СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

ТЕПЛОВОЙ И ВЛАЖНОСТНЫЙ БАЛАНС ПОМЕЩЕНИЙ

Тепловой и влажностный баланс помещений составляется как сумма поступлений теплоты и влаги от характерных источников. Их состав зависит от назначения помещения и определяется заданием на проектирование. Балансы теплоты и влаги составляются для ТП, ХП и переходных условий (ПП) года. Для теплого периода года цель расчета баланса состоит в определении максимальных значений избытков теплоты и влаги в помещении. Эти величины служат основанием для выбора производительности (типоразмеров) местных доводчиков. Цель расчета баланса для холодного периода года состоит в определении наименьших избытков и наибольших недостатков теплоты при соответствующих избытках влаги. Их значения служат для определения режима работы и теплопроизводительности доводчиков.

Для помещений общественных зданий наиболее характерны следующие источники поступлений теплоты.

1. Теплопоступления от людей определяют по формуле

Q_люд = qn_м + 0,85qn_ж + 0,75qn_д, (3.1)

где q — выделения теплоты одним взрослым мужчиной, Вт/чел„принимаемые по данным табл. П.6; n_м, n_ж, n_д — соответственно число взрослых мужчин, женщин и детей в помещении.

2. Теплопоступления от электрического освещения определяют по формуле

Q_осв = А×N_уд×h_осв, (3.2)

где A — площадь потолка или пола, м²; N_уд — удельная мощность ламп, Вт/м² , принимаемая по данным табл. П.7; h_осв – коэффициент, учитывающий поступление теплоты в обслуживаемую зону помещения (если арматура и лампы находятся в потоке вытяжного воздуха или вне помещения – на чердаке, за остекленным ограждением и т. д., то h_осв = 0,55 для люминесцентных ламп и h_осв = 0,85 для ламп накаливания; если лампы и арматура находятся в помещении, то h_осв = 1,0).

В теплый период года теплопоступления от искусственного освещения не учитывают. Исключение составляют помещения, не имеющие окон (торговые залы магазинов и др.) и помещения, режим работы которых вечерний или ночной. Частичный учет теплоты от искусственного освещения (с коэффициентом 0,3 – 0,5) в теплый период возможен в помещениях обеденных залов, в фойе театров и кинотеатров и др., в которых часть светильников работает днем. В тепловом балансе холодного и переходного периодов года при избытке теплоты теплопоступления от освещения принимают в полном объеме, при недостатке – в размере 50%.

3. Теплопоступления от солнечной радиации рассчитывают для теплого периода года по методике, изложенной в [4] (см. также МУ [5]). Так как расчет инсоляции достаточно громоздкий, то рекомендуется проводить его, используя компьютерные программы, в частности программу “Q–RAD1.BAS”, имеющуюся на кафедре ТГВ.

Теплопоступления от солнечной радиации через покрытие учитывают в размере 50% от максимальных расчетных, если в помещении имеется подшивной потолок.

4. Теплопоступления от оборудования, установленного в помещении, принимают либо по заданию, либо по норме 10 Вт/м².

При составлении теплового баланса в ХП учитывают трансмиссионные и инфильтрационные потери теплоты через ограждающие конструкции помещений. Расчет производят по инженерной методике, изложенной в МУ [5]. Рекомендуется расчет производить в электронных таблицах EXEL, либо воспользоваться компьютерной программой “Q – POT1.BAS”, имеющейся на кафедре ТГВ.

При выполнении расчетов инсоляции и теплопотерь в курсовой работе допускается принимать значения теплотехнических характеристик ограждений (стен, окон, перекрытий и т. д.) на уровне требуемых значений. Требуемые значения рассчитывают по обычной методике, изложенной в СНиП 23-02-2003 [6], либо в МУ [5].

Тепловой баланс в различные периоды года будет иметь вид:

- ТП

DQ_яв = Q_яв.л + Q_инс + Q_об + Q_осв (3.3)

- ХП без системы отопления

DQ_яв = - Q_пот (3.4)

- ХП с системой дежурного отопления

DQ_яв = Q_яв.л + Q_осв + Q_об + Q_пр.к - Q_пот (3.5)

Теплопоступления через внутренние ограждения, отделяющие кондиционируемое помещение от вентилируемого, определяют по обычной методике, принимая расчетную разность температуры

Dt = t_н + Dt_m – t_в, (3.6)

где Dt_m – повышение температуры в смежном помещении над температурой наружного воздуха (Dt_m = 3^оС для помещений с теплоизбытками и 0^оС для помещений без теплоизбытков).

