МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«Дальневосточный федеральный университет»
Инженерная школа
Кафедра инженерных систем зданий и сооружений
Сергиенко Ксения Николаевна
КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА И ХОЛОДОСНАБЖЕНИЕ С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕЗОННОЙ АККУМУЛЯЦИИ
ЕСТЕСТВЕННОГО ХОЛОДА ДЛЯ АДМИНИСТРАТИВНОПРИЕМНОГО КОРПУСА САНАТОРИЯ-ПРОФИЛАКТОРИЯ
«БЕЛЫЙ ЛЕБЕДЬ» В Г.ВЛАДИВОСТОКЕ
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
по образовательной программе подготовки магистров
по направлению подготовки
08.04.01 «Строительство»
«Теплогазоснабжение населенных мест и предприятий»
г. Владивосток 2018
Студент
___________________
Руководитель ВКР канд. техн. наук, доцент
(должность, ученое звание)
подпись
«______»________________20_____г.
Е.В. Тарасова
____________________
(подпись)
(и.о.ф)
«______»________________20_____г.
«Допустить к защите»
Руководитель ВКР канд. техн. наук, доцент
(должность, ученое звание)
Руководитель ОП канд.техн.наук, доцент
( ученое звание)
_______________
(подпись)
И.А. Журмилова
(и.о.ф)
А.В. Кобзарь
____________________
(подпись)
(и.о.ф)
«______»________________20_____г.
«______»________________20_____г.
Назначен рецензент канд. техн. наук
Зав. кафедрой канд.техн.наук, доцент
(ученое звание)
А.В. Кобзарь
генеральный директор ООО «Дальстам»
Владимир Михайлович Щетинин______
«______»________________20_____г.
___________________________________
(ученое звание)
______________
(подпись)
(и.о.ф)
(фамилия, имя, отчество)
(подпись)
(ФИО)
«______»________________20_____г.
Защищена в ГЭК с оценкой_______
Секретарь ГЭК
______________
подпись
Н.С. Ткач
(и.о.ф)
«______»________________20_____г.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«Дальневосточный федеральный университет»
Инженерная школа
Кафедра инженерных систем зданий и сооружений
УТВЕРЖДЕНО
Руководитель ОП
к.т.н, доцент
(ученая степень, должность)
И.А. Журмилова
(подпись)
(ФИО)
«____» __________ 20___ г.
Заведующий кафедрой
к.т.н, доцент
(ученая степень, звание)
А. В. Кобзарь
(подпись)
(ФИО)
«____» __________ 20___ г.
ЗАДАНИЕ
на выпускную квалификационную работу
Студентке
Сергиенко Ксении Николаевне
(фамилия, имя, отчество)
Группа: М3219б
1. Наименование темы
«Кондиционирование воздуха и холодоснабжение с использованием сезонной
аккумуляции естественного холода для административно-приемного корпуса санаторияпрофилактория «Белый лебедь» в г. Владивосток»
2. Основания для разработки
3. Источники разработки
Задание руководителя
Базы данных научных публикаций eLibrary, Science Direct
4. Технические требования (параметры) Обеспечение нормативных, комфортных
температур воздуха в помещениях жилого корпуса административно-приемного корпуса
санатория-профилактория
5.
Дополнительные
кондиционирования
требования
Применение
нетрадиционной
системы
6. Перечень разработанных вопросов Обзор экономических показателей современных
систем кондиционирования воздуха с использованием естественных источников холода.
Разработка проекта системы кондиционирования воздуха, с использованием
традиционных и нетрадиционных источников холода. Технико-экономическое сравнение
показателей применения аккумуляции холода для системы кондиционирования.
Экспериментальное определение коэффициента теплоотдачи от охлаждаемого воздуха к
поверхности льда
5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных плакатов)
Плакаты А1: Планы систем кондиционирования и вентиляции для жилой части
административно-приемного корпуса санатория-профилактория; Аксонометрические схемы
систем кондиционирования и вентиляции; I-d диаграмма изменения состояния воздуха в
теплый период года; Диаграммы и таблицы технико-экономических показателей применения
аккумуляции холода для систем кондиционирования.
КАЛЕНДАРНЫЙ ГРАФИК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
№
п/п
Выполняемые работы и мероприятия
Срок
выполнения
1.
Поиск информации в научных публикациях
до 15.10.17
2.
до 15.11.17
8.
Глава 1 Обзор экономических показателей
современных систем кондиционирования воздуха с
использованием естественных источников холода
Глава 2. Проектирование системы
кондиционирования воздуха для жилой части
административно-приемного корпуса
Глава 3. Расчет нетрадиционных источников холода
для системы кондиционирования воздуха для жилой
части административно-приемного корпуса
Глава 4. Технико-экономический анализ систем
кондиционирования воздуха
Глава 5. Экспериментальное определение
коэффициента теплоотдачи от охлаждаемого воздуха
к поверхности льда
Оформление пояснительной записки и графической
части проекта
Прохождение процедуры рецензирования
9
Написание автореферата и его оформление
до 25.06.18
10
Оформление презентации
до 30.06.18
11
Допуск к защите
3.
4.
5.
6
7.
Отметка о
выполнении
до 20.01.18
до 10.02.18
до 01.03.18
до 01.04.18
до 20.05.18
до 17.06.18
19.06.18
Дата выдачи задания
Срок представления к
защите
Руководитель ВКР
Е.В.Тарасова
(подпись)
Студент
(ФИО)
К.Н. Сергиенко
(подпись)
(ФИО)
Аннотация
В выпускной квалификационной работе «Кондиционирование воздуха и
холодоснабжение с использованием сезонной аккумуляции естественного
холода для административно-приемного корпуса санатория-профилактория
«Белый лебедь» в городе Владивостоке» объектом проектирования является
трехэтажное здание с неотапливаемым чердачным помещением.
В данной работе произведен обзор научных зарубежных источников и
проанализирован опыт использования холодохранилищ с точки зрения
экономики.
Разработан проект системы вентиляции жилой части санаторияпрофилактория. Разработаны и экономически проанализированы три системы
кондиционирования
воздуха:
с
использованием
холодильной
машины
(чиллера), с использованием энергии холодохранилища типа ледяной бунт и
типа контейнер со льдом. В результате анализа выявлено, что наиболее
экономически выгодным решением кондиционирования воздуха жилой части
санатория-профилактория
является
использование
аккумуляции
холода
холодохранилища типа ледяной бунт.
Проведен физический эксперимент, целью которого являлось уточнение
значения коэффициента теплоотдачи на границе поверхность льда – воздушный
поток.
1
Annotation
In the final qualifying work "Air conditioning and cooling supply using
seasonal accumulation of natural cold for the administrative and reception building of
the sanatorium-dispensary" White Swan "in the city of Vladivostok" the design object
is a three-story building with an unheated attic space.
In this diploma project, a review of scientific foreign sources is made and the
experience of using cold storage from the point of view of the economy is analyzed.
A draft system for the ventilation of the residential part of the sanatoriumpreventorium has been developed. Three air conditioning systems have been
developed and economically analyzed: using a chiller, using the cold storage capacity
of the ice riot type and the ice container type. As a result of the analysis, it was
revealed that the most cost-effective solution for air conditioning in the residential
part of the sanatorium is the use of cold storage of cold storage such as ice riot.
A physical experiment was performed, the purpose of which was to clarify the
value of the heat transfer coefficient at the ice-air interface boundary.
2
Введение
Актуальность
темы
исследования.
В
настоящее
время
энергоэффективность и энергосбережение входят в пять стратегических
направлений приоритетного технологического развития. Современная практика
использования энергоресурсов ориентируется на увеличение использования
нетрадиционных источников энергии и на разработку энергосберегающих
технологий. Одним из главных приоритетов энергетической политики России,
подтвержденных
Федеральным
законом
№261
от
23.11.2009
«Об
энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении
изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»,
является использование возобновляемых источников энергии.
