Кондиционирование. Расчет и основное оборудование центральных СКВ

1.

31 октября 2022 г.
Расчёт и
оборудование
центральных СКВ

2.

Расчёт СКВ
Холодопроизводительность
кондиционера:
Q = G * (i вх – i вых ),
где G – массовый расход воздуха
через внутренний блок,
i вх – энтальпия на входе,
i вых – энтальпия на выходе.
Два процесса 0 – 1 и 0’ – 1
отличаются параметрами на входе и
перепадом энтальпий.
Аналогичный расчёт можно сделать
для случая отсутствия конденсации
влаги, холодопроизводительность
определяют по формуле:
Q = G * c p * (t вх – t вых ),
где G – массовый расход воздуха
через внутренний блок,
c p – теплоемкость воздуха на входе,
t вх – температура воздуха на входе,
t вых – температура воздуха на
выходе.

3.

При
относительной
влажности 40%,
50% или 60%, но
равной
энтальпии
воздуха на
входе, полная
холодопроизвод
ительность
кондиционера
будет
одинаковой

4.

Как правильно подобрать кондиционер?
На вопрос: «по какой
холодопроизводительности
полной или явной следует
подбирать кондиционер?»
следует отвечать
«необходимо обеспечить
отвод тепла и влаги».
Каждое помещение имеет
тепло- и влагопоступления. В
i-d диаграмме соотношение
тепловой и влажностной
нагрузок описывается лучом
процесса
(тепловлажностным
отношением):
ε = ∆i / ∆d [кДж/кг]
При известном
тепловлажностном
отношении угол наклона луча
процесса остается
постоянным и наносится на
периферийные области i-d
диаграммы

5.

Подбор оборудования кондиционирования
1. Задаемся относительной влажностью
воздуха в помещении, например, 50%
2. Рассчитываем тепло- и
влагопоступления
3. Определяем луч процесса
4. По теплопоступлениям предварительно
выбираем кондиционер:
Q = G * (i вх – i вых ),
5. Для заданной температуры, задаваясь
рядом значений относительной
влажности, строим зависимости полной и
явной холодопроизводительности
кондиционера.
Линия a – b, с постоянной энтальпией на
входе во внутренний блок (от пограничной
кривой ϕ=100% до ϕ кр). Для всех входных
параметров ϕ1 , ϕ2 , ϕ3 и ϕ4 параметры
воздуха на выходе будут одни и те же и
соответствовать точке 1. Перемещение от
точки a к точке b приводит к сокращению
доли влажностной тепловой нагрузки и
возрастанию доли явной нагрузки. В
критической точке b вся тепловая нагрузка
становится явной.

6.

Подбор оборудования кондиционирования
6. Определяем новое значение относительной
влажности воздуха из условия равенства лучей
процесса в помещении и кондиционере
Каждый кондиционер при желаемых параметрах
воздуха в помещении, будет отводить вполне
определенные количества тепла и влаги, причем
совсем не обязательно в том соотношении, в
котором они поступают в помещение. Внутренний
блок кондиционера будет иметь свой собственный
луч процесса, который определяется по входным и
выходным параметрам воздуха.
На рисунке совмещены два процесса: процесс в
кондиционере 1 – 2 и процесс в помещении 2 – 1’.
Точки 1 и 1’ не совпадают. Кондиционер осушает
воздух интенсивнее, чем он увлажняется в
помещении. Постепенно влажность в
кондиционируемом помещении будет снижаться,
а вследствие будет изменяться луч процесса в
кондиционере
7. Корректируем значения относительной
влажности воздуха в помещении, уточняем теплои влагопоступления
8. Если полная холодопроизводительность при
уточненных параметрах воздуха превышает
полные теплопоступления можно рекомендовать
данный типоразмер кондиционера

7.

Центральные системы кондиционирования воздуха
компонуются из отдельных функциональных блоков
• Функциональные блоки служат для обработки, смешения потоков,
изменения расхода, перемещения воздуха.
• Для доведения состояния наружного воздуха до состояния
приточного воздуха в зависимости от периода года, его
необходимо очистить, нагреть или охладить, увлажнить или
осушить, при необходимости смешать с рециркуляционным
воздухом, обеспечить перемещение по воздуховодам
• Согласно схеме обработки воздуха центральный кондиционер
компонуется функциональными (технологическими) блоками:
- воздушные клапаны,
- фильтры,
- воздухонагреватели / воздухоохладители,
- теплообменники для регенерации теплоты удаляемого воздуха,
- блоки увлажнения,
- блоки тепломассообмена,
- вентиляционные агрегаты,
- шумоглушители
• Конструктивные блоки необходимы для монтажа, обслуживания и
ремонта технологических блоков

8.