Термическое сопротивление внутренних ограждений кондиционируемых помещений должно быть не менее 1 м^2.К/Вт.

Потери теплоты на инфильтрацию в кондиционируемых помещениях могут не учитываться, если в них создается гарантированный подпор воздуха вследствие превышения притока над вытяжкой.

При проектировании центрально-местной СКВ с вертикальными фэнкойлами и раздельной обработкой воздуха систему отопления не предусматривают, так как функция отопления полностью возлагается на доводчики. При использовании кассетных фэнкойлов предусматривается система отопления, обеспечивающая дежурное отопление с целью предупреждения конденсации водяного пара на внутренней поверхности остекления в нерабочее время. Количество теплопоступлений от отопительных приборов системы дежурного отопления в условиях кондиционирования воздуха Q_пр.к, определяется по формуле

t_т – t_в

Q_пр.к = Q_пот.д ¾¾¾ , (3.6)

t_т – t_д.от

где Q_пот.д – расчетные теплопотери помещения в условиях дежурного отопления; t_в, t_д.от – соответственно температура внутреннего воздуха в при кондиционировании и в условиях дежурного отопления; t_т = 0,5(t_г + t_о) - средняя температура теплоносителя в системе отопления.

В курсовой работе учитывают влаговыделения от людей, определяемые по формуле (3.7)

G_w.люд = (g_wn_м + 0,85g_wn_ж + 0,75g_wn_д)/1000, (3.7)

где g_w — выделения влаги одним взрослым мужчиной, г/(ч×чел), принимаемые по данным табл. П.6; n_м, n_ж, n_д - соответственно число взрослых мужчин, женщин и детей в помещении.

Кроме этого в помещениях обеденного зала столовой и в буфете учитывают влаговыделения от горячей пищи и оборудования.

Результаты расчета теплового баланса по явному, полному теплу и влаге сводят в таблицу форма 3. Для каждого периода года в таблице со знаком “+“ обозначают статьи поступлений теплоты и влаги, а со знаком « – » – статьи потерь.

Форма 3 Баланс теплоты и влаги в помещениях

4. ВЫБОР ЦЕНТРАЛЬНОГО КОНДИЦИОНЕРА

В центрально-местных СКВ центральный кондиционер обрабатывает, как правило, только наружный воздух. Количество подаваемого СКВ наружного воздуха значительно влияет на затраты теплоты и холода. Поэтому его объем должен быть минимально необходимым, но не меньше величины, обеспечивающей: 1) удаление выделяющихся в помещении вредных газов и паров; 2) санитарную норму наружного воздуха на одного человека; 3) компенсацию воздуха, удаляемого местными отсосами L_м.о и создание подпора в помещении.

При отсутствии в помещении токсичных выделений минимальный объем по пункту 2 определяется из выражения

L_н.2 = l₁´n, (4.1)

где n - число людей в помещении; l₁ – санитарная норма наружного воздуха на одного человека. Принимается по приложению СНиП 41-01 [2]:

l₁ = 20 м³/ч при продолжительности пребывания людей в помещении не более 2-х часов и l₁ = 60 м³/ч в других случаях.

Минимальный объем по пункту 3 определяется из выражения

L_н.3 = L_м.о + n´l₁, (4.2)

где l₁ - рекомендуемый расход воздуха, м³/ч, вводимый в помещение на каждого человека, проходящего через наружную дверь: l₁ = 3 - одна обычная дверь; l₁ = 4,75 - более одной обычной двери; l₁ = 2,5 - одна дверь с тамбуром; l₁ = 3,5 - более одной двери с тамбуром. При отсутствии наружных дверей для создания повышенного давления в помещении принимают превышение притока над вытяжкой в объеме V_пом ´k_p, где V_пом – объем помещения, м³/ч; k_p = 0,5 ... 0,75 ч^-1 - кратность воздухообмена.

Определяют расход наружного воздуха для всех кондиционируемых помещений. Результаты расчетов заносят в таблицу форма 4.

Форма 4

Расход наружного воздуха

Определяют суммарный расход наружного воздуха с запасом на утечки L_н.сум. и подбирают центральный кондиционер. Величина L_н.сум должна находиться в пределах рабочего диапазона производительности по воздуху, выбранного центрального кондиционера.

