нарастания температуры воздуха по высоте помещения — *_grad t_*. Параметры воздуха изменяются. Процесс изменения параметров происходит по лучу процесса до точки уходящего воздуха — (•) *_У_*.

11. Количество воздуха, проходящего через оросительную камеру можно определить по отношению отрезков

p=. !/upload/files/f/form6_14.jpg (Количество воздуха, проходящего через оросительную камеру можно определить по отношению отрезков)!

12. Необходимое количество влаги для увлажнения приточного воздуха в оросительной камере

p=. !/upload/files/f/form6_15.jpg (Необходимое количество влаги для увлажнения приточного воздуха в оросительной камере)!

%{color:blue}*_Принципиальная схема обработки приточного воздуха в холодный период года — ХП, для 4-го способа, смотри на рисунок 15._*%

!/upload/files/t/tepl_balans_06_16.jpg (Принципиальная схема обработки приточного воздуха в холодный период года)!

h2. Однако, вероятность совпадения количества подачи приточного воздуха, рассчитанная для %{color:red}ТП% и %{color:blue}ХП% очень мала.

_Нахождение общего решения._

h2. Возможны три варианта решения этой проблемы.

+*_1. Первый вариант_*+

Принять количество наружного приточного воздуха по холодному периоду года (%{color:blue}*ХП*%) — %{color:blue}*_GХП_*% равное количеству наружного приточного воздуха по тёплому периоду года (*%{color:red}ТП%*) — *_%{color:red}GТП%_*, т. е.

p=. *_%{color:blue}GХП% = %{color:red}GТП% = G._*

В этом случае придётся выполнить перерасчёт параметров приточного воздуха в точке — (•) *П* для холодного периода года — (%{color:blue}*ХП*%).

Для этого определяют приращение теплосодержания или влагосодержания в приточном воздухе в холодный период года — (%{color:blue}*ХП*%).

p=. !/upload/files/f/form6_16.jpg (Для этого определяют приращение теплосодержания или влагосодержания в приточном воздухе в холодный период года )!

и на пересечении с лучом процесса по холодному периода года — %{color:blue}*_εХП_*% получаем точку — (•) *П* с пересчитанными параметрами приточного воздуха.

%{color:red}_Этот вариант самый простой, но и самый затратный._%

+*_2. Второй вариант — применяя рециркуляцию воздуха._*+

+*_А) Оптимальное применение рециркуляции_*+ (см. рисунок 16).

Для резко континентального климата территории России в холодный период года — %{color:blue}*ХП*% смешивание уходящего вытяжного внутреннего воздуха с наружным приточным воздухом в секции камеры рециркуляции центрального кондиционера возможно лишь в том случае, когда температура точки смеси — (•) *С* является положительной и находится в пределах

p=. *_tС = 5 ÷ 7, °С._*

В этом случае количество наружного воздуха — *_%{color:blue}GН%_*, кг/ч составляет 25 ÷ 30% от общего количества приточного воздуха — *_GП_*, _кг/ч_.

Причём, это количество наружного воздуха должно быть не меньше минимальной санитарной нормы подачи наружного воздуха на одного человека.

%{color:orange}Принципиальная схема обработки приточного воздуха для 2-го варианта, оптимального применения рециркуляции А) смотри на рисунок 17.%

p=. !/upload/files/t/tepl_balans_06_17.jpg (Оптимальное применение рециркуляции)!

!/upload/files/t/tepl_balans_06_18.jpg (Принципиальная схема обработки приточного воздуха для 2-го варианта)!

!/upload/files/t/tepl_balans_06_19.jpg (Принципиальная схема обработки приточного воздуха )!

Если из *_J-d диаграммы_* следует, что количество наружного воздуха — *_%{color:blue}GН%_*, _кг/ч_, принятое по санитарной норме подачи наружного воздуха на одного человека, оказалось больше _30%_ от общего количества воздуха, то в этом случаи необходимо:

* увеличить общее количество приточного воздуха — *_GП_*, _кг/ч_ с таким условием, чтобы количество наружного воздуха было бы _25 ÷ 30%_ от общего количества приточного воздуха (смотри рисунок 17).

p=. Или

* наружный приточный воздух предварительно подогреть в калорифере до положительной температуры в пределах 5 ÷ 7 °С, и только после этого смешивать его с воздухом, идущим на рециркуляцию (смотри рисунок 18).

