Главная » Книги и журналы

1 ... 21 22 23 24 25

VIII.3. ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ОТОПИТЕЛЬНОГО ПЕРИОДА

И ЗАТРАТЫ ТЕПЛА НА ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЮ ПОМЕЩЕНИЯ

Существующие методы определения годовых расходов тепла на отопление и вентиляцию исходят из регулирования систем только по температуре наружного воздуха и построены на основании указаний СНиП о продолжительности и средней температуре отопительного периода. В случае применения местного, пофасадного или индивидуального регулирования систем следует учитывать всю совокупность факторов, формирующих тепловой режим здания, его отдельных фасадов, помещений. Это совокупность климатических параметров, внутренних выделений и поглощений тепла, теплозащитные свойства ограждений. Характеристики отопительного периода при этом будут различны для разных зданий и даже фасадов и отдельных помещений у одного здания в одном географическом районе.

Отопительный период нетрудно установить, учитывая, что потребность в отоплении появляется, когда тепловой баланс помещения становится отрицательным (недостаток тепла), т.е. Qn<0. При этом условии, решая уравнение (Vni.9), можно определить продолжительность отопительного периода Azot, сут, как обратную тригонометрическую функцию: 365

Агот = - arccos Qu=-- 116 arccos Qn. (VIII .11)

где Qn - безразмерная величина.

Ha рис. Vni.6 дано графическое изображение зависимости (Vni.ll).

Формула (Vni.ll) носит общий характер. Она применима и для расчета Дгот при центральном регулировании системы отопления от ta. Так как продолжительность отопительного периода при этом определяется как часть года с 1н<8°С, формула (VHI.12) приобретает вид

tn = itH,r-S)/At. (VIII. 13)

Значения Агот при этом близко соответствуют величинам, приведенным в СНиП. Так, используя данные

табл. Vni.l, для условий Москвы получим: /н=--

14,15

= -0,304, а согласно рис. VHI.6 Агот = 214 сут, что соответствует нормативному значению.

15* 235



Очевидно, что расход тепла на отопление в какой-либо момент отопительного периода определяется тепло-


<Ь -0.6 0,к -0,2

Рис. VIII.6. Зависимость продолжительности отопительного период£ Агот и величины Кот от Qn, а также

А^вен И Квен ОТ вен

С,2 OA O.Sritse.,

вым состоянием помещения в этот же момент. Годовой расход тепла на отопление, следовательно, можно представить как интегральную сумму меняющегося в течение отопительного периода теплового состояния помещения:

от,г = J Q 2 = о, 143 тп ЛрД 116 sin у- А Г- Azj; (VIII. 14)

где т-число часов работы систем отопления в сутки; п' - число дней работы системы отопления в неделю.

В обычном интервале изменения Qn (от -0,6 до +0,6) удобно пользоваться приближенной формулой, которая дает достаточно точный результат:

Q, - 0,143 тп А^ [116 ~ (91,2 + 0,5 Аг)]. (VIII. 15)

На рис. VIII.6 показана кривая зависимости /Сот= =/(Qn), построенная по формуле

ТСот - 116 sin Y А Z - Qn Азот. (VIII. 16)

С учетом ее формула (VIII. 14) приобретает вид

Q,.r.r = 0,143 тп А^ iC,. (VIII. 17)

Расчет расхода тепла на вентиляцию и продолжительность ее работы может быть выполнен аналогично рассмотренному для отопления.



Расход тепла на вентиляцию

QEeH = Lp(/np-h). (VOL 18)

Начало и конец работы вентиляции (калориферных установок) определяют равенством для зимнего периода температуры приточного и наружного воздуха:

пр.з - н.г + At COS ~z. (VIII. 19)

Продолжительность работы калориферов системы вентиляции в году

Лгвен 116 arccos /вен, (VIII .20)

где

/вен = (н.г-з)М<н. (VIII.21)

Годовой расход тепла на вентиляцию получим, интегрируя уравнение (VHI.18) по времени в пределах Агвен: Свеи.г = 0,143 mn LcpAtKm. (VIII.22)

Значения величин Д^вен и Квен в зависимости от 4ен можно определить по графику на рис. УП1.6.

Годовой расход тепла на отопление и вентиляцию по-. мещения и продолжительность работы этих систем могут быть рассчитаны с учетом коэффициента обеспеченности Коб, что достигается подстановкой в формулы (Vni.ll) - (Vni.22) соответствующих значений характеристик наружного воздуха, определенных с учетом заданного коэффициента обеспеченности (рис. Vni.2).

