|
| |
  |
Главная » Книги и журналы 1 ... 36 37 38 39 40 41 42  Рис. VIII. 13. Построение в /-d-диаграмме изменений входных и выходных параметров процесса кондиционирования: в -при <д и (Pj-const; б -при <j-consf, (p-var влажности внутреннего воздуха, которые будут в расчетные сутки Лфв при таком режиме регулирования, т. е. условие Афв< Аф2° . Изменение параметров приточного воздуха определяет конечный результат обработки воздуха в системе кондиционирования, т. е. выходные параметры процесса кондиционирования воздуха. Входными параметрами д'ля этого процесса являются характеристики наружного воздуха, поступающего в кондиционер. Для расчета естественного теплового режима помещения достаточно из всех параметров воздуха иметь данные только об изменении его температуры. При определении процесса кондиционирования воздуха необходимо пользоваться полными тепловлажностными характеристиками изменения состояния наружного воздуха. Нужно знать изменения и срн расчетные сутки при заданном коэффициенте обеспеченности. Суточные изменения тепло-влажностного состояния наружного воздуха на / - d-диаграмме определяются точкой пересечения средних за сутки значений и срно и амплитудами температуры At и относительной влажности Л^н наружного воздуха. Фактический ход суточных изменений и <fg может отличаться от прямых и захватывать некоторую область / - d-диаграммы. Однако изменения, построенные по лучам, соответствующим расчетным характеристикам, достаточно точно определяют возможные изменения и фн в жаркие летние сутки. Таким образом, задаются расчетные характеристики наружного воздуха: входные параметры процесса кондиционирования и его выходные параметры ~~ расчетные изменения характеристик приточного воздуха. Изменения параметров на входе и на выходе кондиционера не совпадают между собой ни по средним значениям, ни по амплитудам, ни во времени (по фазе). Для определения расчетной максимальной производительности отдельных элементов кондиционера и ее изменения в расчетные сутки достаточно провести построение полного процесса кондиционирования воздуха в / - d-диаграмме для трех значений входных и выходных параметров Такое построение позволяет установить режим работы охладительной камеры, калорифера второй ступени подогрева, камер смешения первой и второй рециркуляции. Расчетом можно установить максимальные, минимальные и средние характеристики работы отдельных элементов кондиционера в расчетные летние сутки. Таким образом, общая логическая последовательность расчета летнего теплового режима помещения, для которого проектируются системы поддержания искусственного климата, должна быть следующей. Определяется возможный естественный тепловой режим помещения с учетом предусмотренных конструктивно-планировочных мер защиты от перегрева и проветривания и определяется расчетный режим работы вентиляционной системы для обеспечения заданных внутренних условий. Если окажется, что таким путем нельзя обеспечить требуемые внутренние параметры, то будет установлена необходимость перехода к обслуживанию помещения более совершенной, но и более дорогой системой регулируемого кондиционирования микроклимата. В режиме кондиционирования для поддержания постоянства оптимальных внутренних условий параметры приточного воздуха, а также SSod итдтй информации длярастаmeiuoSoeo ршта здания ] Вызод из Шосртной памяти данных в раочетнык харак-теристиш климата т Расчет характеристик теплоустойчидощи Зля Всех наш -ных и внутренних оеражаений т исходной информации по очекдному помещению и данных о допустимых днутренних условиях и точности расчета Расчет коатртрициентод ассимиляции лучистых пеЛлопаступлешй\ Расчет теплопоступлений через наружные ограждения Расчет почасодых значений наерузки на систему кондиционирования Ьоэдуха Расчет неодходимоео йозйухоодмена и почвсодых значений температуры приточного Bosdyxor С на печать L , Рис. VHI. 14. Блок схема расчета на ЭВМ регулируемого кондиционирования микроклимата режим работы отдельных элементов кондиционера являются переменными. Расчетом можно установить изменения всех этих характеристик, что позволит правильно подобрать производительность отдельных элементов кондиционера и установить расчетный режим их регулирования. Это* позволит выбрать рациональную общую схему и отдельные элементы системы регулирования и ее автоматизации. Реализация изложенной последовательности расчета на ЭВМ ведется по блок-схеме, приведенной на рис. VIII.14. Пример VI 11.3. Определить почасовые значения тепловой нагрузки на систему кондиционнровання воздуха, поддерживающей в помещении примера VIII. 1 <п = 22° С. Теплопоступления через наружные ограждения принять пО pnwMpnv VIII. I. Технологические поеоыпнгтыр трпловылеления ппступяю-щне : 3,68. VHI. 1 Гц = 1еплопоступленнн через наружные ограждения принять пО примеру VIII. I. Технологические прерывистые тепловыделения, поступающие с 10 до 18 ч, равны: Qp к = 2560 Вт, Q j, = 6400 Вт. Отношение YJA = - .68. Решение. Представим теплопоступления через наружные ограждения как сумму лучистого и конвективного теплового потоков. В соответствии с формулами (Vn.35), {VII.36). = 2123,8(5/7,55) = 1406,8 Вт, огр.