L_н.сум = 1,1∑ L_н.i. (4.3)

5. РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА

И ВЫБОР ДОВОДЧИКОВ

Расчет и построение процессов обработки воздуха следует выполнять для характерных помещений: с наибольшим и наименьшим значением углового коэффициента ε, характеризующего процесс изменения состояния воздуха в помещении, и максимальным значением относительной влажности воздуха.

При выборе фэнкойлов учитывают режим их работы. Если фэнкойлы используются только для охлаждения воздуха, то как правило, применяют кассетные фэнкойлы, которые устанавливают в конструкции подшивного потолка. При использовании фэнкойлов также для целей отопления в холодный период года, применяют вертикальные фэнкойлы, которые устанавливают под окнами. В этом случае необходимо учитывать схему тепло-холодоснабжения фэнкойлов. Если проектируется четырехтрубная схема, то и фэнкойлы также должны быть четырехтрубными.

5.1. Теплый период года

Рассмотрим процесс независимой обработки наружного воздуха в центральном кондиционере и рециркуляционного воздуха в фэнкойле.

Расчет и построение процесса начинают с теплого периода года и проводят в следующем порядке. (см. рис. 5.1)

1. Наносят на h-d-диаграмму точки Н(t, h) и В(t, φ), характеризующие состояние наружного и внутреннего воздуха.

2. Определяют минимально возможное значение влагосодержания приточного воздуха из условия реализации процесса охлаждения наружного воздуха в поверхностном воздухоохладителе центрального кондиционера. Для этого по формуле (5.1) определяют предельную температуру t_f и на пересечении линии насыщения с изотермой t_f получают точку F.

t_f = t_w.x + (3 ÷ 5), (5.1)

где t_w.x – начальная температура холодной воды, поступающей в ПВО центрального кондиционера, ^оС (t_w.x = 7 ^оС, если иное значение не указано в задании на проектирование или не обосновано при расчете процесса обработки воздуха).

Рис. 5.1. Построение процессов обработки воздуха на h – d – диаграмме

Соединяют точки Н и F прямой и на пересечении линии Н – F с кривой φ_о находят точку О, соответствующую параметрам воздуха на выходе из ПВО. Значение конечной относительной влажности φ_о зависит от относительной влажности наружного воздуха. Согласно рекомендациям О.Я. Кокорина можно принимать: φ_о = 88% при φ_н < 45%; φ_о = 92% при 45% ≤ φ_н < 70%; φ_о =98% при φ_н ≥ 70%. Определяют минимально возможное влагосодержание приточного воздуха d_п.ц^min = d_о.

3. Определяют минимальную температуру приточного воздуха в центральном кондиционере. Для этого из точки О проводят линию постоянного влагосодержания и на пересечении этой линии с изотермой t_п = t_о +1 получают точку П, характеризующую состояние приточного воздуха. Проверяют возможность распределения приточного воздуха с такой температурой в помещении расчетом воздухораспределения. В значительной степени возможность раздачи воздуха с низкой температурой определяется выбранным типом воздухораспределителя. Воздухораспределитель должен иметь высокую эжекционную способность.

4. Определяют по формуле (5.2) расход рециркуляционного воздуха через фэнкойл G_рец, кг/ч, из условия ассимиляции избытков явной теплоты. При этом задаются температурой приточного воздуха, подаваемого фэнкойлом t_п^м . В первом приближении принимают t_п^м = 14^оС.

ΔQ_яв – G_нc_p(t_у – t_п)

G_рец = ─────────────, (5.2)

с_р(t_в – t_п^м)

где ΔQ_яв – избытки явной теплоты в помещении, Вт; G_н – расход наружного воздуха, подаваемого центральным кондиционером, кг/ч (определяют по данным таблицы форма 4 с пересчетом в массовые единицы); t_у, t_п – температура соответственно удаляемого и приточного воздуха, подаваемого центральным кондиционером, ^оС; t_в, t_п^м – температура соответственно внутреннего воздуха в ОЗ и приточного, подаваемого фэнкойлом, ^оС; с_р = 1,005 кДж/(кг∙К) – удельная изобарная теплоемкость воздуха.