+*_Б) Применение рециркуляции с камерой орошения_*+ (см. рисунок 19) .

1. Общее количество приточного воздуха принимаем по тёплому периоду года — %{color:red}*ТП*%

p=. *_GПТП, кг/ч._*

2. Количество наружного приточного воздуха принимаем по нормативному воздухообмену

p=. *_Gнорм., кг/ч._*

3. Количество воздуха, идущего на рециркуляцию, определяем по формуле

p=. *_GP = GПТП — Gнорм., кг/ч._*

4. Численное значение влагосодержания смеси определяем из уравнения смеси

p=. !/upload/files/f/form6_17.jpg (Численное значение влагосодержания смеси определяем из уравнения смеси)!

%{color:blue}+_Построение процессов обработки воздуха на *J-d диаграмме._*+%

5. Параметры внутреннего воздуха выбираем из зоны оптимальных параметров:

* температуру – максимальную *_tВ = 22°С_*;
* относительную влажность – минимальную *_φВ = 30%_*.

6. По двум известным параметрам находим на *_J-d диаграмме_* точку внутреннего воздуха — (•) *_В_*.

7. Температуру приточного воздуха принимаем на 5 °С меньше температуры внутреннего воздуха

p=. *_tП = tВ — 5, °С._*

На *_J-d диаграмме_* проводим изотерму приточного воздуха — *_tП_*.

8. Составляем тепловой баланс помещения по холодному периоду года — %{color:blue}*ХП*%:

* по явному теплу *_ΣQХПЯ_*, _Вт_;
* по полному теплу *_ΣQХПП_*, _кДж/ч_.

9. Рассчитываем поступления влаги в помещение

p=. *_ΣW_*, кг/ч.

10. Определяем тепловую напряженность помещения по формуле

p=. !/upload/files/f/form6_18.jpg (Определяем тепловую напряженность помещения)!

где: *_V_* — объем помещения, _м3_.

11. Исходя из величины теплового напряжения, находим градиент нарастания температуры по высоте помещения и рассчитываем температуру удаляемого воздуха

p=. *_tY = tB + grad t(H — hр.з), ºС_*

где: *_Н_* — высота помещения, _м_;
*_hр.з._* — высота рабочей зоны, _м_.

На *_J-d диаграмме_* проводим изотерму уходящего воздуха — *_tУ_*.

12. Через точку с параметрами внутреннего воздуха — (•) *_В_* проводим луч процесса с численным значением тепло-влажностного отношения

p=. *_ε = 5 800 кДж/кг Н2О_*

до пересечения с изотермой приточного воздуха — *_tП_* и с изотермой уходящего воздуха — *_tУ_*.

Получаем точку с параметрами приточного воздуха — (•) *_П_* и точку с параметрами уходящего воздуха — (•) *_У_*.

13. Из точки с параметрами наружного воздуха — (•) *_Н_* проводим линию постоянного влагосодержания — *_dН = const._*

14. На *_J-d диаграмме_* проводим линию постоянного влагосодержания с численным значением влагосодержания смеси — *_dC1_*, найденным из уравнения смеси в пункте 4.

15. Из точки с параметрами приточного воздуха — (•) *_П_* проводим линию постоянного теплосодержания — *_JП = const_* до пересечения с линиями:

* относительной влажности *_φ = 90%._*

Получаем точку с параметрами увлажнённого и охлаждённого приточного воздуха — (•) *_О_*.

* и с линией постоянного влагосодержания смеси — *_dC1_*.

Получаем точку с параметрами смеси воздуха уходящего и воздуха наружного нагретого в калорифере — (•) *_С1_*.

16. Часть приточного воздуха с параметрами в точке смеси — (•) *_С1_* пропускаем через оросительную камеру увлажняя и охлаждая его, оставшуюся часть воздуха пропускаем по байпасу, минуя оросительную камеру.

