Расчетное циркуляционное давление в системе

С целью повышения гидравлической устойчивости в двухтрубных системах сумма потерь давления в подводках к фэнкойлу, теплообменнике фэнкойла и регулирующем клапане должна составлять не менее 70% общих потерь давления на всех участках расчетного кольца циркуляции. Это условие не всегда может быть выполнено без установки балансировочных клапанов на подводках к фэнкойлу. С учетом этих требований следует определить ориентировочное расчетное циркуляционное давление следующим образом: определяют потери давления на участке, который состоит из подводок (Δр_под.ф), теплообменника фэнкойла (Δр_т.ф) и регулирующего клапана (Δр_кл.ф) при диаметре 15 или 20 мм в зависимости от типоразмера фэнкойла (потери давления в подводках фэнкойла можно принять ориентировочно Δр_под.ф = 1,5 – 2,0 кПа). Ориентировочное циркуляционное давление в основном циркуляционном кольце системы Δр_р.о, Па, принимают равным

Δр_р.о = (Δр_под.ф + Δр_т.ф + Δр_кл.ф )/0,7. (8.9)

На третьем этапе гидравлического расчета определяют диаметры трубопроводов основного циркуляционного кольца, определяют потери давления на отдельных участках. Диаметры назначают, исходя из средней удельной потери давления на трение R_ср, Па/м, основного циркуляционного кольца, определяемой по формуле

Δр_р.о – Δр_т.ф – Δр_кл.ф

R_ср = —————————(1 – k), (8.10)

∑l

^о.ц

где ∑l – суммарная длина участков основного циркуляционного кольца, м; k – доля

^о.ц

потерь давления на местные сопротивления, k = 0,35.

По величине R_ср и расходам воды на участках назначают диаметр трубопровода на участке и определяют фактическое значение R и скорости движения тепло-холодоносителя w, пользуясь соответствующими таблицами и номограммами. Затем определяют коэффициенты местных сопротивлений на участках, рассчитывают потери давления на трение и местных сопротивлениях и определяют потери давления на каждом участке основного циркуляционного кольца. Результаты расчетов заносят в таблицу, форма 6. Если на участке имеется арматура или оборудование, то потери в арматуре и оборудовании также добавляют к потерям на участке. Так как гидравлическая увязка второстепенных колец, как правило, осуществляется с помощью балансировочных клапанов, то и на основном кольце также необходимо установить балансировочных клапан. Ручной балансировочный клапан, например, MSV-I (на подающем трубопроводе) предназначен для парной установки вместе с запорным клапаном MSV-M (на обратном трубопроводе). Клапаны предварительно подбирают, ориентируясь на диаметр трубопровода.

Форма 6

Гидравлический расчет трубопроводов

После этого, суммируя потери давления на участках основного циркуляционного кольца, определяют потери давления в системе Δр_с. По величине расхода тепло-холодоносителя в системе G_х.с и суммарным потерям давления Δр_с подбирают циркуляционный насос, предусматривая запас 10%. Для гидравлической увязки характеристики насоса и системы, используют подобранный балансировочный клапан, корректируя его настройку.

На четвертом этапе выполняют расчет второстепенных колец циркуляции (в курсовой работе выполняется, как правило, расчет двух второстепенных колец по согласованию с руководителем). Гидравлический расчет сводится к расчету потерь давления на необщих участках второстепенных колец, соединенных параллельно с участками основного кольца.

Расчетное циркуляционное давление для необщих участков второстепенного кольца определяют по формуле:

Δр_р.вт = ∑ (Δр_уч.)_необщ. – Δр_т.ф – Δр_кл.ф , (8.11)

^о.ц.

где первое слагаемое – сумма потерь давления на необщих участках основного циркуляционного кольца, включая потери давления в теплообменнике фэнкойла и регулирующем клапане; Δр_т.ф – потери давления в теплообменнике фэнкойла второстепенного кольца; Δр_кл.ф – потери давления в регулирующем клапане фэнкойла второстепенного кольца.

По величине Δр_р.вт определяют среднюю удельную потерю давления на трение для участков второстепенного кольца:

Δр_р.вт

R_ср = ————(1 – k), (8.12)

∑l

^вт.ц

и производят гидравлический расчет необщих участков второстепенного кольца. После этого рассчитывают величину гидравлической неувязки δр_неув.