л Aq = 2123,8 (2,55/7,55) = 717 Вт. Величина амплитуды тепловой нагрузки на систему KB от-лучистых теплопо-13-199 385 ступлений через наружные ограждения за счет теплопередачи определяется гпо формуле {VII. 62) а^А^ = 1406,8 . 0,23 = 323,5 Вт. Время максимума по формуле (VIII.61) равно Z q = 14,8 + 2,3 = 17,1 ч. Коэффициенты = 0,23 и e = 2,3 ч приняты по табл. VII.3 при YJA = 3,68. Расчет почасовых нагрузок на систему кондиционирования воздуха сведен в таблицу. Значения нагрузки от теплопоступлений через наружные ограждения в соответствии с (VII.7I) определены с помощью коэффициентов Р kb.л Коэффициенты при Z = 17,1 ч и Р^прп 2 = = 14,8 ч определены гао табл. VII.3. Продолжительность прерывистого теплопоступления лучистого тепла непосредственно проникающей солнечной радиации по формуле (VIII.35) 3582,3 24 12360 = 6,9=%i74. Время окончания теплопоступления 15 -f 7/2 = 18,5 ч. Крэффициенты а„(р) определены по рис. VII.7 при т/Г = 7/24. Значения нагрузки равны: - п (р) 12 352. Величины отклонения нагрузки от лучистых технологических тепловыделений шриняты по табл. из примера vn.4. Суммарная нагрузка Q b определена по формуле {VII.62) + АО -f с? кв.н кв.л кв.пл + Q B.p + Qn. = 3165.H--f 2560-f Q ьв.р Часы суток KR.p 12 13 14 15 16 17 18 0,30 0,54 0,743 0,89 0,98 0,99 0,95 0,84 0,67 215,1 387,2 532,7 638,2 702,7 709,8 681,2 602,3 480,4 -0,28 -0,03 0,25 0,49 0,70 0,86 0,96 0,99 0,98 -397,8 -42,2 351,6 689,2 984,6 1209,6 1350,2 1392,4 1378,4 1344 1888 2332 2624 2816 2944 3072 3200 3328 2560 2560 2560 2560 256(f 2560 2560 2560 2560 0.27 0.26 0,33 0.37 0,41 0,44 0,47 0,49 0,51 3337 3214 4079 4573 5068,4 5438,4 5809,4 6056.4 6309,6 11178,9 13018,3 14250,3 14250,3 15306,7 16039,5 16658,1 17002,9 17248,5 /Максимальная нагрузка на систему кондиционирования воздуха равна дмакс^ ,7248,5 Вт. ГЛАВА ЙС тепловой режим помещения и систем кондиционирования микроклимата в условиях круглогодичной эксплуатации При проектировании гражданских и промышленных зданий возникает много инженерных задач, для решения которых необходимо знать режим работы и регулирования системы кондиционирования в условиях годовой изменчивости процессов тепло-и массообмена \<ежду помещением, внешней средой и элементами систем. Для выбора оптимальных в технико-экономическом отношении конструкций здзния и элементов систем должны быть известны наряду с капитальными сложениями эксплуатационные расходы, основной составляющей которых являются затраты на тепло, холод и электроэнергию. Ниже проводится сравнительно простой аналитический метод определения всех составляющих годового теплового режима систем и помещения. 220-40 200-W т т 120 100 so so 40 20 -ш-ю м о Уо-ш 40 !0- 140-. \-т- -о § IX.1. ГОДОВАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПАРАМЕТРОВ КЛИМАТА Годовой ход климатических параметров наиболее наглядно тср^к-теризуется изменением среднемесячных значений, полученных по данным многолетних наблюдений. Кривые годового хода (рис IX.1) 0 этом случае имеют плавный характер и приближаются по свое- .=5. Ч му очертанию к правильным гармоническим. Такой характер изменчивости наружного климата обусловлен постоянно действующими причинами: периодически изменяющимися радиационными факторами и совокупностью местных условий. Все случайные явления несистематического порядка, действующие в ту или иную сторону, в процессе осреднения оказываются исключенными. Максимальные и минимальные 311ачения интенсивности суммарной солнечной радиации в средних широтах приходятся обычно на месяцы максимального или минималь-