Энергосберегающая
политика
и
создание
энергоэффективного
оборудования позволяет рационально использовать ресурсы. Производители
климатического оборудования ищут
инновационные решения в сфере
энергосбережения, справедливо полагая, что уменьшить энергопотребление
можно не только за счет усовершенствования особенностей конструкции, таких
как двигатель и компрессор, но и за счет самого источника энергии.
Аккумуляция
холода
в
системах
холодоснабжения
зданий
с
использованием возобновляемого источника холода – снега и льда является
одним из способов уменьшения потребления энергии и экономически
выгодным инженерным решением. Схема использования льда и снега
достаточно проста – лед замораживается естественным образом, снег
собирается с прилегающих территорий и сохраняется в специальном
теплоизолированном холодохранилище до теплого периода года, далее
используется для охлаждения воздуха внутри помещений.
Цель работы. Разработка наиболее энергоэффективной СКВ для
административно-приемного
корпуса
санатория-профилактория
«Белый
лебедь» в городе Владивостоке. Сравнение затрат на СКВ чиллер-фэнкойл,
3
СКВ холодохранилищами двух типов и выбор наиболее экономически
выгодного решения.
Проведение физического эксперимента для получения уточненных
данных по определению коэффициента теплоотдачи от воздушного потока к
поверхности льда.
Задачи работы.
1. Произвести аналитический обзор научных зарубежных источников в
области использования холодохранилищ для аккумуляции энергии.
Проанализировать опыт использования холодохранилищ с точки
зрения экономики.
2. Запроектировать систему вентиляции и кондиционирования воздуха
для жилой части административно-приемного корпуса санаторияпрофилактория «Белый лебедь» расположенного по адресу г.
Владивосток, о. Русский, ул. Воевода, 20.
3. Рассчитать
нетрадиционные
источники
холода
для
систем
кондиционирования воздуха для жилой части административноприемного корпуса санатория-профилактория.
4. Произвести технико-экономический анализ запроектированных систем
кондиционирования вохдуха.
5. Провести физический эксперимент и определить коэффициенты
теплоотдачи от охлаждаемого воздуха к поверхности льда. Сравнение
результатов эксперимента с результатами полученными раннее.
Объект исследования. Устройства, использующие природные источники
холода, для создания микроклимата в помещениях.
Предмет исследований. Процессы теплообмена между охлаждаемым
потоком
воздуха
и
льдом
на
основе
исследовательской модели.
4
экспериментальной
научно-
Методы
исследования.
информационного
анализа,
Работа
выполнена
планирования
с
эксперимента,
применением
статистической
обработки данных и экспериментальных методов.
Научная новизна. Проведен физический эксперимент и получены
уточняющие
данные
по
определению
коэффициента
теплоотдачи
от
вентиляции
и
воздушного потока к поверхности льда.
Практическое
значение
работы.
Система
кондиционирования воздуха запроектирована для конкретного объекта.
Произведен анализ технико-экономических показателей и определен наиболее
выгодный вариант.
Учебно-методическая ценность. В экспериментальной установке были
заменены воздухораспределители, что обеспечило большую скоростную
равномерность
воздушного
бакалаврам и
студентам
потока.
кафедры
Установка
позволяет
ТГСиВ проводить
магистрам,
исследования
и
лабораторные работы по изучению нетрадиционных источников энергии.
Публикации. Опубликована статья в рамках участия в региональной
научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых
«Молодежь и научно-технический прогресс» (ДВФУ, Владивосток 2017). Тема
статьи: Справедливость отношения Льюиса для тепло- влагообмена между
воздухом и талой водой в зависимости от изменения парциального давления
водяного
пара
в
«Экспериментальное
воздушном
потоке.
определение
Принята
коэффициентов
в
печать
теплоотдачи
статья
от
охлаждаемого воздуха к поверхности льда» в электронное издание «Молодежь
и научно-технический прогресс 2018».
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав,
заключения, списка литературы из 27 источников и приложений. Работа
изложена на 86 страницах и 5 плакатах.
5
1 Обзор экономических показателей современных систем
кондиционирования воздуха с использованием естественных источников
холода
За последние десятилетия мировой спрос на охлаждение значительно
увеличился из-за увеличения численности населения, индустриализация,
требований к комфорту и новых технологий строительства. Обычное
охлаждение часто производится электрическими управляемыми устройствами.
Одним из менее затратных альтернативных источников холода является снег
или лед, который используется для охлаждения воздуха в теплый период года.
Эта технология уже нашла отклик во многих частях света.
За годы исследований кондиционирования воздуха с использованием
естественных источников холода были предложены многочисленные методы
хранения снега и льда. В Японии за последние 30 лет было реализовано около
100 проектов, в Китае около 50-100. США, Канада и Швеция также прилагают
усилия в развитии этой области.
Экономический стимул для снежного хранения напрямую зависит от
альтернативной стоимости и от необходимости новой системы охлаждения.
Экономический обзор различных исследований представлен ниже.
Аккумуляция естественного холода для системы кондиционирования
воздуха (СКВ) Региональной больницы в Швеции
В
Швеции
в
Сундсвалльской
больнице
с
1999
года
успешно
эксплуатируется холодохранилище.
Естественный и искусственный снег хранится в слегка наклонном,
мелком непроницаемом бетонном пруду. Снег термически изолирован слоем
древесной щепы толщиной 0,1-0,2 м. На рисунке 1.1 представлена схема
системы кондиционирования воздуха.
6
Рисунок 1.1 – Схема СКВ Региональной больницы Сундсвалля
За годы с 1999 по 2003 больница практически полностью перешла на
использование альтернативной энергии снега (77-93%), это составляет 6551,345 МВт/ч. Общий коэффициент производительности в 0,6 – 2,0 раз больше,
чем у обычной системы с использованием чиллера.
Спустя время пруд сделали более компактный внешне, но более
глубокий. Снизили затраты на техническое обслуживание и процент таяния
снега. Стоимость охлаждения оценивается в 0,03–0,5 евро за кВт/ч, это
дешевле, чем система централизованного охлаждения.
Исследование
также
выявило
потерю
массы
источника
холода,
возникающую из-за замораживания воды. Каждое замораживание влечет
потерю воды, которая соответствует 2,5-10% сформированного льда. Этот
феномен был изучен, поскольку повторное замораживание и оттаивание
испаряют большое количество воды. По оценкам, потери при замораживании
мало влияют на функцию хранения снега в климатических условиях Швеции,
хотя потери могут быть более значительными в других условиях.
Кристиан Йоханссон (Швеция, Технологический институт Блекинге,
докторантура, отдел компьютерных наук и инженерии) в 1999 году
исследовали предпосылки охлаждения воздуха снегом в течение лета,
сосредоточившись на подземных местах хранения. Были изучены хранилища
7
объемом 25000-150000 м3, предполагая, что плотность снега 650 кг/м3.
Моделирование эксперимента дало результаты. Таяние снега в первый год
эксперимента составляло 3-6% общей массы и 1-3% на десятый год
исследований. Основываясь на расходах на охлаждение района, изученный
вариант охлаждения имел срок окупаемости менее одного года.
Йоханссон исследовал районные цены охлаждения для шведских систем
кондиционирования и выяснил, что потребительская стоимость будет примерно
равна альтернативной стоимости охлаждения с использование естественных
источников охлаждения. Это означает, что поставщики районного охлаждения
установили цену, которая была близка к обычной стоимости для этих
относительно новых технологий. Время окупаемости 0,5-6 лет для хранения
снега в размере 100 000 м3 (ледяной пруд), в зависимости от подключенных
пиковых мощностей.
Ниже
приведены
более
детальные
расходы
на
строительство
холодохранилища типа ледяной пруд.
Строительство пруда
Стоимость устройства котлована размером 50х50х10 м в Швеции
составляет около 127 евро. Вертикальная и горизонтальная гидроизоляция
пруда стоит около 420-469 евро. Для крупномасштабных проектов заводы
изготавливают сварные пластиковые листы с защитной геомембраной на
каждой стороне. Такие листы стоят 6,8-9,8 евро за квадратный метр. Для
устройства песчано-гравийного слоя толщиной 0,4 м требуется песок и гравий
стоимостью около 6,3-30 евро за 1 м3, в зависимости от качества.