Компоновка центрального кондиционера по
двухуровневой схеме по вертикали и горизонтали
Конструктивные особенности современного оборудования
центральных систем кондиционирования воздуха:
- разнообразие схем компоновки (двухъярусная
компоновка, с теплоутилизаторами);
- сведение к минимуму количества камер обслуживания,объединение приемного блока и блока фильтров,
функциональные блоки с дверцами для обслуживания;
- отсутствие присоединительного блока, вместо него вентиляторная секция;
-
большое разнообразие блоков увлажнения,
использование новых способов увлажнения воздуха
(ультразвуковые увлажнители, современные
форсуночные камеры орошения);
использование воздухоохладителей
прямого испарения (испаритель
холодильной машины);
в целом более компактные установки;
моноблочное исполнение типовых схем
установки с единым корпусом и панелями,
что снижает вес агрегата, упрощает
монтаж, уменьшает потери теплоты,
холода, повышает герметичность

9.

Поверхностные теплообменники
Для нагревания воздуха в центральных кондиционерах используют
поверхностные теплообменники, общим конструктивным признаком
которых является наличие разделительной стенки между воздухом и
теплоносителем, наличие оребренных нагревательных элементов. В
воздухонагревателе теплоносителем может быть вода, растворы
этиленгликоля или пар. В центральных кондиционерах используются
также электрические воздухонагреватели.
Нагревательный элемент водяных и паровых воздухонагревателей оребренная со стороны воздуха металлическая труба. Материал
трубы и пластин оребрения может быть:
- медная труба, алюминиевые пластины;
- медная труба, медные пластины;
- стальная труба и оцинкованные стальные пластины;
- стальная труба, алюминиевые пластины.

10.

Водяные воздухонагреватели
Нагревательный элемент водяных
воздухонагревателей - медная трубка, на которую
насажены алюминиевые пластины, создающие
наружное оребрение с целью увеличения
поверхности теплообмена со стороны воздуха и
общей интенсивности теплопередачи.
Расстояние между пластинами нагревательного
элемента воздухонагревателя изменяется от 1,8 до
4,5 мм. Изменяя расстояние между пластинами при
подборе воздухонагревателя, можно подобрать
необходимую поверхность нагрева. Расстояние
между пластинами выбирают с учетом возможного
накопления волокон, пыли.
Как правило, в воздухонагревателях центральных
кондиционеров медные трубки с наружным
диаметром 15,8 мм располагаются в шахматном
порядке с шагом Р60х30 мм (60мм по высоте, 30мм
по ширине);
в воздухонагревателях центральных кондиционеров
КЦКП медные трубки с наружным диаметром 13 мм
располагаются в шахматном порядке с шагом Р50х25
мм (50мм по высоте, 25мм по ширине).
Количество трубок по высоте определяется
типоразмером кондиционера, высотой
воздухонагревателя и зависит от шага
трубок по высоте

11.

В поверхностных воздухонагревателях принято
При скорости движения выше 1,8 м/с может
многоходовое прохождение воды по трубкам,
происходить эрозия медных труб, при скоростях выше
количество трубок в змеевике называется
2,5 м/с наблюдаются значительные потери давления по
количеством ходов, которое может быть только воде, которые не должны превышать 25 кПа. С другой
четным, так как распределительный и сборный
стороны, скорость движения теплоносителя не должна
коллекторы размещены с одной стороны. Чем
опускаться ниже критического уровня 0,15 м/с.
больше ходов, тем меньше точек присоединения Конструкция водяного воздухонагревателя с числом
к коллекторам, тем на меньшее количество
трубок по ходу воздуха больше одной обеспечивает
потоков делится общий поток воды через
перекрестную, прямоточную или противоточную схему
воздухонагреватель, тем больше скорость воды в движения теплообменивающихся сред.
трубках и, соответственно, потери давления по
Перекрестный ток имеет место в каждом отдельном
воде.
ряду труб, прямоток или противоток – в каждом
Когда определяется число ходов, очень важно
змеевике, состоящем из труб, расположенных в рядах по
равномерно распределить общий поток воды по направлению движения воздуха.
трубам, чтобы обеспечить требуемые скорости
Прямоточное расположение труб в змеевике позволяет
движения воды во всех режимах эксплуатации
достигнуть большей продолжительности контакта
воздухонагревателя и не превысить допустимые воздуха с трубами, более равномерного распределения
значения потерь давления по воде. При
температур. При противоточной схеме больше
скоростях воды менее 0,3 м/с имеют место
среднелогарифмическая разность температур и более
ламинарный и переходный режимы течения
интенсивно протекает процесс теплопередачи, поэтому
горячей воды в трубках, при которых
такая схема предпочтительна.
коэффициент теплоотдачи со стороны воды
Воздухонагреватели с обводным каналом применяют
достигает самых низких значений,
для первой ступени подогрева воздуха при большом
следовательно, коэффициент теплопередачи
запасе поверхности нагрева теплообменников.
очень мал по сравнению с турбулентным
При регулировании теплоотдачи изменением расхода
режимом движения. Скорости движения в
теплоносителя может возникать опасность замерзания
трубках при которых достигается устойчивый
воды в трубках, поэтому применяют регулирование по
турбулентный режим течения и минимальное
воздуху.
количество воздухонагревателя 1,5-2 м/с.

12.

Расчет воздухонагревателей
Исходные данные для расчета воздухонагревателя:
- начальные и конечные параметры воздуха