17. Смешиваем увлажнённый и охлаждённый воздух с параметрами в точке — (•) *_О_* с воздухом, проходящим по байпасу с параметрами в точке — (•) *_С1_* в таких пропорциях, чтобы точка смеси — (•) *_С2_* совместилась с точкой приточного воздуха — (•) *_П_*:

* линия *_С1О_* — общее количество приточного воздуха — *_GПТП_*;
* линия *_С1С2_* — количество увлажнённого и охлаждённого воздуха;
* линия *_С2О_* — количество, проходящего по байпасу.

!/upload/files/t/tepl_balans_06_20.jpg (Расчет воздухообмена при кондиционировании)!

18. Соединяем прямой линией точку с параметрами уходящего воздуха — (•) *_У_* с точкой с параметрами смешанного воздуха — (•) *_С1_* и далее до пересечения с линией постоянного влагосодержания наружного воздуха — *_dН_*.

Получаем точку — (•) *_Кс_* параметрами нагретого в калорифере наружного воздуха в количестве нормативного воздухообмена — *_Gнорм._*, _кг/ч_.

19. Смешиваем нагретый наружный воздух с параметрами в точке — (•) *_К_* с частью уходящего вытяжного воздуха с параметрами в точке — (•) *_У_* в таких пропорциях, чтобы точка смеси — (•) *_С1_* находилась на пересечении линии смеси и линии постоянного теплосодержания приточного воздуха — *_JП_*:

* линия *_КУ_* — общее количество приточного воздуха — *_GПТП_*;
* линия *_С1У_* — количество нагретого наружного воздуха — *_Gнорм._*; _кг/ч_;
* линия *_С1К_* — количество, воздуха идущего на рециркуляцию — *_GР = GПТП — Gнорм._*, _кг/ч_

20. Количество воздуха, проходящего через оросительную камеру можно определить по отношению отрезков

p=. !/upload/files/f/form6_19.jpg (Количество воздуха, проходящего через оросительную камеру)!

21. Необходимое количество влаги для увлажнения приточного воздуха в оросительной камере

p=. *_W = GПТП (dП — dC1), г/ч_*

22. Обработанный наружный приточный воздух с параметрами в точке — (•) *_П_* поступает в помещение и ассимилирует избытки теплоты и влаги по лучу процесса — линия *_ПВ_*. За счёт нарастания температуры воздуха по высоте помещения — *_grad t_* параметры воздуха изменяются. Процесс изменения параметров происходит по лучу процесса до точки уходящего воздуха — (•) *_У_*.

_Этот вариант с рециркуляцией воздуха значительно сокращает расход тепла — нагревать воздух надо не весь, а только воздух по нормативному воздухообмену_ *_Gнорм._* _и уменьшает расход влаги в оросительной камере._

%{color:orange}*_Принципиальная схема обработки приточного воздуха для 2-го варианта, применение рециркуляции с камерой орошения Б) смотри на рисунок 20._*%

!/upload/files/t/tepl_balans_06_21.jpg (Принципиальная схема обработки приточного воздуха для 2-го варианта)!

+*В) Применение рециркуляции и увлажнение паром*+ (см. рисунок 21).

Этот вариант обработки приточного воздуха схож с вариантом *Б*.

1. Общее количество приточного воздуха принимаем по тёплому периоду года — %{color:red}*ТП*%

p=. *_GПТП, кг/ч._*

2. Количество наружного приточного воздуха принимаем по нормативному воздухообмену

p=. *_Gнорм., кг/ч._*

3. Количество воздуха, идущего на рециркуляцию, определяем по формуле

p=. *_GP = GПТП — Gнорм., г/ч._*

4. Численное значение влагосодержания смеси определяем из уравнения смеси

p=. !/upload/files/f/form6_20.jpg (Численное значение влагосодержания смеси)!

%{color:blue}+_Построение процессов обработки воздуха на *J-d диаграмме._*+%

5. Параметры внутреннего воздуха выбираем из зоны оптимальных параметров:

* температуру – максимальную *_tВ = 22 °С_*;
* относительную влажность – минимальную *_φВ = 30%_*.

6. По двум известным параметрам находим на *_J-d диаграмме_* точку внутреннего воздуха — (•) *_В_*.

7. Температуру приточного воздуха принимаем на 5 °С меньше температуры внутреннего воздуха

p=. *_tП = tВ — 5, °С._*

На *_J-d диаграмме_* проводим изотерму приточного воздуха — *_t П_*.