Учет коэффициента обеспеченности при определении годовых расходов тепла имеет важное практическое значение, так как позволяет правильно подойти к вопросу распределения тепла между различными категориями потребителей, что должно способствовать экономии тепла и повышению надежности работы систем отопления и вентиляции. Значение коэффициента обеспеченности для различных групп потребителей при определении годового расхода тепла может быть назначено по данным гл. VI.

VIIU. ПРИБЛИЖЕННЫЙ АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА ИЗМЕНЕНИЙ ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОГО СОСТОЯНИЯ ВОЗДУХА В ПРОЦЕССЕ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ

При анализе годовой изменяемости теплового режима помещений, а также круглогодичного регулирования систем вентиляции и кондиционирования воздуха возможность использования графических построений в /-d диаграмме оказывается затруднительной. Поэтому нуж-



БЫ Простые аналитические зависимости, связывающие основные параметры влажного воздуха в процессе изменения его тепловлажностного состояния.

Прямая замена графических построений аналитическими расчетами по исходным формулам термодинамики влажного воздуха сложна и громоздка. В связи с этим используем приближенные зависимости, позволяющие разработать простой аналитический метод расчета изменения тепловлажностного состояния воздуха в помещении и в процессе его обработки в кондиционере. В технике кондиционирования воздуха и вентиляции обычно имеют дело с ограниченными пределами изменения параметров состояния воздуха, что позволяет значительно упростить исходное уравнение состояния- уравнение энтальпии влажного воздуха:

1,005/ +(2500+ l,8/)d/l000; (VIII.23)

/ = 0,24 / + (597,3 + 0,44 ) /1000. (VII1.23)

Как основное уравнение приближенного аналитического метода предполагается следующая зависимость для приращения энтальпии влажного воздуха

А/ 1,0241 А/+ 2,5289 А^; (VIII.24)

А/ 0,245 А/+ 0,605 Arf, (VIII.24)

Изовлажностный процесс нагрева и охлаждения влажного воздуха, протекающий при постоянном его влагосодержании rf=const, в этом случае представляет уравнение

А А/ 0,98; (VIII.25)

А А/0,41; (VIII.25)

Процесс адиабатического (изоэнтальпического) увлажнения (осушки) при условии /=const - уравнение

A Ad 2,45; (VIII.26)

изотермический процесс, для которого =const,

M/Ad 2,53; (VIII.27)

А А^я 0,605. (VIII.27)

В политропическом процессе изменение температуры и энтальпии воздуха связано с так называемым направлением луча процесса г==М/Ас1:

М1М 0,98- 2,45/8; (VIII.28)

А А/ 4,1-2,45/8. (VIII.28)



при расчете параметров воздуха в процессе его кондиционирования необходимо знать параметры точки пересечения луча процесса изменения состояния воздуха У, 8 с линиями постоянной относительной влажности 9=const. Для этого нужно описать приближенным уравнением кривую 9=const. Удобно (и можно достаточно точно) эту кривую в рабочем для кондиционирования воздуха диапазоне значений заменить ломаной линией, состоящей из трех прямых, которые могут быть определены уравнениями, связывающими параметры состояния воздуха /ф , dq), t(p на кривой 9=const при произвольном значении ф.

Обычно нужно знать параметры воздуха после его контакта с водой и температуру воды, которая обеспечит заданное направление луча процесса. Конечные параметры воздуха определяют точкой пересечения луча процесса изменения состояния воздуха с линиями ф=90 и 95%. Температуру воды определит точка пересечения этого луча с линией ф=100%. Параметры точек пересечения можно найти по приближенным аналитическим формулам, полученным из совместного решения системы уравнений:

-f-7-е; (VIII.29)

I=C + Dd. (VIII.30)

Уравнение (VHI.29) определяет направление луча процесса 8, а (VHI.30)-отрезок прямой, аппроксимирующий соответствующую линию постоянной относительной влажности в определенном диапазоне температур. Подставляя выражение для d из уравнения (Vni.30) в (Vni.29), получим формулу для энтальпии точки пересечения луча процесса с линией ф=const:

/ - (с ID - d)E

Затем определим влагосодержание этой точки

/ -С*

Ф=-- . (VIII.32)

Чтобы найти температуру указанной точки пересечения запишем уравнение отрезков прямых, аппроксимирующих участки линий ф=соп81 в координатах I~t\

Ф^ + Ф- (Vin.33)



Численные значения коэффициентов, входящих в формулы (VIII.31) -(VIII.33) при барометрическом давлении Рб=0,096 МПа (745 мм рт. ст.), приведены в табл. VIII.2.

