Холодильная техника и кондиционирование воздуха

Раздел: Бытовая техника

Инфильтрация воздуха является источником внешней тепловой нагрузки на установку кондиционирования воздуха. Инфильтрация происходит практически в любом здании, так как невозможно сделать все помещения воздухонепроницаемыми. Воздух поступает в кондиционируемое пространство через щели в дверях, окнах и т. д., если только в помещении нет избыточного давления. В жилом помещении или небольшой конторе, где нет повышенного количества табачного дыма или других неприятных запахов, за счет естественной инфильтрации подается достаточное количество воздуха. Для удовлетворения потребности данного пространства в вентиляционном воздухе площадь отверстия для его подачи-должна превышать или, по крайней мере, быть равной 5 % площади вентилируемого пространства. Кроме того, это пространство должно быть такого размера, чтобы на каждого человека, находящегося в нем, приходилось не менее 15 м2 площади и 14 м? объема. При удовлетворении этих условий инфильтрация свежего воздуха достаточна и ликвидируется: необходимость в принудительной вентиляции, если толъко это не противоречит данным, приведенным ниже. Хорошо сконструированные установки обеспечивают потребности в вентиляционном воздухе независимо от инфильтрации воздуха.

Когда имеется две стены с дверями и окнами, в расчете следует учитывать стену, через которую происходит большее просачивание воздуха. Если имеется более двух стен с дверями и окнами, то в расчете следует учитывать ту стену, через которую имеет место наибольшее просачивание, или половину всех стен, причем ту половину, которая характеризовалась бы большей инфильтрацией воздуха ().

Тепловая нагрузка от инфильтрации. Ранее приведенные пояснения и примеры делают очевидным факт, что инфильтрую- щийся воздух является внутренней тепловой нагрузкой в данном пространстве. Поэтому ее необходимо разделить на сухое тепло и скрытую теплоту. Это не то же самое, что вентиляционный воздух, который является тепловой нагрузкой на холодильную установку, а не на помещение. Когда вентиляционный воздух подается в кондиционируемое пространство, необходимо рассчитать общую тепловую нагрузку от воздуха.

В связи с тем что установка для кондиционирования воздуха должна охлаждать все количество инфильтрующегося воздуха, это количество должно быть добавлено в виде тепловой нагрузки на установку. Однако это количество инфильтрующегося воздуха недостаточно для минимального удовлетворения потребности в свежем воздухе. Свежий воздух должен всасываться установкой, чтобы обеспечить эту потребность (см. с. 403). Это дополнительное количество свежего воздуха предотвращает естественную инфильтрацию и создает внутреннее давление, которое является причиной нагнетания воздуха из данного пространства вместо его всасывания. Это оптимальный вариант, так как все количество воздуха, поступающее в данное пространство, должно сначала пройти через оборудование для кондиционирования воздуха.

Тепловая нагрузка от вентиляции. Необходимо сравнить количество инфильтрующегося воздуха с минимальной потребностью в свежем воздухе, и, если его недостаточно, вентиляционный воздух подается через оборудование для кондиционирования воздуха. Не должно быть одновременно тепловой нагрузки от вентиляции и тепловой нагрузки от инфильтрации. В примере 15 было определено, что 26,73 м3/ч воздуха поступило в помещение через инфильтрацию. Если помещение является конторой, в которой находятся два человека, нужно 0,28 м3Х X 2-Х 60 мин = 33,96 м3 воздуха в час, так как ранее было указано, что на каждого человека требуется 0,28 м3 в минуту.

Поэтому количество инфильтрующегося воздуха будет недостаточным, и тепловая нагрузка в связи с подачей 33,96 м3 воздуха добавляется к тепловой нагрузке от проводимости. Однако нет необходимости в разделении тепловой нагрузки от вентиляции на тепловую нагрузку по сухому теплу и тепловую нагрузку по скрытой теплоте. Тепловая нагрузка от вентиляции рассчитывается точно так же, как и тепловая нагрузка от инфильтрации.

Тепловая нагрузка от электрических приборов. Только 5 % или даже меньше электроэнергии, расходуемой системой освещения, превращается в свет. Остальные 95 % электроэнергии отдаются в виде тепла. В связи с этим тепловая нагрузка от системы освещения должна рассчитываться на основе общего расхода электроэнергии системой освещения. В этих расчетах используется величина 3,6 кДж/Вт. В расчет нагрузки необходимо включить только освещение, используемое во время пиковой нагрузки. В другом помещении, расположенном этажом ниже-в большом здании, могут быть включены все осветительные приборы, а эффект солнечной радиации будет очень небольшим. Эти условия .требуют, чтобы тепловая нагрузка от системы освещения была включена в расчет. Если агрегат установлен в освещенном солнцем месте и требуется дополнительное искусственное освещение, в расчет необходимо включать обе нагрузки. Когда используется флуоресцентное освещение, то в расчет необходимо добавить 25% нагрузки от освещения из-за тепла, генерируемого балластом.