∑ (Δр_уч.)_необщ. – ∑ (Δр_уч.)_необщ.

^{о.ц. вт.ц}

δр_неув = ————————————100, %, (8.13)

∑ (Δр_уч.)_необщ.

^о.ц.

где ∑ (Δр_уч.)_необщ. – сумма потерь давления на необщих участках второстепенного

^вт.ц.

циркуляционного кольца, включая потери давления в теплообменнике фэнкойла и регулирующем клапане.

Величина неувязки не должна превышать ±15% при тупиковом движении тепло-холодоносителя в магистралях системы и ±5% – при попутном. Для увязки потерь давления используют балансировочную арматуру.

8.3. Гидравлический расчет контура чиллера

В контуре чиллера, если чиллер установлен снаружи здания, в качестве тепло-холодоносиителя используют водный раствор гликоля. Концентрацию раствора выбирают, так, чтобы температура замерзания была ниже расчетной температуры наружного воздуха в ХП на 5 – 8 ^оС. Например, для водного раствора этиленгликоля: концентрация 38,8%, температура замерзания -26 ^оС; концентрация 42,6%, температура замерзания -29 ^оС; концентрация 46,4%, температура замерзания -33^оС.

Диаметры трубопроводов назначают либо ориентируясь на среднюю скорость движения тепло-холодоносителя 1,0 м/с, ограничивая её значение из условия бесшумной работы 1,5 м/с для гражданских зданий и 2,5 м/с для промышленных, либо на известный напор, создаваемый насосом насосной станции.

9. ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ХОЛОДОСНАБЖЕНИЯ

9.1. Чиллер

В курсовой работе рекомендуется применять чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора и осевым вентилятором. Систему холодоснабжения следует проектировать, как правило, из двух или большего числа установок холодоснабжения; допускается проектировать одну машину или установку охлаждения с регулируемой мощностью.

Чиллер подбирают по суммарной холодильной нагрузке на центральный кондиционер Q_х^ц и местные доводчики – фэнкойлы Q_х^м . Принимая к установке два чиллера одинаковой холодопроизводительности, определяют его номинальную холодопроизводительность по каталожным данным при работе на воде. Далее необходимо ввести попоравки:

- на температуру воды на выходе из чиллера, t_w.к^ч ;

- на температуру наружного воздуха, охлаждающего конденсатор, t_н;

- на холодопроизводительность при работе на водных растворах этиленгликоля, f_Qx

- поправочные коэффициенты при работе на другом, не каталожном холодильном агенте, f_R .

Поправочные коэффициенты рекомендуется определять по каталожным данным чиллера. Зависимость холодопроизводительности чиллера от режима работы многими производителями представляется в табличной форме (см., например, табл. П.11 для агрегата 30DQ). При отсутствии таких данных, а также при определении других поправочных коэффициентов для оценочных расчетов допускается использовать данные таблиц 9.1 – 9.3.

Чиллер подбирают, обеспечивая выполнение условия

Q_х^ч ≥ ——[Q_х^м + Q_х^ц ], (9.1)

2f_Qx

Таблица 9.1

Поправочные коэффициенты (относительно воды) на параметры чиллера

при работе на водных растворах этиленгликоля

Таблица 9.2

Поправочные коэффициенты для холодопроизводительности, блоков заправленных

холодильным агентом R407C (каталожный R22)

где Q_х^ч – холодопроизводительность чиллера, кВт, при соответствующей температуре воды на выходе чиллера t_w.н, и расчетной наружной температуре воздуха, охлаждающего конденсатор.

После выбора типоразмера чиллера определяют характеристики, необходимые для дальнейшего проектирования системы холодоснабжения.

Расход чистой воды через испаритель чиллера G_w.x, кг/с:

G_w.x = Q_х^ч /[c_w(t_w.к – t_w.н)], (9.2)

где c_w = 4,187 кДж.(кг∙К) – удельная теплоемкость воды; (t_w.к – t_w.н) – разность температуры, ^оС, принимают по каталожным данным для выбранного чиллера.