Таблица VIII.2. Значения Л, В, С, D для различных диапазонов изменения температур

Коэффициент

Диапазон изменения t.

0-10

10-20

20-30

А В С D

8,4(2) 1,9(0,45) -10,6(~-2,52) 5,5(1,32)

0,84(0,2) 2,63(0,63) 0,08(0,02) 4,02(0,96)

-26,4(-6,3) 3,98(0,95) 6,74(1,61) 3,52(0,84)

А В С D

9,3(2,21) 1,97(0,47) -9,7(-2,31) 5,3(1,27)

0,84(0,2) 2,7(0,65) ~0,5(-0,12) 4,02(0,96)

~2,72(-6,5) 4,1(0,98) 6,95(1,66) 3,47(0,83)

А В

9,4(2,25) 1,97(0,47) ~-9,46(-2,26) 5,1(1,22)

12,6(0,3) 2,85(0,68) -0,63(-0,15) 4,85(0,94)

-28(-5,7) 4,27(1,02) 7,41(1,77) 3,39(0,81)

При произвольном барометрическом давлении надо иметь в виду, что численные значения ф на линиях ф== =const изменяются пропорционально соответствующим барометрическим давлениям.

Поэтому

где фрд - значение относительной влажности воздуха при произвольном барометрическом давлении фр-то же, при барометрическом давлении Ро, для которого построена I-d диаграмма.

Для расчета любых процессов изменения тепловлажностного состояния воздуха и их произвольных сочетаний достаточно приведенных формул. Погрешность приведенных формул (при температурах воздуха от -40 до +40 °С и влажностях d от 1 до 25 г/кг) не выходит за пределы 3%. Результаты расчетов по ним часто оказываются более точными, чем полученные графическим построением в I-d диаграмме. Пользуясь этими формулами, можно вести расчеты в той же последовательности, что и при графическом построении с помощью /-d диа-



граммы, достаточно быстро, и их результаты имеют необходимую точность.

Оказалось возможным с помощью приведенных формул получить аналитические зависимости, позволяющие по исходным данным без промежуточных выкладок получить основные характеристики процесса кондиционирования воздуха.

Рассмотрим приближенные аналитические решения на примере основных схем кондиционирования воздуха: прямоточной, с первой рециркуляцией, с первой и второй рециркуляциями.

При проектировании системы кондиционирования воздуха обычно задают или определяют следующие величины: избытки или недостатки тепла AQ и влаги направление луча процесса в помещении е, параметры внутреннего /в, в, йъ и наружного /н, н, воздуха в летнем и зимнем режимах, а также допустимый перепад температур между приточным воздухом и воздухом рабочей зоны помещения А^.

Производительность системы кондиционирования воздуха, кг/ч, относительно исходных данных может быть определена уравнением

AQ 0,98AQ -2,45Att7

4,1 АО -2,45 А1Г

где А/ -разность энтальпии удаляемого и приточного воздуха; V/-средний градиент изменения температуры воздуха по высоте помещения; Я - высота помещения; h - то же, рабочей зоны.

Холодопроизводительность системы составляет: для прямоточной системы (рис. VHI.T, а)

Сохл = Lo р (/н.л - /о.л); (VIII.35)

для рециркуляционных систем (рис. VHI.7, б, в)

Q , = LoP(l- ) (/с,л-/о.л)> (Vin.36)

где а^ -доля второй рециркуляции в общем расходе кондиционированного воздуха; /о.л - энтальпия после камеры орошения, определяемая с помощью формулы (VIII.31); /с.л - энтальпия смеси воздуха - по формуле

<:.л = н/н + в(1- н)- (VIII.37)

- доля наружного воздуха в общем расходе кондиционированного воздуха.