Электроприборы, например тостеры, сушилки для волос и т. д., рассчитываются на той же основе, что и электроосвещение, т. е. 3,6 кДж/Вт. Если все тепло, генерируемое этими приборами, рассеивается в кондиционируемом пространстве, общая величина подаваемой мощности умножается на 3,41. Необходимо учитывать также длительность работы этих приборов. Например, тостер может быть непрерывно включен в ресторане во время завтрака, но в обеденное время им не пользуются. Поэтому нет необходимости включать тостер в расчет.

Электродвигатели отдают переменное количество тепла. Крупные двигатели более эффективны, чем небольшие, и поэтому генерируют и рассеивают меньше тепла в кондиционируемом пространстве. Для удобства ниже приведены эквивалентные величины для электродвигателей.

Теплопритоки от воздушных каналов. Когда воздушные каналы находятся в горячих местах, например на чердаках или в котельных, на холодильный агрегат подается дополнительная тепловая нагрузка. Тепло, которое добавляется в воздух, должно быть отведено агрегатом кондиционирования воздуха. Ниже приведены коэффициенты теплопередачи [в Вт/(м2»К)] для воздушных каналов.

Необходимо отметить, что, когда канал расположен внутри кондиционируемого пространства, не требуется рассчитывать теплоприток от воздушного канала. Любой теплоприток поступает из кондиционируемого пространства. Величина теплопри- тока от воздушных каналов влияет на величину требуемого охлаждения.

Так как количество воздуха, которое подается в кондиционируемое пространство, определяется в зависимости от количества отводимого сухого тепла, то следует, что размеры воздушных каналов находятся в косвенном соотношении с количеством подводимой в кондиционируемое пространство теплоты. Поэтому очевидно, что теплоприток от воздушного канала рассчитывается в процентах от подводимой теплоты, который колеблется от 0 до 5 %. Необходимо учитывать длину канала в некондиционируемом пространстве, а также температуру окружающей среды. Вышеуказанные величины в процентах основаны на предположении, что все воздушные каналы, установленные в некондиционируемом пространстве, изолированы.

Методика расчета теплопритока от воздушного канала та же, что и для расчета тейлопритока от любого другого источника потока тепла. Площадь открытого канала перемножается на коэффициент теплопередачи, указанный выше. Полученная сумма затем перемножается на разность температур по сухому термометру между воздухом внутри канала и вне его.

Теплопритоки от вентилятора. Для поддержания соответствующей циркуляции воздуха используется вентилятор. Размер вентилятора зависит от количества циркулируемого воздуха, которое тоже зависит от общего количества сухого тепла. Допуск мощности вентилятора также может быть выражен в виде процента от количества сухого тепла. Эта величина равна 3— 4 % от общей тепловой нагрузки по сухому теплу. Обычным, однако, является допуск, равный 5 % в качестве комбинированного коэффициента для теплопритока от воздушного канала и теплопритока от вентилятора.

Коэффициент запаса. В связи с наличием большого количества переменных расчет тепловой нагрузки не является точным. Например, коэффициенты теплопередачи рассчитываются с высокой степенью точности для большинства типов конструкций, но у инженера-конструктора нет уверенности в том, что рассматриваемая конструкция идентична во всех отношениях экспериментальной, на основании которой были выведены указанные коэффициенты. Кроме того, внутренние тепловые нагрузки от людей, освещения и оборудования, а также коэффициенты затенения, цвет наружных поверхностей и т. д. могут отличаться от типовых характеристик. В связи с этим рекомендуется применить коэффициент запаса к рассчитанной тепловой нагрузке. Этот коэффициент запаса должен колебаться от максимальной величины на очень малых установках, где любое колебание может серьезно повлиять на производительность системы, до минимальной величины на очень больших установках, где имеется большая вероятность того, что возможные колебания могут исключать друг друга. Коэффициент запаса, равный 10 %> обычно достаточен для установки средней производительности. Необходимо заметить, что коэффициент запаса учитывается как для тепловой нагрузки по сухому теплу, так и для тепловой нагрузки по скрытой теплоте, в результате чего соотношение между ними не нарушается.

Выбор оборудования. Производительность оборудования должна быть возможно ближе к расчетной величине. Однако производительность всегда должна быть равна или больше расчетного теплопритока. Необходимо отметить, что производительность оборудования всегда должна быть несколько выше требуемой величины, но ненамного. Если невозможно установить оборудование расчетной величины, необходимо смонтировать следующий типоразмер оборудования.