8. Составляем тепловой баланс помещения по холодному периоду года — %{color:blue}*ХП*%:

* по явному теплу *_ΣQЯХП_*, _Вт_;
* по полному теплу *_ΣQПХП_*, _кДж/ч_.

9. Рассчитываем поступления влаги в помещение

p=. *_ΣW, кг/ч._*

10. Определяем тепловую напряженность помещения по формуле

p=. !/upload/files/f/form6_21.jpg (Определяем тепловую напряженность помещения)!

где: *_V_* — объем помещения, _м3_.

11. Исходя из величины теплового напряжения, находим градиент нарастания температуры по высоте помещения и рассчитываем температуру удаляемого воздуха

p=. *_tY = tB + grad t (H — hр.з.), ºС_*

где: *_Н_* — высота помещения, _м_;
*_hр.з._* — высота рабочей зоны, _м_.
На *_J-d диаграмме_* проводим изотерму уходящего воздуха — *_tУ_*.

12. Через точку с параметрами внутреннего воздуха — (•) *_В_* проводим луч процесса с численным значением тепло-влажностного отношения

p=. *_ε = 5 800 кДж/кг Н2О_*

до пересечения с изотермой приточного воздуха — *_tП_* и с изотермой уходящего воздуха — *_tУ_*.

Получаем точку с параметрами приточного воздуха — (•) *_П_* и точку с параметрами уходящего воздуха — (•) *_У_*.

13. Из точки с параметрами наружного воздуха — (•) *_Н_* проводим линию постоянного влагосодержания — *_dН = const_*.

14. На *_J-d диаграмме_* проводим линию постоянного влагосодержания с численным значением влагосодержания смеси — *_dC_*, найденным из уравнения смеси в пункте 4.

15. Пересечение изотермы приточного воздуха — *_tП_* с линией постоянного влагосодержания смеси — *_dС_* определит на *_J-d диаграмме_* точку смеси — (•) *_С_*.

16. Соединяем прямой линией точку с параметрами уходящего воздуха — (•) *_У_*, с точкой с параметрами смешанного воздуха — (•) *_С_*. Далее проводим прямую до пересечения с линией постоянного влагосодержания наружного воздуха — *_dН_*.

Получаем точку — (•) *_К_* с параметрами нагретого в калорифере наружного воздуха в количестве нормативного воздухообмена — *_Gнорм._*, _кг/ч_.

17. Смешиваем нагретый наружный воздух с параметрами в точке — (•) *_К_* с частью уходящего вытяжного воздуха с параметрами в точке — (•) *_У_* в таких пропорциях, чтобы точка смеси — (•) *_С_* находилась на пересечении линии смеси и линии изотермы приточного воздуха — *_tП_*

* линия *_КУ_* — общее количество приточного воздуха — *_GПТП_*;
* линия *_СУ_* — количество нагретого наружного воздуха — *_Gнорм._*; _кг/ч_;
* линия *_КС_* — количество воздуха, идущего на рециркуляцию — *_GP = GПТП — Gнорм._*, _кг/ч_

18. Необходимое количество пара для увлажнения приточного воздуха в паровом увлажнителе

p=. *_W = GПТП (DП — dC), г/ч_*

!/upload/files/t/tepl_balans_06_22.jpg (Применение рециркуляции и увлажнение паром)!

19. Обработанный наружный приточный воздух с параметрами в точке — (•) *_П_* поступает в помещение и ассимилирует избытки теплоты и влаги по лучу процесса — линия *_ПВ_*. За счёт нарастания температуры воздуха по высоте помещения — *_grad t_* параметры воздуха изменяются. Процесс изменения параметров происходит по лучу процесса до точки уходящего воздуха — (•) *_У_*.

_Этот вариант с рециркуляцией воздуха значительно сокращает расход тепла — нагревать воздух надо не весь, а только воздух по нормативному воздухообмену_ *_Gнорм._*.

%{color:orange}*_Принципиальная схема обработки приточного воздуха для 2-го варианта, применение рециркуляции и увлажнение паром В) смотри на рисунок 22._*%

!/upload/files/t/tepl_balans_06_23.jpg (Принципиальная схема обработки приточного воздуха для 2-го варианта)!