Предполагая, что мощность охлаждения 2000 кВт и разница температур
теплообменника 5oC, необходимый расход воды составляет почти 0,1 м3/с.
Площадь пруда 50х50 м, четыре входа поступления воды, при общей
стоимостью 2930 евро. Стоимость насоса, подходящего по техническим
характеристикам с регулированием скорости подачи воды составляет около
8
7300 евро. Трубопроводы и система управления не были включены в расчет
стоимости.
Теплоизоляция
Стоимость теплоизоляции – это вопрос инвестиций и срока службы
системы. Согласно опыту Сундсвалла, древесная щепа должна каждый год
досыпаться до необходимой отметки и каждые 2-4 года заменяться полностью,
поскольку в ней проходят процессы гниения, вследствие ее загрязнения.
Стоимость древесной щепы склеенной в большие листы составляет 11,2 евро за
кубический метр. Помимо этого необходимо учитывать транспортные расходы
на доставку данных листов.
На данный момент до сих пор не найдены действительно хорошие
изоляционные листы, поскольку одни листы слишком дороги, а другие
маленького размера, слишком хрупкие или слишком сложны в обращении.
Надстройки над прудом стоят достаточно дорого и, похоже, мешают
производству снега. Возможно, надстройка экономически выгодна, если
использовать только природный снег. Этот вопрос нуждается в дальнейших
исследованиях и требует доработки.
Снег
Городской снег может быть ниже по себестоимости или даже
бесплатным, в зависимости от местных правил уборки и складирования снега.
Стоимость произведенного снега зависит от климата, типа снежной
пушки и стоимости электричества и воды. Йоханссон оценил общую стоимость
производства 100 000 м3 снега (40000-45000 тонн), с производственным
временем 100-500 часов. Производство снега по системе SnowEnergyTower
(снежная энергетическая башня) обойдется в 16900-31500 евро, а при
использовании шести снежных вентиляторов в 17400-25600 евро.
9
Стоимость охлаждения в зависимости от изменения требуемых
параметров
Для анализа стоимости охлаждения была сделана упрощенная модель
таяния
снега
с возможность
изменять
многие параметры,
например,
среднемесячный спрос на охлаждение, диаметр пруда, высоту снега над
берегом, боковой склон, тип и толщину теплоизоляции, среднемесячные
температуры, годовые осадки, количество снежных орудий, процентная ставка
и ряд других экономических параметров. Анализировали параметры на заводе
Сундсвалль.
Предполагалось, что хранилище имеет форму перевернутого усеченного
конуса, рисунок 1.2.
Рисунок 1.2 – Структура пруда для хранения снега в модели расчета стоимости
охлаждения
Модель оценивает объем снега, необходимый для удовлетворения общего
прироста энергии от естественного и принудительного таяния.
Основным результатом анализа является стоимость энергии охлаждения.
Оценочная стоимость энергии охлаждения изучается для разных конструкций.
Уместно сравнивать физические результаты эксперимента с использованием
экономической модели с более детальной проектной моделью.
10
Сравнение затрат на энергию охлаждения в зависимости от изменения
материала теплоизоляции и его толщины
Стоимость 3,850 МВт/ч охлаждения была сравнена для разных
теплоизоляционных материалов. В таблице 1.1 представлены результаты
анализа.
Таблица 1.1 – Расходы на охлаждение для разных теплоизоляционных
Доля искусственного снега [%]
Верхний диаметр хранилища [м]
Глубина хранения (ямы) [м]
Высота пруда [м]
Цена
кВт/ч]
Время амортизации для хранения
снега [год]
Интерес [%]
Общая стоимость
[евро/ кВт/ч]
5
6
68,623 50
7
94
8
16,6
9
5,4
10
0,07
11
30
12
6
13
0,03
3,696
0,03
69,537 50
94
18,6
5,5
0,07
30
6
0,032
3,696
0,4
78,309 50
98
20,3
5,9
0,07
30
6
0,032
Древесные
щепки
Древесные
щепки
Древесные
щепки
Древесные
щепки
Древесные
щепки
Древесные
щепки
Древесные
щепки
Древесные
щепки
3,85
8000
0,2
68,623 50
95
14,8
5,5
0,07
30
6
0,034
3,85
3,696
0,4
64,572 50
92
16,1
5,4
0,07
30
6
0,031
3,85
3,696
0,2
69,061 25
95
14,8
5,5
0,07
30
6
0,028
3,85
3,696
0,2
75,051 50
110
7,5
5,4
0,07
30
6
0,032
3,85
3,696
0,2
68,623 50
94
14,8
5,4
0,07
30
6
0,028
3,85
3,696
0,2
68,623 50
94
14,8
5,4
0,1
30
6
0,032
3,85
3,696
0,2
68,623 50
94
14,8
5,4
0,07
10
6
0,046
3,85
3,696
0,2
68,623 50
94
14,8
5,4
0,07
30
3
0,024
11
в
Потребность
[МВтч]
охлаждения
Объем снежного покрова [м3]
4
0,2
электроэнергии
Изоляционный слой [м]
3
3,696
охлаждении
1
2
Древесные 3,85
щепки
Изоляция
3,85
из
пластика
Мусор
3,85
Теплоизоляционный материал
Пиковая нагрузка [кВт]
[евро/
материалов
Расчетная стоимость охлаждения составила 0,028-0,046 евро за кВт/ч.
Самая низкая стоимость для решения с 25% искусственного снега вместо 50%,
и для решения без водонепроницаемой облицовки по бокам и дну. Самые
большие затраты для варианта охлаждение с 10-летним временем амортизации
вместо 30 лет.
Кьелл Скогсберг (Технологический университет Лулео, Швеция) в 2003
году установил, что расчетное время окупаемости шведской установки для
получения 6 000 мВт/ч холода (120 000 м3 снега) составляет приблизительно 3
года.
Альтернативное кондиционирование воздуха в Японии – Химуро и
Юкимуро (Himuros and Yukimoros)
Профессор Масаёши Кобияма (Муроранский технологический институт,
Япония) в 1997 году провел экономическое сравнение между системами
кондиционирования воздуха Химуро, Юкимуро и обычной системой в
климатических условиях Японии.
Химуро - это помещение или комната, где хранятся овощи со льдом. В
Юкимуро, вместо льда используется снег. Хранилище может находиться в
земле. Оба являются традиционными способами использования снега/льда для
холодного хранения в Японии. Еда хранится на стеллажах, а снег/лед хранятся
в лотках. Соотношение продуктов и снега варьируется в зависимости от
климата и теплоизоляции здания. Холод распределяется естественной
конвекцией и может контролироваться только специальными ставнями,
занавесками, и т. д. Температура в Химуро/Юкимуро на несколько градусов
выше 0oC с относительной влажностью около 90-95%. Один из недостатков
заключается в том, что влажность и температура не может точно
контролироваться.
Если стоимость земли была учтена в стоимости снежного покрова, система
снега была намного дешевле, чем обычная система кондиционирования для
12
площадей более 200 м2, из-за снижения потребности в электроэнергии. В
противном случае невозможно было дать конкретный ответ из-за больших
колебаний в стоимости земли.
Японско-китайский проект (частично идея взята по типу Химуро) был
реализован в 1994 году. К измельченному озерному льду добавлялась вода, в
результате чего образовался ледяной блок. После эксплуатации в летнеосенний период от первоначального блока осталась одна треть размером
10х5х3 м. Арбузы хранились в течение двух месяцев, дольше, чем когда-либо в
этом районе. Овощи хранились в течение трех месяцев. Отсюда был сделан
вывод о том, что метод является успешным. Температура в помещении для
хранения продуктов варьировалась от 0 до 10oC в течение всего года.