В общем случае эффект ассимиляции и параметры удаляемого (вытяжного) воздуха зависят от вида, мощности и распределения источников вредностей, а также способов организации и величины воздухообмена, эффективность которого характеризуется коэффициентом воздухообмена [7, гл. 10]

K_t = (t_у – t_п)/(t_в – t_п). (5.3)

Для помещений, в которых циркуляция воздуха происходит при доминирующем влиянии приточных струй, величина K_t может быть принята в зависимости от схемы воздухообмена и доли теплоизбытков в рабочей или обслуживаемой зоне q_р.з. По гигиеническим показателям и равномерности распределения параметров в РЗ или ОЗ для большинства кондиционируемых помещений наиболее приемлемой является подача приточного воздуха с наклоном в рабочую зону на уровне 4 - 6 м и удалением общеобменной вытяжкой из верхней зоны. При отсутствии местных отсосов, отводящих тепло, такой схеме соответствует q_р.з = 0,7 и К_t = 1,1 [7, табл. 10.11]. При удалении воздуха из нижней зоны - К_t = 1,0.

t_у = t_п + K_t(t_в – t_п). (5.4)

В помещениях жилых и общественных зданий температура удаляемого воздуха ориентировочно может быть определена по формуле (5.5)

t_у = t_в + gradt(H – 2), (5.5)

где gradt – градиент температуры по высоте помещения выше обслуживаемой зоны, К/м: при теплонапряженности помещения более 23 Вт/м³ gradt = 0,8 – 1,5, при 12 – 23 Вт/м³ gradt = 0,3 – 1,2, при теплонапряженности менее 12 Вт/м³ gradt = 0 – 0,5 К/м (меньшее значение принимается для холодного периода года, большее – для теплого); Н – высота помещения, м.

По ориентировочному расходу рециркуляционного воздуха G_рец подбирают типоразмер фэнкойла так, чтобы при максимальной скорости вращения вентилятора G_рец ≤ G_ф^макс и по формуле (5.6) уточняют температуру приточного воздуха, подаваемого фэнкойлом t_п^м

ΔQ_яв – G_нс_p(t_у – t_п)

t_п^м = t_в – ─────────────, (5.6)

с_рG_рец

3. Определяют способность ассимилировать влагу, выделяющуюся в помещении, приточным воздухом, подаваемым центральным кондиционером. Для этого по формуле (5.7) определяют влагосодержание внутреннего воздуха из условия ассимиляции избытков влаги приточным воздухом:

d_в = d_п + 10³ΔG_w/G_н . (5.7)

Если полученное значение влагосодержания внутреннего воздуха меньше максимально возможного влагосодержания воздуха в помещении d_в < d_в^макс, определенного в верхней точке области оптимальных параметров, то уточняют положение точки В, характеризующей состояние внутреннего воздуха в помещении, и определяют параметры воздуха в этой точке – относительную влажность φ_в и энтальпию h_в.

Если d_в > d_в^макс, то процесс охлаждения воздуха в фэнкойле будет проходить с конденсацией водяных паров и необходимо по формуле (5.8) определить влагосодержание приточного воздуха, подаваемого фэнкойлом d_п^м :

10³ΔG_w + G_н d_п^ц – (G_ф^макс + G_н )d_в^макс

d_п^м = ─────────────────────. (5.8)

G_ф^макс

По значениям t_п^м и d_в (или d_п^м при работе в режиме с выпадением конденсата) наносят точку Пм, характеризующую состояние рециркуляционного воздуха после охлаждения в фэнкойле. Минимально возможное значение влагосодержания из условия реализации процесса охлаждения и осушения воздуха в фэнкойле определяют аналогично как для ПВО центрального кондиционера. При этом в качестве начального значения относительной влажности принимают относительную влажность внутреннего воздуха в помещении. Параметры воздуха в характерных точках процесса определяют по h-d-диаграмме и заносят в табл. 4.1

На основе построений вычисляют по формуле (5.9) расход холода в фанкойле Q_х^м _i , Вт

Q_х^м_i = 0,278G_ф^макс(h_в – h_п^м). (5.9)

В холодный период года необходимо наружный воздух нагреть и увлажнить. Эти процессы можно реализовать соответственно в поверхностном воздухонагревателе и оросительной камере, работающей в режиме адиабатного увлажнения. Наружный воздух нагревается в поверхностном воздухонагревателе первого подогрева до требуемой температуры ( точка Т),

Таблица 4.1

Параметры воздуха в характерных точках процесса

затем адиабатно увлажняется в оросительной камере до φ = 90 – 95 %, затем снова нагревается в воздухонагревателе второго подогрева до требуемой температуры приточного воздуха (точка П). Для исключения второго подогрева воздух можно увлажнить паром, процесс увлажнения при этом можно считать почти изотермическим.