Рис. IX. 1. Годовой ход параметров наружного климата для условий Мс>сквы (по многолетним данным); /-температура наружного воздуха; г' лосодержанне наружного воздуха; 3 - 1-<нтен-сивность солнечной радиации на горизо** ную поверхность ного значений угла склонения солнца (июнь, декабрь). Однако в условиях облачности, запыленности воздуха, характерных для отдельных географических пунктов, возможно смещение экстремальных периодов в ту или иную сторону. Годовой ход температуры наружного воздуха следует за годовым ходом солнечной радиации с некоторым запаздыванием, что связано с нестационарным характером теплообмена в поверхностном слое земли. Годовой максимум температуры наружного воздуха обычно наблюдается в июле месяце, а минимум - в январе. Годовой ход влажности воздуха, а часто и скорости ветра связан с температурой наружного воздуха Гармонический характер изменчивости климатических параметров позволяет определить их функцией времени года в виде тригонометрического ряд^. Достаточная точность аппроксимации изменения в большинстве случаев достигается при ряде, состоящем из двух первых членов: у =y + AyCOsz, (IX I) где - среднегодовое значение какого-либо параметра климата (температура, энтальпия наружного воздуха, интенсивность солнечной радиации); Ау - годовая амплитуда его изменения; г - относительное время годового изменения параметра г = 2UZ/365, (1X2) где Z = г' - 7*- время от момента максимума параметра, сут; г' - время, отсчитанное от 1 января, сут; z - время максимального значения параметра, отсчитанное от 1 января, сут. Значения величин г/, Л у, 2 = для различных климатических параметров и географических районов могут быть получены с помощью обработки фактического материала, приведенного в [IX. 10], [VIII.9] и СНиП П-А. 6-72. В табл. IX.1 как пример приведены среднегодовые значения амплитуды изменения и время максимума температуры и энтальпии наружного воздуха и интенсивности суммарной солнечной радиации q на горизонтальную и вертцкальные поверхности разной ориентации в Москве. , Таблица /X I Характеристики годового хода параметров климата для Москвы
 / Е и Ш 7 Ш Ш ШК1 S Ж Месяца Рис. IX. 2. Годовой ход среднемесячных температур различной обеспеченности в Мос-скве (выше и ниже указанной) 28П 260 2W 220 200 \ 180 160 м 120 100 SO SO 10 20
Рис. IX.3 Годовой ход интенсивности суммарной солнечной радиации на горизонтальную поверхность в Москве различной обеспеченности (выще и ниже указанной) Среднемесячные значения параметров климата, приведенные на рис. IX.1, являются средними из многолетнего ряда наблюдений и соответствуют коэффициенту обеспеченности, равному 0,5 В, отдельные годы отклонения от средних многолетних значений могут быть весьма значительными. Это подтверждается данными рис IX.2 и IX.3, на которых показаны кривые хода температуры наружного воздуха и интенсивности суммарной солнечной радиации на горизонтальную поверхность в Москве при различной их обеспеченности. Как видно 13 рис. IX.2 и IX.3, кривые годового изменения параметров климата при разных Коб также приближаются к гармоническим и могут быть описаны формулой (IX.2). С помощью формулы (IX.1) можно отыскать продолжительность Дг, сут, стояния в году параметров наружного климата выше заданного значения у, как обратную тригонометрическую функцию arccos У - Ут (1X3) В ряде случаев возникает необходимость определения продолжительности стояния параметра у, когда его значения выходят за пределы среднемесячных величин. Так, ряд переходных процессов регулирования Систем кондиционирования микроклимата помещений протекает в периоды, соответствующие значениям параметров, близким к максимальным и минимальным. В этом случае приходится отказываться от описания годовой изменчивости с помощью среднемесячных значений и переходить к расшифровке изменчивости параметров климата в периоды из максимальных и минимальных значений. Изменчивость всей возможной совокупности значений параметра можно исследовать с по- 38Э -f2 -й it,-2S/ Ш  10 0 n ID 20 30 Температура наружного Воздуха, °C  -40-32-24-IS-В О 8 18 2U2 W 8 55 ВЧ 72 Рис. IX. 4. Вероятная продолжительность стояния температуры (а) и теплосодержания (б) наружного воздуха {функции распределения) в Москве; 1 - аппроксимирующая кривая; 2 - точки значений температуры и теплосодержания наружного воздуха, соответствующие различной продолжительности их стояния параметра у с периодом, равным iAy, т. е^ мощью статистических функций распределения этих значений в году. На рис. IX.4, а, б нанесены точки значений температуры и энтальпии, соответствующие различной продолжительности их стояния в Москве. Из рассмотрения графиков виднб, что образованные точками кривые распределения параметров климата по своей форме близки к синусоиде (в части от минимума до максимума). В пределах, где такая аппроксимация справедлива, синусоида имеет амплитуду Л, равную в сутках 365/2, а четверть ее периода Ау равна изменению параметра от среднегодового до экстремального (максимального или минимального) его значения. Следует особо обратить внимание, что по закону синуса в данном случае меняется время Z по мере изменения 365 . 