Хранение овощей с использованием энергии снега в Канаде
В канадском исследовании 380 тонн брюквы (репа) хранились в частично
пустом хранилище с 64,5 м3 снега (41 тонна) с одной стороны здания. Тонкий
слой опилок изолировал снег, а вентилятор циркулировал воздух. Брюква
хранилась с конца декабря до конца июня. Когда температура стала слишком
низкой, дверь холодохранилища открывали; когда температура поднялась до
3oC, слой опилок был удален. В июне температура хранения составляла 8oC.
Оставшиеся овощи были хорошего качества.
Фредерик Виньо в 2000 году оценил стоимость данной идеи. Стоимость
строительства овощехранилища была незначительной, а годовое содержание
оценивалось
в
700
долларов
США
(465
евро).
Строительные
и
эксплуатационные расходы были оценены в 22 000 доллара США (14 700 евро)
и 400 долларов США (265 евро).
В 2005 году основным препятствием для охлаждения воздуха с
использованием энергии снега или льда в Канаде являются низкая стоимость
энергии и выбор потребителей в пользу компаний, производящих снег/лед
искусственными методами.
13
Ледяной ящик или Fabrikaglace
Ледяной ящик или Fabrikaglace – канадское изобретение. Он состоит из
неизолированного
распыленные
ящика
внутри
изолированного
укрытия.
Тонкие
слои воды толщиной всего в несколько мм заморожены во
внутренней коробке холодным воздухом, надутым над водой. Для извлечения
холода талую воду закачивают в теплообменник и
затем повторно
циркулируют по льду. Испытанные ледовые ящики варьировались от малых до
250 МВт/ч с мощностью охлаждения 8-1,600 кВт.
Фредерик Виньо обнаружил, что Ледяной ящик для предварительного
охлаждения около 1000 тонн овощей снизит стоимость электроэнергии на 72%,
а капитальные затраты будут сопоставимы с затратами на обычную систему
кондиционирования. Система могла бы быть модернизирована, поскольку
данный метод является жизнеспособным и экономически выгодным вариантом,
но еще до модернизации, была завершена.
Холодохранилища США.
Изучено множество различных методов хранения снега и льда где снег/лед
хранятся в прудах или ямах с непроницаемыми сторонами и дном. Идея
охлаждения распыленной воды зимой была запатентована в США в 1836.
В конце 1970-х годов был построен ледяной пруд размером 20х20х5 м для
охлаждения воздуха в Принстонском университете, США. Пруд вмещал до
1000 тонн льда и был водонепроницаемым. Лед был получен путем распыления
воды. Схема ледяного пруда изображена на рисунке 1.3.
14
Рисунок 1.3 – Схема ледяного пруда в Принстонском университете, США
Изначально сверху пруд был изолирован алюминиевым листом. Из-за
шторма крышка была разорвана, и слой из соломы толщиной 0,3 м между
двумя листами брезента был использован для остальной части сезона.
Тейлор в 1985 году подсчитал, что сезонные ледяные пруды достаточно
прибыльны для кондиционирование воздуха зданий площадью более 10 000 –
20 000 м2, из-за более низких эксплуатационных расходов и размеров.
Предполагаемая общая стоимость льда составляла 10-25 долларов США за
тонну, при эксплуатации порядка 10 000–20 000 тонн льда. Стоимость
теплоизоляционных покрытий составляла более двух третей от общей суммы.
Для этой технологии приемлема стоимость до 20 долларов США за квадратный
метр земли.
Киркпатрик и его команда в 1985 году провели эксперимент. Они
использовали 26 м3 (14,3 тонн) льда/снега. Изолировали холодоноситель
алюминиевыми
листами
или
надувной
палаткой.
Для
формирования
холодохранилища использовалось 3-6 снегоочистителей. После проведения
эксперимента пришли к выводам, что расчетный срок службы составляет 20
лет. Расчетное время окупаемости составило 0,8-14 лет при использовании
15
алюминиевых теплоизоляционных листов и 5-86 лет при использовании
надувной палатки.
Абдельнур и команда в 1994 году изучили три метода хранения холода теплоизолированный ящик для льда (холодильник), ледяной пруд и яму со
снегом, и три системы кондиционирования: в отдельном одноэтажном здании
(8 кВт) и в двух офисных зданиях (45 и 1600 кВт) в Монреале, Галифаксе и
Торонто. В Торонто и Монреале континентальный климат, в то время как в
Галифаксе более умеренный морской климат. Были изучены наиболее
экстремальные
климатические условия
за 20-летний
период. В
этом
исследовании расчетный срок службы составил 20 лет, процентная ставка 6%,
годовое обслуживание в размере 1% от стоимости инвестиций. Стоимости
электроэнергии составила 0,07 доллара США за кВт/ч. Стоимость перевозки
снега не была включена в расчет. Они обнаружили, что использование снежной
ямы с осажденным снегом для охлаждения воздуха обходилось дешевле, чем
альтернативные системы для всех мест их использования. Холодильник (ящик
для льда) был конкурентоспособен для небольших систем в Галифаксе,
благодаря короткому сезону, для которого требуется охлаждение воздуха.
Лёдяные пруды были слишком дорогими, возможно, потому, что исследовали
системы с толщиной льда 1,6 м.
1.1 Выводы
Многие зарубежные страны уже на протяжении многих лет используют
технологию аккумуляции льда и снега для систем кондиционирования воздуха.
Наиболее активно аккумуляция снега и льда используется в Японии, Швеции,
Канаде, США.
Рассмотренный зарубежный опыт использования холодохранилищ для
охлаждения
воздуха
подтвердил
экономическую
целесообразность
использования аккумуляции снега или льда в системах кондиционирования
воздуха. Энергосберегающая технология на основе аккумуляции естественного
16
льда или снега для систем кондиционирования воздуха имеет большой
потенциал использования в странах, где климатические условия позволяют
аккумулировать естественный холод в зимний период года.
Разработка наиболее энергоэффективных систем с использованием
энергии возобновляемых источников возможна лишь при тщательном техникоэкономическом анализе проектов. Для того чтобы сравнить варианты
климатических систем необходимо иметь ясное представление о стоимости
оборудования, его возможностях, а также об экономической эффективности его
эксплуатации.
17
2 Проектирование системы кондиционирования воздуха для жилой части
административно-приемного корпуса санатория-профилактория «Белый
лебедь» в г. Владивостоке
2.1 Исходные данные на проектирование
Объектом проектирования является административно-приемный корпус
санатория-профилактория, расположенный на острове Русский, в городе
Владивостоке. Объем жилой части первого этажа составляет 642,6 м3, второго
и третьего – 756 м3.
Жилые комнаты 2 двухместные.
Жилые комнаты 3 этажа 3-х и 5-местные.
На 2 этаже расположена игровая комната, рассчитанная на 7 человек
Необходимо спроектировать СКВ для 2 и 3 этажей.
2.1.1 Расчетные параметры наружного воздуха
Расчетные параметры наружного воздуха при проектировании данного
общественного здания, расположенного в городе Владивосток (географическая
широта – 43º), взяты по параметрам Б и приняты в соответствии с СП [18] и
сведены в таблицу 2.1.1.
Таблица 2.1.1- Расчетные параметры наружного воздуха
Период года
Температура t, ⁰С
1
Холодный
Теплый
2
-23
24,8
Относительная
влажность ϕ,%
3
59
86
Скорость воздуха v,
м/с
4
5,2
4,2
2.1.2 Расчетные параметры внутреннего воздуха
Допустимые
параметры
(температура,
относительная
влажность,
подвижность) воздуха в рабочей зоне помещений, отвечающие санитарно18
гигиеническим требованиям, принимаются в зависимости от периода года и
категории помещения, в данной работе расчетные помещения 1-й и 4-й
категории [19]. Данные сведены в таблицу 2.1.2.
Таблица 2.1.2 - Расчетные параметры внутреннего воздуха
Наименование
помещения
Период года
1
Жилые комнаты
Детская игровая комната
Температура t, ⁰С
2
теплый
теплый
3
22
22
Относительная
влажность
ϕ,%
4
60
60
Скорость
воздуха
v, м/с
5
0,5
0,5
2.2 Расчет выделений вредностей
Для расчета СКВ необходимо рассчитать вредности (тепло, влага и CO2):
от людей;
от электрического оборудования;
от солнечной радиации.