Если фэнкойлы работают только в режиме охлаждения в теплый период года, а в холодный отключены, то построение процессов изменения состояния воздуха проводят как для прямоточной схемы обработки воздуха в центральном кондиционере при минимальном расходе наружного воздуха. Если фэнкойлы в холодный период года выполняют функцию отопительных приборов, то порядок построения для характерных помещений следующий.

1. Наносят на h-d-диаграмму точки Н и В, характеризующие состояние наружного и внутреннего воздуха в расчетном режиме.

2. По формуле (5.10) вычисляют влагосодержание приточного воздуха, подаваемого центральным кондиционером из условия ассимиляции избытков влаги ΔG_w в помещении

ΔG_w

d_п^ц = d_в – ────. (5.10)

G_н

3. На пересечении линии d_п^ц = const с кривой φ_о = 90 – 95 % получают точку О, характеризующую состояние воздуха на выходе из оросительной камеры центрального кондиционера. Через точку О проводят луч процесса адиабатного увлажнения h_o = const и на пересечении с лучом процесса подогрева наружного воздуха в воздухоподогревателях первой ступени d_н = const, получают точку Т, характеризующую состояние воздуха после первого подогрева.

4. В холодный период года необходимо решить вопрос о распределении тепловой нагрузки между центральным кондиционером и фэнкойлом. В первом приближении можно принять температуру приточного воздуха, поступающего от центрального кондиционера t_п^ц , равной или близкой температуре воздуха в помещении t_в. В этом случае вся отопительная нагрузка будет возлагаться на фэнкойлы. При этом необходимо сопоставить теплопроизводительность фэнкойлов при максимальной скорости вентилятора (данные приводятся фирмами – производителями в каталогах при соответствующей температуре воздуха и теплоносителя) и теплопотери помещения. Принимаем t_п^ц = 16 – 20 ^оС и из уравнения воздушно-теплового баланса по формуле (5.11) рассчитываем температуру приточного воздуха, подаваемого фэнкойлом.

3,6ΔQ_я^х – G_нс_p(t_в – t_п^ц )

t_п^м = t_в – ─────────────────, (5.11)

G_ф^максс_p

5. На пересечении линии постоянного влагосодержания внутреннего воздуха с изотермой приточного воздуха t_п^м получают точку Пм, характеризующую состояние воздуха после нагревания в фэнкойле, а на пересечении линии d_п^ц = const с изотермой приточного воздуха t_п^ц, получаем точку П, характеризующую состояние приточного воздуха, подаваемого центральным кондиционером.

При использовании парового увлажнителя можно отказаться от второго подогрева. В этом случае через точку П проводят изотерму до пересечения с линией d_н = const в точке Т, которая характеризует состояние воздуха после подогрева в воздухонагревателях первой ступени.

6. На основе построения процесса обработки воздуха в холодный период года определяют расходы теплоты в воздухонагревателях:

- на первый подогрев в центральном кондиционере

Q_т.1^ц = 0,278G_п(h_т – h_н), (5.12)

- на второй подогрев (если он есть) в центральном кондиционере

Q_т.2^ц = 0,278G_п(h_п^ц – h_о), (5.13)

- на подогрев в местном доводчике (фэнкойле)

Q_т.^м_i = 0,278G_ф^макс(h_п^м – h_в), (5.14)

Суммарные затраты теплоты и холода вычисляют по формулам

- расход холода в центральном кондиционере

Q_х^ц = 0,278G_п(h_н – h_о), (5.15)

- расход холода в фэнкойлах

Q_х^м = ∑Q_х^м_i , (5.16)

- расход теплоты на подогрев в фэнкойлах

Q_т^м = ∑ Q_т^м_i, (5.17)

6. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОЗДУХОВОДОВ СКВ

В курсовой работе, по согласованию с руководителем, производят полный аэродинамический расчет либо для всей приточной системы, либо только для магистрали приточной системы, а для ответвлений и вытяжной системы производят предварительный расчет с определением размеров воздуховодов по рекомендуемой скорости движения воздуха. В качестве воздухораспределительных устройств используют, как правило, потолочные плафоны или диффузоры различной конструкции, а при обработке смеси наружного и рециркуляционного воздуха – собственно фэнкойл. Результаты аэродинамического расчета представляют в таблице форма 5, сопровождая её ведомостью коэффициентов местных сопротивлений.