Таблица 9.3

Поправочные коэффициенты на параметры чиллера при использовании раствора

этиленгликоля с температурой ниже +4^оС

Окончание таблицы 9.3

Потери давления в испарителе чиллера Δр_w^ч определяют по графикам, представленным в каталогах, для соответствующего типоразмера чиллера. Например, для чиллера 30DQ, технические данные которого представлены в приложении (таблицы П.11, П.12) указанные зависимости показаны на рис. П.5. Если в контуре используется раствор этиленгликоля, то снятую с графика величину корректируют

Δр_х^ч = f_Δp ∙ Δр_w^ч . (9.4)

В чиллерах со встроенным гидромодулем следует подобрать тип насоса по характеристикам, приводимым в каталоге, проверить расширительный и аккумулирующий баки, настройку предохранительного клапана. При отсутствии встроенной насосной станции необходимо её подобрать. Чиллеры 30DQ комплектуются отдельным гидромодулем «Гидроник», технические данные которого представлены в приложении табл. П.10.

9.2. Циркуляционный насос

В каждом контуре циркуляции подбирают циркуляционный насос по двум расчетным значениям: подаче насоса и напору, развиваемому насосом. Подачу насоса – объемный расход жидкости перемещаемой за час L_ж, м³/ч, определяют по известному массовому расходу жидкости в циркуляционном контуре G_ж, кг/ч:

L_ж = G_ж /ρ_ж , (9.5)

где ρ_ж – плотность жидкости, кг/м³.

Характеристики центробежных насосов изменяются при использовании водных растворов незамерзающих жидкостей, так как изменяется вязкость и плотность перемещаемых жидкостей. При отсутствии такой характеристики для незамерзающих жидкостей можно подобрать насос по характеристике для чистой воды, учитывая, что напор насоса уменьшается в среднем на 5% от напора насоса для чистой воды.

В курсовой работе необходимо подобрать циркуляционные насосы для контура фэнкойлов, контура воздухоохладителей центрального кондиционера, и контура чиллера.

9.3. Расширительный бак

Полезный объем закрытого расширительного бака определяют по формуле

V_рб = ΔV/[p_пр(1/p_мин – 1/p_макс)], (9.6)

где ΔV – приращение объема жидкости в системе, м³, определяемое как

ΔV = βΔtV_c, (9.7)

где Δt – изменение температуры воды в системе от минимального до максимального значения, ^оС; β – среднее значение коэффициента объемного расширения тепло-холодоносителя в контуре, К^-1 (для воды β = 0,0006 К^-1 ). Для незамерзающих жидкостей β определяют по справочным данным в зависимости от концентрации.

При работе системы только в режиме охлаждения минимальная температура принимается равной +4 ^оС, максимальная – равной температуре окружающего воздуха 35 – 40 ^оС.

V_c – объем тепло-холодоносителя в системе, определяется суммированием объема тепло-холодоносителя в отдельных элементах системы или по укрупненным измерителям, м³.

p_мин – абсолютное минимальное давление в расширительном баке, кПа. Определяется в зависимости от взаимного расположения бака и потребителей. Если бак располагается ниже конечного потребителя, то величина p_мин определяется по формуле (9.8)

p_мин = р_а +10^-3ρ_жgh + p_зап, (9.8)

где р_а – атмосферное давление (р_а = 100 кПа); ρ_ж – плотность жидкости при минимальной температуре, кг/м³; h п – расстояние по вертикали между уровнем жидкости в расширительном баке и верхней точкой системы, м; p_зап – запас по давлению (p_зап = 5 – 10 кПа). Если бак расположен выше конечного потребителя, то p_мин = 150 кПа.

p_макс – абсолютное максимальное давление воды в баке, кПа, определяется по формуле

p_макс = р_а + р_раб – (Δр_н ± 10^-3ρ_жgh₁), (9.9)

где р_раб – рабочее давление допустимое для элементов системы тепло-холодоснабжения в низшей её точке, кПа (принимается наименьшее рабочее давление для всех элементов сети, например, для разборного пластинчатого теплообменника ALFA LAVAL – 500 кПа); Δр_н – давление, развиваемое насосом, кПа; h₁ – расстояние по вертикали от уровня установки насоса до уровня жидкости в расширительном баке, плюс принимают, когда уровень жидкости в баке расположен выше насоса, м.

p_пр – абсолютное давление в баке до его подключения к системе, кПа (обычно, насосные станции поставляются при давлении в расширительном баке p_пр = 150 кПа).