Расчет вредностей от людей (теплота, влага и CO2)
Поступление явной теплоты Qяв, [Вт]:
Qяв = n×qяв
(2.2.1)
Поступление полной теплоты Qпол, [Вт]:
Qпол = n×qпол
(2.2.2)
Поступление влаги Wл, [г/час]:
Wл = n×m
(2.2.3)
Поступление СО2 Mco2, [л /час]:
Mco2 = n×mco2,
(2.2.4)
где n – количество людей в помещении;
qяв, qпол – количество теплоты явной и полной выделяемой человеком, [Вт];
m– количество влаги выделяемой человеком, [г/час];
mco2 – объем углекислого газа выделяемого человеком, [л/час].
Расчет сведен в таблицу 2.2.1.
19
Кол-во влаги m,
г/час
Объем углекислого
газа mCO2, л/час
4
5
6
209
2
87
116
40
210
2
87
116
211
2
87
212
2
213
Поступление СО2
Mco2, л /час
Кол-во полной
теплоты qп, Вт
3
Поступление влаги
Wл, г/час
Кол-во явной
теплоты qяв, Вт
2
Поступление
полной теплоты
Qпол, Вт
Количество чел, n
1
Поступление явной
теплоты Qяв, Вт
№ помещения
Таблица 2.2.1 – Вредности от людей
23
7
174
8
232
9
80
10
46
40
23
174
232
80
46
116
40
23
174
232
80
46
87
116
40
23
174
232
80
46
2
87
116
40
23
174
232
80
46
216
7
104
203
140
35
728
1421
980
245
303
5
87
116
40
23
435
580
200
115
304
5
87
116
40
23
435
580
200
115
305
5
87
116
40
23
435
580
200
115
306
5
87
116
40
23
435
580
200
115
307
5
87
116
40
23
435
580
200
115
308
5
87
116
40
23
435
580
200
115
309
5
87
116
40
23
435
580
200
115
310
5
87
116
40
23
435
580
200
115
311
3
87
116
40
23
261
348
120
69
5339
7569
Поступление теплоты в помещение от электрического оборудования
В жилых комнатах 2-го этажей установлены холодильники. В жилых
комнатах 3-го этажа установлены холодильники и телевизоры. Мощность
оборудования и количество теплоты, выделяемой им, указаны в таблице 2.2.2.
Таблица 2.2.2 – Поступления теплоты от электрического оборудования
№ помещения
1
209
210
Наименование
оборудования
2
холодильник
холодильник
20
Qоб, Вт
Количество n, шт
Qобщ, [Вт]
3
60
60
4
1
1
5
60
60
Окончание таблицы 2.2.2
1
211
212
213
216
303
304
305
306
307
308
309
310
311
2
холодильник
холодильник
холодильник
холодильник, tv
холодильник, tv
холодильник, tv
холодильник, tv
холодильник, tv
холодильник, tv
холодильник, tv
холодильник, tv
3
60
60
60
360
360
360
360
360
360
360
360
360
холодильник, tv
4
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
5
60
60
60
0
360
360
360
360
360
360
360
360
360
∑Q, [Вт]
3480
Поступление теплоты в помещение от солнечной радиации
Поступление теплоты от солнечной радиации рассчитаны при помощи [6].
Поступления теплоты, Qост [Вт], в помещении от солнечной радиации через
остекленные световые проемы для наиболее жаркого месяца года (июля) и
заданного или каждого часа суток, рассчитывается по формуле:
a
Q Qi ,
(2.2.5)
i 1
где Qi - тепловой поток, Вт, через i-й световой проем;
a - число световых проемов и массивных ограждений.
Расчетным
является
максимальный
тепловой
поток
Qмакс,
[Вт],
выбираемый из часовых поступлений теплоты за период, когда в помещении
работают или отдыхают люди или ведется производственный процесс.
Результаты расчета приведены в таблице 2.2.3.
Таблица 2.2.3 – Поступления теплоты от солнечной радиации
№ помещения
Аок, м2
Ориентация
Qост, Вт
1
209
210
2
8,4825
2,8275
3
ю/з ю/в
ю/з
4
3596
1242
21
Окончание таблицы 2.2.3
1
211
212
2
2,8275
2,8275
3
ю/з
ю/з
4
1242
1242
213
2,8275
ю/з
1242
216
303
304
305
306
307
308
309
310
311
5,655
8,4825
2,8275
2,8275
2,8275
2,8275
2,8275
2,8275
2,8275
2,8275
ю/з
ю/з ю/в
ю/з
ю/з
ю/з
ю/з
ю/з
ю/з
ю/з
ю/з
2484
3596
1242
1242
1242
1242
1242
1242
1242
1242
∑Qост, [Вт]
24570
2.2.1 Тепловой баланс
Расчет теплопритоков, [Вт], производится следующим образом:
Для теплого периода:
Qя=Qля+Qосв+Qоб;
(2.2.1.1)
где Qл.я – явные теплопоступления от людей, [Вт];
Qосв – теплопоступления от солнечной радиации, [Вт];
Qоб – теплопоступления от электрического оборудования, [Вт].
Qя=5339+24570+3480=33389 [Вт]
Qп=Qоб+Qл.п +Qосв;
(2.2.1.2)
где Qл.п – полные теплопоступления от людей, [Вт];
Qп=3480+36559+24570=64609 [Вт]
2.3 Расчет воздухообмена
Воздухообмен определяем по нормативным кратностям:
L= n ∙ Vn,
где n = 1 – нормативная кратность воздухообмена в 1 час;
22
(2.3.1)
Vn – объем помещения, м3.
Расчет представлен в таблице 2.3.1.
Таблица 2.3.1 – Воздухообмен в помещениях
№
помния
1
208
209
210
211
212
213
214
215
216
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
317
Воздухообмен,
м3/ч
Наименование
помещения
S пом,
м
h эт,
м
2
Коридор
Жилая
Жилая
Жилая
Жилая
Жилая
Туалет
Холл
Игровая
(детская
комната)
Жилая
Жилая
Жилая
Жилая
Жилая
Жилая
Жилая
Жилая
Жилая
Туалет
Коридор
3
35,47
28,8
18,47
19,82
19,92
19,06
10,38
103,98
4
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
Объем
помеще
ния
W, м3
5
99,32
80,64
51,72
55,50
55,78
53,37
29,06
291,14
33,59
2,8
94,05
3
2
29,42
16,64
19,5
19,5
19,5
19,5
18,46
17,55
13,55
18,61
59,2
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
82,38
46,59
54,60
54,60
54,60
54,60
51,69
49,14
37,94
52,11
165,76
-
1
1
1
1
1
1
1
1
1
По балансу
Кратность, 1/ч
Приток
6
-
Вытяжка
Приток
7
8
По балансу
1
1
1
1
1
По балансу
235,13
Вытяжка
9
80,64
51,72
55,50
55,78
53,37
50,00
141,08
82,38
46,59
54,60
54,60
54,60
54,60
51,69
49,14
37,94
50,00
2.4 Подбор воздухораспределителей
В качестве устройств подачи и удаления воздуха в жилых помещениях
санатория-профилактория используются диффузоры ДПУ-М круглой формы
(рисунок 2.4.1).
23
Рисунок 2.4.1 - Диффузоры универсальные ДПУ-М (Арктос)
Диффузор ДПУ-М состоит из корпуса, присоединительного патрубка и
подвижного обтекателя. При перемещении обтекателя с закручивателем
соответственно вдоль оси корпуса изменяются вид формируемой приточной
струи (от вертикальной смыкающейся конической до горизонтальной веерной)
и ее дальнобойность, что позволяет реализовать посезонное регулирование
систем вентиляции и кондиционирования воздуха.
Материал – полипропилен белого цвета – выдерживает температуру до
+70оС, стоек к большинству агрессивных веществ, при горении не опасен, не
выделяет токсичных газов, только деформируется и не воспламеняется.