В результате аэродинамического расчета, суммируя потери давления на участках магистрали, определяют потери давления в вентиляционной сети Δр_сеть, Па.

Форма 5

Аэродинамический расчет, система …

Окончание формы 5

7. ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОГО КОНДИЦИОНЕРА

По каталогу фирмы-производителя центрального кондиционера подбирают необходимое оборудование и определяют его аэродинамическое сопротивление.

7.1. Приемная (запорная секция) – подбирают секцию и определяют потери давления Δр_зап , Па.

7.2. Фильтровальная секция – для обычных помещений, в которых не предъявляют повышенные требования к чистоте воздуха, применяют фильтры грубой очистки классов EU3, EU4. Подбирают секцию и определяют аэродинамическое сопротивление Δр_Ф, Па.

7.3. Воздухоохладительная секция – по номограммам подбирают секцию и определяют её аэродинамическое Δр_ВО, Па, и гидравлическое сопротивление Δр_ВО.w, кПа.

7.4. Секция увлажнения – для холодного периода года подбирают оросительную камеру, работающую в режиме адиабатного увлажнения, определяют (по возможности) расход воды G_OK.w, кг/ч, потери давления в форсунках и коммуникациях Δр_Ф.w, кПа, аэродинамическое сопротивление камеры Δр_ОК, Па. Если рассматривался вариант с изотермическим увлажнением воздуха, то вместо оросительной секции подбирают паровой увлажнитель.

7.5. Воздухонагревательная секция – зная расход теплоты на первый и второй подогрев, подбирают воздухонагревательные секции и определяют их аэродинамическое Δр_ВН.1, Δр_ВН.2, Па, и гидравлическое Δр_ВН.1w, Δр_ВН.2w, кПа, сопротивление.

7.6. Секция глушения шума – подбирают после выполнения акустического расчета и определяют аэродинамическое сопротивление Δр_ШГ, Па.

7.7. Вентиляторная секция – суммируя потери давления в вентиляционной сети и секциях центрального кондиционера, определяют суммарные потери давления в системе Δр_сист, Па:

Δр_сист = Δр_сеть + Δр_зап. + Δр_Ф + Δр_ВО + Δр_ВН1 + Δр_ВН2 + Δр_ОК. + Δр_ШГ. (7.1)

По известному напору 1,1Δр_сист и известному суммарному расходу воздуха 1,1L_н.сум. подбирают вентиляторную секцию и выписывают технические данные вентилятора и электродвигателя.

8. ХОЛОДОСНАБЖЕНИЕ

В курсовой работе проектируют центральную систему холодоснабжения фанкойлов и воздухоохладителей центрального кондиционера. Принципиальная схема холодоснабжения показана на рис. 8.1. Холодная вода для фэнкойлов приготавливается в пластинчатом теплообменнике ТО2, а для центрального кондиционера – ТО1.

Холодная вода (или водно-гликолевый раствор) подается в эти теплообменники от чиллера. В курсовой работе необходимо выполнить гидравлический расчет контура фэнкойлов и контура чиллеров. Диаметры трубопроводов контура холодоснабжения центрального кондиционера определяют, принимая скорость движения воды w = 1 – 1,5 м/с. Перед выполнением гидравлического расчета необходимо определить место расположения теплообменников ТО1 и ТО2, а также чиллеров и насосной станции (если используют чиллеры без насосной станции).

8.1. Трубопроводы

В системе тепло- холодоснабжения фэнкойлов используются трубопроводы из разных материалов: металлические (стальные, медные) и неметаллические полимер

ные. Материал трубопровода принимается студентом либо по заданию, либо по согласованию с руководителем. Технические характеристики трубопроводов из разных материалов приведены в приложении.

Прокладка трубопроводов системы тепло – холодоснабжения фэнкойлов в гражданских зданиях преимущественно скрытая: в подшивном потолке, в шахтах и каналах, в строительных бороздах, в пространстве между стеной и гипсокартонной перегородкой.