Расход тепла калориферами первого подогрева зависит от разности энтальпий воздуха после калориферов и наружного

Для прямоточной системы /к равна энтальпии воздуха на выходе из форсу-ночной камеры в расчетных Рис. VIII.7. Круглогодичное регу- мних услониях Я ля пе лирование системы кондициониро- зимних условиях- для рс-вания воздуха циркуляционных систем ве-

а - прямоточной; б -с первой рецир- ЛИЧИНУ /к МОЖНО ОПреДСЛИТЬ куляцией; в - с первой и второй рециркуляцией; /-условная климатическая ДВОЯКО! ЗадаВШИСЬ ТСМПера-

Р турой И определив энтальпию

воздуха на выходе из калорифера или приняв по гем или иным соображениям величину ан-

Расход тепла на второй подогрев является функцией теплового состояния помещения:

для прямоточной и с первой рециркуляцией схем кондиционирования воздуха

Qii-=oP(b-o) Q (VIII. 39а)



Qu=-L,9{I,-Ic.)-Q< (VIII.396)

где в и c2 - индексы параметров воздуха соответственно в помещении и смеси воздуха после второй рециркуляции.

Эти формулы можно привести к общему виду:

Qji==L,pA/ -AQ. (VIII.40)

Приведенные зависимости позволяют определить характеристики систем кондиционирования воздуха для каждого момента ее работы, в том числе расчетные, определяющие конструктивное решение и установочные мощности всех элементов системы. Летний режим обычно является исходным, он определяется по расчетным параметрам состояния внутреннего и наружного воздуха. Характеристики климата зимой определяют расчетный режим холодного периода года. Для режима работы системы кондиционирования воздуха в течение года характерно непрерывное изменение внешних и внутренних параметров от их расчетных зимних до расчетных летних значений.

VHI.5. ЗАТРАТЫ ТЕПЛА, ХОЛОДА И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СИСТЕМАХ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Определению экономических характеристик системы-кондиционирования должен предшествовать расчет зимнего и летнего режимов работы и установочной тепловой и холодильной мощности этих систем (см. выше п. 4, гл. V). Методика определения годовых расходов тепла и холода построена с учетом конкретных схем (рис. VHI.7) круглогодичного регулирования систем кондиционирования воздуха. Расчетные формулы базируются на исходных зависимостях (см. п. Vni.4),. временных характеристиках наружного климата (см. п. Vni.l) и помещения (см. п. VHI.2).

Системы кондиционирования воздуха в течение части года расходуют искусственный холод (в камере орошения, поверхностных воздухоохладителях, доводчиках, секциях охлаждения) и тепло (в секциях подогрева первой и второй ступени, в доводчиках).

Изменение производительности по холоду камеры орошения и по теплу секции первого подогрева в течение года связано с изменением энтальпии наружного воздуха, которое можно считать правильным гармоническим.

Часовой расход холода в камере орошения равен: 9х-1р(/ .л-/о.л), (VIIL41>



часовой расход тепла в секции первого подогрева

Период потребления холода Азх совпадает с частью года, когда /н.л>/о.л, а тепла Азт, когда /к>/н.з.

Значения величин ДЗх и Л^т, сут, определяют аналогично (Vni.l2) по формулам:

Агх = 116 arccos Г^ > (VIII .43)

А2т = 116 arccos- , (VIII .44)

где /н.г - среднегодовое значение энтальпии наружного воздуха; Аг - ее годовая амплитуда.

Затраты холода в камере орошения Q° и тепла в калорифере первого подогрева Q за год равны:

q;, = 0,64Lp (/h.vii -/о) А^х; (VIII.45)

Qo Q е^д^р (/к - h.l) т- (VIII.46)

где /н.VII, /н.1 - среднее, соответственно июльское и январское значения энтальпии наружного воздуха; М - осредненное за неде лю число часов, работы системы в течение суток.

Часовой расход тепла (холода) во второй ступени подогрева (охлаждения) равен:

QlI==P(np~o)> ( 47)

где /пр - энтальпия приточного воздуха.

Годовой расход тепла (холода) во второй ступени подогрева при ее круглогодичной работе (Azii;:::j365 календарных суток) равен:

Qf-M.365Lp (/др /о). (VIII.48)

Продолжительность работы электродвигателей и других электропотребляющих устройств, обслуживающих системы кондиционирования микроклимата, практически совпадает с периодами работы соответствующих элементов этих систем. При известной мощности установленного электрооборудования изложенная методика [формулы (Vni.l2), (Vm.20), (Vni.43), (Vni.44)j позволяет определить продолжительность его работы и общие годовые затраты электроэнергии при работе систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.



1 ... 21 22 23 24 25
Яндекс.Метрика