Монтаж осуществляется с помощью присоединительного патрубка,
который крепится на самонарезающих винтах к стенкам воздуховода или к
подшивному потолку.
В помещении игровой в качестве средств подачи используется решетка
4АПН с дополнительным приспособлением – камерой статического давления
3КСД (рисунок 2.4.2).
Рисунок 2.4.2 – Потолочный диффузор 4АПН с камерой статического давления
3КСД
Потолочные диффузоры 4АПН изготавливаются с камерами статического
давления 3КСД, размеры которых определяются средней расчётной скоростью
воздушного потока в них не более 1,5 м/с с учётом рекомендуемой
24
производительности диффузоров, а также возможностью их размещения в
подшивном пространстве потолка.
3КСД изготавливаются из оцинкованной стали, имеют боковой подвод
воздуха по большей стороне диффузора или торцевой подвод.
Крепление диффузоров к камерам произведено самонарезающими
винтами по периметру. Герметичность соединения входного патрубка 3КСД с
воздуховодом обеспечивается резиновым уплотнением.
Монтаж камеры статического давления потолочный. Крепление 3КСД к
строительным конструкциям производится с помощью металлических тросов,
пропущенных через отверстия в отогнутых полках камеры или с помощью
резьбовых штанг (шпилек) и угловых кронштейнов. Крепёжные элементы в
комплект поставки не входят. Подшивной потолок устанавливается после
крепления 3КСД.
В помещении холла 2 этажа и игровой в качестве средств удаления
воздуха используется решетка АДН с дополнительным приспособлением –
камерой статического давления 1КСД (рисунок 2.4.3).
Рисунок 2.4.3 – Потолочный диффузор АДН с камерой статического давления
1КСД
Решётки АДН изготавливаются с камерами статического давления 1КСД,
размеры которых определяются средней расчётной скоростью воздушного
потока в них не более 1,5 м/с с учётом рекомендуемой производительности
решёток.
Для регулирования расхода воздуха камеры статического давления 1КСР
оснащены регулирующим устройством, которое устанавливается во входном
патрубке.
25
Камера статического давления действует как простейший камерный
глушитель, снижая шум, распространяющийся по вентиляционной сети на 4-6
дБ. Камеры статического давления могут изнутри покрываться слоем
теплоизоляционного и звукопоглощающего материала. При этом габаритные
размеры камеры статического давления не изменяются.
1КСД изготавливаются из оцинкованной стали, имеют боковой подвод
воздуха по большей стороне решётки или торцевой подвод. Монтаж камеры
статического давления – потолочный или настенный.
Крепление решёток к камерам для настенного монтажа произведено с
помощью пружинных фиксаторов. Решётки с камерами, предназначенные для
потолочного монтажа, закреплены на саморезах. Герметичность соединения
входного
патрубка
1КСД
с
воздуховодом
обеспечивается
резиновым
уплотнением.
Количество диффузоров определяется по формуле:
(2.4.1)
где Lвоздуха - расход приточного или вытяжного воздуха, м3/час;
Lдиф - расход на один диффузор, м3/час;
Скорость воздуха в диффузоре v, м/с, определяется по формуле:
(2.4.2)
где F – площадь сечения диффузора, м2
Результаты расчета представлены в таблице 2.4.1.
Таблица 2.4.1 – Подбор воздухораспределителей
№
пом
Название
помещения
1
2
208
Коридор
209
Жилая
210
Жилая
211
Жилая
Воздухообмен,
м3/ч
Приток Вытяжка
3
4
364,346
80,640
51,716
55,496
v
реком
F тр
d реш
F реш
n
факт
v факт
Тип
решетки
5
1,5
1,5
1,5
1,5
6
0,067
0,015
0,010
0,010
7
200
160
125
125
8
0,029
0,018
0,011
0,011
9
3
1
1
1
10
1,163
1,244
1,306
1,401
11
ДПУ-М
ДПУ-М
ДПУ-М
ДПУ-М
26
Окончание таблицы 2.4.1
1
2
3
55,776
53,368
50,000
-
4
1,5
1,5
1,5
-
5
0,010
0,010
0,009
-
89,349
1,5
0,017
212
Жилая
213
Жилая
214
Туалет
215
Холл
Игровая
(детская
комната)
235,130
1,5
0,044
216
141,078
1,5
0,026
303
Жилая
304
Жилая
305
Жилая
306
Жилая
307
Жилая
308
Жилая
309
Жилая
310
Жилая
311
Жилая
312
Туалет
317
Коридор
82,376
46,592
54,600
54,600
54,600
54,600
51,688
49,140
37,940
50,000
562,943
-
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
-
0,015
0,009
0,010
0,010
0,010
0,010
0,010
0,009
0,007
0,009
0,104
-
6
125
125
125
200х
100
300х
300
300х
100
160
125
125
125
125
125
125
125
100
125
250
-
7
0,011
0,011
0,011
-
8
1
1
1
-
9
1,408
1,348
1,263
-
0,018
1
1,379
0,019
2
1,719
0,027
1
1,451
0,018
0,011
0,011
0,011
0,011
0,011
0,011
0,011
0,070
0,011
0,046
-
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
3
-
1,271
1,177
1,379
1,379
1,379
1,379
1,305
1,241
0,151
1,263
1,133
-
10
ДПУ-М
ДПУ-М
ДПУ-М
АДН+1
КСД
4АПН+3
КСД
АДН+1
КСД
ДПУ-М
ДПУ-М
ДПУ-М
ДПУ-М
ДПУ-М
ДПУ-М
ДПУ-М
ДПУ-М
ДПУ-М
ДПУ-М
ДПУ-М
-
2.5 Аэродинамический расчет воздушных сетей
Распределение воздуха в системах кондиционирования и вентиляции
осуществляется по более или
менее сложной системе воздуховодов.
Воздухораспределительная сеть должна отвечать определенным требованиям:
- обеспечивать производительность по воздуху;
- иметь минимальные потери напора;
- иметь скорость потока воздуха, удовлетворяющую требованиям санитарных
норм;
27
- иметь уровень шумов, не превышающий допустимый по санитарным нормам;
- быть герметичной;
- при необходимости воздуховоды должны иметь соответствующую тепло-,
звуко- или пароизоляцию;
- пространство, занимаемое воздуховодами, должно быть минимальным.
Системы воздушных коммуникаций классифицируются по скорости
потока воздуха и рабочему давлению.
Расчет сети воздуховодов в общем виде сводится к определению потерь
давления в воздуховодах при данном расходе воздуха.
Задаются сечением или диаметром воздуховодов и определяют скорость
воздуха при проектируемом расходе и соответствующие потери давления в
воздуховоде на 1 м длины.
Потери давления в системах вентиляции складываются из потерь
давления на трение и потерь давления в местных сопротивлениях:
Pсети Pтр. Z
(2.5.1)
Потери давления на трение, Па:
Ртр. R l n
(2.5.2)
где R – удельные потери на трение, Па/м;
l – длина участка воздуховода, м;
n
–
поправочный
коэффициент,
который
зависит
от
абсолютной
эквивалентной шероховатости воздуховодов.
При температуре воздушного потока, отличающейся от 20⁰С, на потери
давления, подсчитанные по формуле, следует вводить поправочные
коэффициенты, соответственно, на трение и на местные сопротивления.
Потери давления на трение в воздуховодах можно определить по
формуле
Pд
2
2
где ρ – плотность воздуха, кг/м3;
28
(2.5.3)
υ – скорость воздуха в воздуховоде, м/с.
Для воздуховодов прямоугольного сечения за расчетную величину
диаметра d принимается эквивалентный диаметр dэкв, который определяется
по формуле:
dэкв=2*A*B/(A+B)
(2.5.4)
где А и В — размеры сторон прямоугольного воздуховода, м.
Потери давления в местных сопротивлениях, Па:
Z Pд
где
(2.5.5)
- сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке
воздуховода, коэффициенты на границе двух участков относят к участку с
меньшим расходом.
Порядок расчета:
Задаемся оптимальной скоростью, определяем сечение воздуховода, а также
соответствующие потери давления.