Бак подбирается по объему и предварительному давлению настройки бака. Давление предварительной настройки - исходное давление азота в буферной емкости обеспечивает оптимальное положение мембраны после заполнения системы жидкостью и компенсацию уменьшения объема при снижении температуры жидкости ниже температуры заправки.

Предохранительный клапан, устанавливаемый вместе с расширительным баком, подбирается на максимальное давление в системе.

В курсовой работе необходимо подобрать расширительный бак для контура фэнкойлов, проверить достаточность объема расширительного бака в насосной станции и подобрать расширительный бак для контура холодоснабжения воздухоохладителей центрального кондиционера.

9.4. Бак – аккумулятор

Потребный объем бака-аккумулятора V_АБ, л, когда время задержки компрессора составляет 6 мин, а допустимое отклонение температуры ±1,5 ^оС может быть приближенно определен по формуле

8,65 Q_х^ч.макс – 0,21V_пом – 1,2V_c

V_АБ = —————————————, (9.10)

Z

где Q_х^ч.макс – максимальная мощность чиллера, кВт; V_пом – объем кондиционируемых помещений, м³; V_c – объем воды в системе (в контуре чиллера), л; Z – количество контуров или ступеней мощности компрессора.

Необходимо проверить достаточность объема бака-аккумулятора в составе насосной станции.

10. АКУСТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

В курсовой работе необходимо выполнить акустический расчет приточной установки центрального кондиционера, определить суммарные октавные уровни звукового давления в расчетной точке помещения с учетом работы фэнкойла и вытяжной установки и, при необходимости, подобрать глушитель.

Уровень звукового давления, создаваемого вытяжной установкой, в курсовой работе, допускается принимать равным звуковому давлению от приточной установки.

Октавные уровни звукового давления, создаваемые в расчетной точке источником шума (фэнкойлом) определяют по формуле

Φ 4

Lp = Lw + 10lg(——— ——), (10.1)

4πr² B

где r – расстояние от источника шума до расчетной точки, м; Φ – фактор направленности (источник – в пространстве Φ = 1, источник – на поверхности Φ = 2, источник – в двухгранном углу, образованном ограждающими конструкциями, Φ = 4, источник – в трехгранном углу, образованном ограждающими конструкциями, Φ = 8); B – постоянная помещения, м².

Таблица 10.1

Среднее время отражения звука

В октавных полосах частот постоянную помещения B определяют по формуле

B = B₁₀₀₀μ, (10.2)

где B₁₀₀₀ – постоянная помещения на среднегеометрической частоте 1000 Гц, определяемая по формуле

B₁₀₀₀ = 0,163V/T, (10.3)

где V – объем помещения, м³ ; Т – время отражения звука, характеризует звукопоглощающую способность внутренних ограждений в помещении, с (табл. 10.1); μ – частотный множитель, определяемый по табл. 10.2.

Суммарный уровень звукового давления определяют по парным сложением уровней, начиная от меньшего к большему. Поправку на разность уровней вводят по данным табл. 10.3.

Таблица 10.2

Частотный множитель

Таблица 10.3

Поправка на разность значений двух уровней шума

Например, показатели уровня шума от трех установок равны 80 дБ, 78 дБ и 72 дБ.

Вначале определяется разность двух меньших показателей

(78 – 72) = 6 дБ, поправка Δ = 1,0, суммарный уровень: (78 + 1) = 79 дБ.

Разность между большим и вычисленным уровнем

(80 – 79) = 1, поправка Δ = 2,6 дБ, суммарный уровень: (80 + 2,6) = 82,6 дБ.

Таким образом, уровень 82,6 дБ является общим показателем шума при работе трех установок.

11. ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ РАБОТЫ

Графическая часть работы выполняется в соответствии с ГОСТ 21.602-2003. Рабочие чертежи систем отопления, вентиляции и кондиционирования. Необходимо выполнить планы этажей с нанесенным оборудованием систем кондиционирования воздуха (воздуховоды, воздухораспределительные устройства, трубопроводы систем тепло- и холодоснабжения), масштаб 1:100. Аксонометрические схемы центральной системы кондиционирования воздуха и системы холодоснабжения центральных кондиционеров и фэнкойлов, масштаб 1:100. Чертеж центральной приточной и вытяжной установки со спецификацией оборудования, масштаб 1:50.