Главная страница
Строительная теплофизика
Строительство в США
Тепловой режим здания
Геохронология Земли
Антикоррозионная зашита конструкций
Архитектура
Строительство подземных сооружений
Дымовые трубы
Черчение для строителей
Обмоточные провода
Проектирование радиопередатчиков
Радиоприемное устройство
Резисторы
Резисторы - классификация
Транзисторы
Электропитание
Электрические аппараты
Металлические корпуса
Операционные усилители
Устройства записи
Источники вторичного электропитания
|
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
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 |
|