1) Вычерчиваем аксонометрическую схему системы воздуховодов. На схеме
указываем порядковый номер каждого расчетного участка, количество воздуха
L, м3/ч, и длину каждого участка воздуховода, м.
2) По номограммам, задаваясь скоростью движения воздуха, согласно
требованиям для данного помещения, и зная количество воздуха L,
проходящего по данному участку, выбираем диаметр каждого участка
воздуховода d.
3) По табличным данным (из справочной литературы) определяем сумму
коэффициентов местных сопротивлений [20].
4) Рассчитываем сумму потерь давлений на участках сети до заданного
ответвления.
Необходимо увязать все ветви сети воздуховодов, то есть приравнять
сопротивление каждой ветви к сопротивлению наиболее нагруженной ветви.
Результаты расчетов приведены в Таблице А.1. А.2. Приложения А.
29
Для функционирования системы необходимо подобрать приточновытяжные установки по одной на каждый этаж. Установки будут смонтированы
в чердачном пространстве.
При выборе подходящей модели приточной установки нужно учесть,
чтобы максимальная производительность установки была больше расчетного
значения. После этого по вентиляционной характеристике мы определяем
производительность системы при заданном сопротивлении сети. Если
полученное значение будет несколько выше требуемой производительности
вентиляционной системы, то выбранная модель нам подходит.
По данному алгоритму были подобраны приточно-вытяжные установки
Save VSR 500 (88550) Systemair по одной на каждый этаж.
Описание и технические характеристики приведены в Приложении Б.
2.6 Построение процессов обработки воздуха на I-d диаграмме
I-d-диаграмма состояния воздуха графически связывает все параметры,
определяющие
тепловлажностное
влагосодержание,
температуру,
состояние
воздуха:
энтальпию,
относительную
влажность,
парциальное
давление водяных паров.
Исходными данными для построения процесса тепловлажностной
обработки воздуха являются расчетные параметры наружного воздуха –
температура tн, ⁰С,
и относительная влажность φн, %, (точка Н), заданные
параметры внутреннего воздуха – tв, ⁰С, и φв, %, (точка В). Температуру
приточного воздуха tп, ⁰С, следует определять в зависимости от схемы
воздухораспределения. Так как высота жилых комнат от 2,4 до 2,8 м,
приточный воздух подается выше рабочей зоны, следовательно, перепад
температур ∆t составляет 4⁰С.
Для трех помещений с наибольшими поступлениями теплоты, были
построены на i-d диаграмме процессы изменения состояния воздуха [7]. I-d
диаграмма представлена в приложении Б.
30
2.7 Подбор фэнкойла
Расчет фэнкойла производился академическим способом. При этом
способе подбора учитываются теплообменные процессы охлаждения/нагрева
воздуха в помещениях с использованием систем кондиционирования воздуха.
При подборе учитываются все факторы, чтобы в максимальной мере
предусмотреть все нюансы при работе фэнкойла. В этом случае применяются
точные справочные значения коэффициентов теплопроводности, теплопередачи
материалов ограждения, коэффициенты теплоотдачи от стен к внутренней и
внешней среде. При расчетах обязательно применяется i-d диаграмма влажного
воздуха.
Система чиллер - фэнкойл (chiller - fancoil) отличается от всех остальных
систем кондиционирования тем, что между наружным и внутренними блоками
циркулирует не фреон, а вода (или незамерзающая жидкость). Охлаждает воду
чиллер — холодильная машина, предназначенная для охлаждения жидкости.
Чиллер
представляет
собой
обычный
фреоновый
кондиционер,
через
испаритель которого проходит не охлаждаемый воздух, а вода. Эта вода с
помощью насосной станции поступает по системе теплоизолированных
трубопроводов к фэнкойлам. Фэнкойлы устанавливаются в кондиционируемых
помещениях и выполняют ту же роль, что и внутренние блоки сплит-систем.
Определяем избыточное количество явной теплоты в теплый период года:
явн
т
где
пом
пом
в
н
- удельная теплоемкость воздуха, [кДж/(кг С)]
н
- температура наружного воздуха, [ С]
в
- внутренняя температура помещения, [ С]
явн
ф
явн
пом
явн
ф
[Вт]
(2.7.1)
- воздухообмен помещения, [м3/ч]
в
где
в
явн
пом
явн
т
[Вт],
(2.7.2)
в [Вт]
(2.7.3)
- явная теплота фэнкойла [Вт],
– явная теплота в помещении [Вт].
прит
пом
н
31
где н - влагосодержание в точке Н’ [г/кг];
в - влагосодержание внутреннего воздуха [г/кг].
фэнк
где
пом
прит
пом
(2.7.4)
прит
- количество влаги, выделяющейся в помещении, [кг/час];
- количество поступающей влаги, [кг/час].
Определяем количество полной теплоты в теплый период года:
явн
т
где
явн
т
пом
- энтальпия в расчетной точке Н’;
в
- энтальпия внутреннего воздуха.
полн
ф
полн
пом
[Вт]
в
(2.7.5)
- полное количество теплоты в помещении [Вт]
н
где
н
полн
ф
полн
пом
полн
т
[Вт],
(2.7.6)
- полная теплота фэнкойла [Вт],
– полная теплота в помещении [Вт].
, [ С]
(2.7.7)
- температура притока фэнкойла, [ С];
- расход воздуха подобранного фэнкойла [м3/ч].
(2.7.8)
Результаты расчета представлены в таблице 2.7.1
Таблица 2.7.1 – Расчет фэнкойлов
№
пом
1
Qт.явн
Qфэнк. явн
Wприт.
Wфэнк.
Qт.полн.
Qполн.фэнк.
tпр.фэнк
dпр. фэнк
2
3
4
5
6
7
8
9
209
67,59
3897,59
491,90
571,90
403,52
4313,52
11,74
8,51
216
118,25
3330,25
860,58
1840,58
705,95
4897,95
13,67
9,74
303
69,05
4460,05
502,49
702,49
412,21
5003,21
11,83
8,37
210213
16,61
1492,61
120,90
200,90
99,18
1655,18
12,90
8,91
304311
16,34
2053,34
118,95
318,95
97,58
2334,58
13,31
8,99
32
В результате расчета были подобраны фэнкойлы компании Daikin FVT0206CT06, FVT02-06CT02, FVT02-06CT04. Настенные фанкойлы Daikin серии
FWT-CT
обеспечивают
комфортный
микроклимат
во
всей
группе
помещений. Преимущество настенных фанкойлов Daikin заключается в
эстетичном дизайне и широком наборе встроенных функций. Управлять
работой системы можно как с настенного пульта, так и с беспроводного ИК
пульта. Фанкойлы Daikin FWT-CT имеют фильтры против пыли, шерсти
домашних животных, пылевых клещей и многих других загрязнений.
Оснащены улучшенной системой распределения воздуха. Широкоугольные
воздушные заслонки направляют воздух по всему периметру помещения, не
допуская образования сквозняков и «мертвых» зон у пола и потолка.
Технические характеристики приведены в Приложении Г.
2.7.1 Расчет уровня звукового давления в помещении в расчетной точке
Уровень звуковой мощности шума по октавным полосам, излучаемого
фэнкойлом, определяется уровнем звуковой мощности шума, генерируемого
вентилятором
фэнкойла,
скоростью
воздуха
на
выходе
из
воздухораспределителей. В качестве параметра для оценки уровня звука
используется также А-взвешенный уровень звуковой мощности и звукового
давления, определяемые путем умножения шумовых характеристик в разных
октавах на весовые коэффициенты в
человеческого
уха.
Эти
соответствии
характеристики
с
получают
чувствительностью
при
акустических
испытаниях фэнкойлов соответствующего типоразмера для определенной
скорости вращения вентилятора в соответствии со стандартом ISO 3711 и
приводят в каталогах.
Значение уровня звукового давления в помещении зависит от количества
источников шума: фэнкойлов, воздухораспределителей, звукопоглощающих
свойств помещения и остаточного шума и расчетной точки.