Прокладку трубопроводов следует производить с уклоном противоположным движению воды к фэнкойлам, предусматривая устройства для опорожнения горизонтальных ветвей и стояков. При прокладке трубопроводов следует учитывать изменения длины труб в процессе эксплуатации вследствие изменения температуры теплоносителя и расширения материала трубы. Величина температурного удлинения при открытой прокладке определяется по формуле

Δl = α∙l∙(t_max – t_min), (8.1)

где α – коэффициент линейного расширения материала трубы (табл 8.1), К^-1;

l – длина участка трубопровода, м; t_max, t_min – соответственно максимальная и минимальная рабочая температура, ^оС

Проектирование и монтаж трубопроводов следует выполнить так, чтобы труба могла свободно двигаться в пределах величины расчетного удлинения. Это достигается за счет компенсирующей способности таких элементов трубопроводов, как отводы (самокомпенсация),

Таблица 8.1.

Коэффициент линейного расширения материалов трубопроводов

установка температурных компенсаторов и правильной расстановкой неподвижных опор. Первоначально на схеме трубопроводов следует наметить места расположения неподвижных опор с учетом элементов самокомпенсации (отводы, петли при обходе несущей колонны и т. д.). Далее необходимо проверить расчетом компенсирующую способность элементов трубопроводов между неподвижными опорами. Если увеличение длины трубопроводов превышает компенсирующую способность участков самокомпенсации необходимо установить дополнительный компенсатор. Компенсирующие устройства для полипропиленовых трубопроводов выполняются в виде Г-образных элементов, П-образных элементов и петлеобразных круговых компенсаторов. Расчет компенсирующей способности Г-образных и П-образных элементов производится по эмпирической формуле:

l_к = 25(d_нΔl)^1/2 , (8.2)

где l_к – длина участка Г-образных и П-образных элементов, воспринимающего температурное удлинение трубопровода, мм; d_н – наружный диаметр трубы, мм; Δl - удлинение трубопровода, мм.

Компенсаторы устанавливаются посредине между неподвижными опорами, делящими трубопровод на участки, температурная деформация которых происходит независимо друг от друга. Неподвижные опоры размещают таким образом, чтобы температурное удлинение участков трубопроводов между опорами не превышало 50 мм. При расстановке неподвижных опор следует учитывать, что перемещение трубы в плоскости, перпендикулярной стене, ограничивается расстоянием от поверхности трубы до стены. В углах поворотов труб из полимерных материалов следует предусматривать места (компенсационные ниши) для свободного перемещения труб. Для компенсации температурных удлинений трубопроводов PVC-C из поливинилхлорида термическое удлинение трубы длиной до 6 м компенсируется с помощью компенсационной муфты с неподвижной опорой 47НТ и RK48HT.

Запорная арматура диаметром более 40 мм должна иметь неподвижное крепление. Рекомендуемые расстояния между скользящими опорами определяются исходя из предельного напряжения на изгиб, возникающего в трубе, для горизонтально расположенных трубопроводов приведены в табл. 8.2.

Для защиты от образования конденсата и уменьшения потерь теплоты и холода трубопроводы необходимо изолировать. Трубная изоляция поставляется в виде полых трубок с продольным технологическим разрезом стандартной длиной 2 м. Толщина изоляции определяется расчетом согласно СНиП 2.04.14-88* (в курсовой работе не выполняется).

На магистралях для отключения отдельных частей системы тепло- и холодоснабжения фэнкойлов, если нет необходимости в установке балансировочных клапанов, устанавливают шаровые краны или затворы дисковые поворотные. Для спуска тепло- и холодоносителя в пониженных местах на магистралях устанавливают спускные краны.

Запорную арматуру размещают на ответвлениях и главных подающих и обратных магистралях, до и после фэнкойлов и теплообменников, циркуляционных насосов, регулирующих клапанов на магистралях, на обводных линиях. После насоса также устанавливают обратный клапан для предотвращения движения тепло-холодоносителя в обратном направлении. Перед регулирующей арматурой на магистралях, расходомерами, насосами, теплообменниками и другими устройствами с повышенными требованиями к чистоте проходящей через них среды устанавливают сетчатые фильтры.

Таблица 8.2.

Для регулирования тепло- и холодопроизводительности фэнкойлов устанавливают регулирующие клапаны. В курсовой работе рекомендуется применять трехходовые регулирующие клапаны. Подбор регулирующего клапана осуществляется по коэффициенту пропускной способности с помощью номограммы для регулирующего клапана соответствующей фирмы-производителя. Например, для регулирующих клапанов VRG3фирмы Danfoss пример такой номограммы представлен на рис. 8.2.