2tz , {IX.4). где Ау = Уэкст - f/r - четверть периода; г/ - среднегодовое значение параметра; Уэ ст - его экстремальное значение. Обозначив У = {у-у,)1Ау (IX.5) и выразив Az в ч, получим приблизительную аналитическую функцию продолжительности стояния значений параметра наружного климата выше заданного у: Az = 4,38 10= 1 -sin г/j (IX.6) Для определения величины продолжительности стояния значений параметров наружного климата ниже заданного надо изменить в (IX.6) знак минус на плюс. Как видно из рис. IX.4, кривая, построенная по I Ш : MO . 200 \ 182.5 \ ,150 \ 100  формуле (IX.6), в основном хорошо а.фод Мфа АЪ согласуется с фактическими значе- озх v= к \,.ппА0,5 ниями параметра. Область, значений, где экспериментальные точки практически совпадают с горизонтальными осями, при определении продолжительности стояния параметра климата практического приложения не имеет. Необходимо заметить, что отклонения от максимальных и минимальных значений у^. могут получаться различными, поэтому в (IX.5) Ау следует определять отдельно для значений больше (летняя полугодовая разность Ау) и меньше (зимняя полугодовая разность Ау ) среднегодового значения Ур. При наличии данных о вероятной продолжительности стояния различных значений параметров наружного климата (например, приведенных в [IX.10] и [VIII.12]) величины Ау могут быть определены по формуле -1,0 jB,e~0,S-04-0,1 0 0,2 0,4 0,0 Ofi П Рис IX. 5. Номограмма для определения вероятной продолжительности стояния температуры и энтальпии наружного воздуха выше или ниже заданного значения {/экот 66,5 (IX.7) Учитывая логическую связь между годовым ходом (IX. 1) и функцией годового распределения параметра климата (I Х.4), можно использовать приближенную зависимость для определения Ау: Ау 2А,. (IX.8) где Ау-амплитуда годового хода среднемесячных значений параметра. Искомые значения Az и Az (в Az величина Az, ч/год, отнесена к 365 24 = 8760 ч/год) можно определить с помощью номограммы (рис. IX.5). § IX.2. ИЗМЕНЕНИЕ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ ПОМЕЩЕНИЯ В ТЕЧЕНИЕ ГОДА Тепловой режим помещения определяется поступлениями или потерями тепла через наружные ограждения Qrp от технологического oбopyдoвaния Qтеда и др. Изменение параметров климата в годовом ходе происходит очень медленно, и поэтому тепловой режим обычных помещений с малоинерционными (относительно годовых изменений) ограждениями в каждый момент времени года может рассматриваться как стационарный. В общем виде тепловое состояние помещения в ка- кой-то момент времени годового хода может быть представлено уравнением теплового баланса Qn помещения Принимая во внимание гармонический характер годовой изменчивости факторов, влияющих на тепловое состояние помещения, тепловой баланс помещения можно представить в виде зависимости: Q = Q ,r+AQcosl, (IX.10) где Qn,r - среднее за год значение гармонически изменяющегося теплового баланса помещения; Aq - амплитуда отклонения годового изменения теплового баланса помещения от среднего. Для упрощения будем считать, что характер изменчивости температуры внутреннего воздуха приближается к гармоническому колебанию. В соответствии с этим Среднегодовое значение температуры внутреннего воздуха 1в,г определим как среднее между зимним <в,з и летним <в,л расчетными значениями, а амплитуду Aig - равной половине их разности. Время максимума температуры внутреннего воздуха совпадает с временем максимума теплопоступлений. § IX.3. ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ОТОПИТЕЛЬНОГО ПЕРИОДА И ЗАТРАТЫ ТЕПЛА НА ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЮ Существующие методы определения годовых расходов тепла на отопление и вентиляцию исходят из регулирования систем только по температуре наружного воздуха и построены на основании указаний СНиПа о продолжительности отопительного периода и средней за этот период температуре. В случае автоматического (пофасадного, индивидуального) регулирования появляется возможность учета всей совокупности климатических параметров и теплозащитных качеств ограждений. Продолжительность отопительного периода при этом будет разной для различных зданий и помещений одного здания. Величину продолжительности периода отопления нетрудно установить, считая, что потребность в отоплении появляется в момент времени, когда тепловой баланс помещения принимает отрицательное значение, т. е. < 0. При этом условии решение уравнения (IX. 10) позволяет определить искомую величину AZqt, сут, как обратную тригонометрическую функцию: Az = - arccos On = 116 arccos Q. (IX. 12) Безразмерная величина Qn определяется как частное: Qn = Qn.rMQ ,. (XI. 13) 1 ... 36 37 38 39 40 41 42 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||