Октавные уровни звукового давления, создаваемые в расчетной точке
источников шума (фэнкойлов) определяют по формуле:
33
φ
]
(2.7.1.1)
- уровень звукового давления шума соответствующей октавной полосы, дБ,
- уровень звуковой мощности шума соответствующей октавной полосы, дБ,
φ - фактор направленности, определяемый по рисунку 4.8 [7],
А – эквивалентная площадь поглощающей поверхности, м2,
r – расстояние от источника шума до расчетной точки, м.
Эквивалентную площадь поглощающей поверхности А, м2, помещения
определяют по формуле:
А=0,163·V/T,
(2.7.1.2)
где V – объем помещения, м3,
Т – время отражения звука, характеризует звукопоглощающую способность
внутренних ограждений в помещении, таблица 4.3 [7].
Результаты расчета представлены в таблице 2.7.1.1.
Таблица 2.7.1.1 – Октавные уровни звукового давления, создаваемые в
расчетной точке фэнкойлом
№
Модель
помещения фэнкойла
1
2
209
FVT02-06CT06
V, м3
3
80,64
4
0,5
216
210-213
303
304-311
94,05
55,78
82,38
54,60
1
0,5
0,5
0,5
FVT02-06CT06
FVT02-06CT02
FVT02-06CT06
FVT02-06CT04
А, м2
Т, с
Lw, дБ
φ
r, м
5
26,23
6
59
7
4
8
1,5
Lp,
дБ
9
67,6
15,33
18,18
26,85
17,79
59
45
59
55
2
4
4
4
1,5
1,5
1,5
1,5
64,7
53,7
67,6
63,7
Аналогично по формуле 2.7.1.1 определяют и А-взвешенный уровень
звукового давления в помещении.
В Европейском стандарте по шуму VDI 2081 приведена диаграмма для
определения разности между А-взвешенным уровнем звуковой мощности,
излучаемой агрегатом, и А-взвешенным уровнем звукового давления в
обслуживаемой зоне помещения (рисунок 2.7.1.1).
34
Рисунок 2.7.1.1 – Диаграмма для определения разности между уровнем
звуковой мощности и уровнем звукового давления
Диаграмма дополнена полем для определения эквивалентной площади
поглощающей поверхности в зависимости от объема помещения, его
назначения, поглощательной способности стен. Исходя из объема помещения
по диаграмме, в зависимости от назначения, находят величину эквивалентной
площади поглощающей поверхности.
Lp=Lw-DL
(2.7.1.3)
В таблице 2.7.1.2 представлены результаты расчета.
Таблица 2.7.1.2 – Уровень звукового давления в помещении от фэнкойла
№ пом
1
209
216
210-213
303
304-311
Lw, дБ
2
39
41
44
44
42
DL
3
9
8
9
8
7
Lp, дБ
4
30
33
35
36
35
Согласно [21] предельно допустимый уровень звукового давления в
жилых помещениях домов отдыха составляет 40 дБ с 7:00 до 23:00 и 30 дБ с
23:00 до 7:00. Согласно выполненным расчетам полученный уровень звукового
35
давления входит в предел допустимого звукового давления при эксплуатации
фэнкойла в дневной промежуток времени.
2.8 Расчет и подбор чиллера
В качестве традиционного источника холода используется холодильная
установка (чиллер).
Для подбора оборудования на основе построения диаграмм вычисляют
фактический расход холода Qx, [Вт], на охлаждение наружного воздуха в
поверхностном воздухоохладителе по формуле 2.8.1 [10].
(2.8.1)
Qx=0,278·1566,53·(65,2-36,5)=12498,7 [Вт]=12,5 [кВт]
Необходимая поддерживаемая температура жидкости 13,5 ⁰С.
Была подобрана холодильная установка BMCW 14 CS 14,4 кВт согласно
рассчитанным
параметрам
[11].
Технические
характеристики
чиллера
представлены в Приложении Д.
2.9 Гидравлический расчет трубопроводов системы холодоснабжения
фэнкойлов
Гидравлический
расчет
трубопроводов
системы
тепло-
и
холодоснабжения фэнкойлов выполняют с целью определения расчетного
циркуляционного давления для всех циркуляционных колец, выбора диаметра
трубопроводов, достаточных для пропуска заданного количества тепло и
холодоносителя,
при
действующем
циркуляционном
давлении
и
гидравлической увязке отдельных циркуляционных колец. Гидравлический
расчет в двухтрубных системах тепло и холодоснабжения фэнкойлов
выполняют для определяющего режима охлаждения с проверкой для режима
отопления.
Потери давления на участках определяют методом удельных линейных
потерь давления на трение по формуле:
Δр = R∙l + Z
36
(2.9.1)
где R – удельная линейная потеря давления на трение, Па/м;
l – длина участка, м;
Z – потери давления на местных сопротивлениях на участке, Па.
Значения R определяют либо по номограммам, либо по таблицам, либо
рассчитывают по формуле (2.9.2) для соответствующих труб и выбранного
тепло-холодоносителя:
(2.9.2)
где – коэффициент гидравлического трения;
d – внутренний диаметр трубопровода, м;
w – скорость движения тепло-холодоносителя, м/с;
– плотность тепло-холодоносителя, кг/м3.
Значение коэффициента гидравлического трения зависит от режима движения
жидкости в трубопроводах, определяемого значением критерия Рейнольдса:
(2.9.3)
где
- кинематическая вязкость жидкости, изменяющаяся в зависимости от
температуры и концентрации растворенного вещества для водных растворов,
м2/с.
Потери давления на местных сопротивлениях определяют по формуле:
Z = ∑ζ w2/2
(2.9.4)
где ∑ζ – сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке.
Гидравлическое сопротивление шаровых кранов, дисковых затворов,
обратных клапанов, сетчатых фильтров определяют по формуле:
Δp = (0,01G/ kv)2 ,
(2.9.5)
где G – расчетный расход тепло-холодоносителя на участке, где установлена
арматура, кг/ч;
37
kv – условная пропускная способность (коэффициент расхода), представленная
в таблицах технических данных арматуры, м3/ч.
Первым этапом гидравлического расчета является подготовка схемы
системы тепло-холодоснабжения фэнкойлов. Зная место расположения чилера
и фэнкойлов в помещении, составляют аксонометрическую схему системы
холодоснабжения фэнкойлов,. На схему системы тепло-холодоснабжения
наносят нагрузки по холоду (теплоте) каждого фэнкойла, которые равняются
расчетным нагрузкам по холоду (теплоте) на местные агрегаты помещений,
определенные на основе расчета и построения процессов на I-d- диаграмме.
Затем путем последовательного суммирования определяют нагрузки по холоду
(теплоте) на всех участках схемы, а также наносят длины участков. Общую
холодильную
(тепловую)
нагрузку
помещений
здания
определяют
последовательным суммированием нагрузок по холоду (теплоте) параллельных
участков системы.
После этого определяют расчетные расходы тепло-холодоносителя на
участках:
сpж(tж.к – tж.н)
(2.9.6)
где сpж – удельная теплоемкость жидкости, используемой в качестве теплохолодоносителя, кДж/(кг∙К);
tж.н , tж.к –
соответственно
начальная
и
конечная
температура
тепло-
холодоносителя, оС.
Определение диаметров трубопроводов по традиционной методике
производят тремя способами:
- ориентируясь на известный располагаемый перепад давлений, определенный
на основе напора, развиваемого предварительно выбранным насосом;
- на основе ориентировочного располагаемого перепада давления;
- ориентируясь на допустимую скорость движения жидкости в трубопроводах.
В данном проекте гидравлический расчет трубопроводов системы
холодоснабжения фэнкойлов выполнен в программе для расчета систем
38
отопления, охлаждения, теплоснабжения, колориферов и оборудования –
ПОТОК [22].
Результаты расчета приведены в Приложении Е.
2.10 Выводы
Во
второй
главе
диссертации
запроектирована
система
кондиционирования воздуха для жилой части административно-приемного
корпуса санатория-профилактория.
Был произведен расчет вредностей поступающих в помещение, расчет
воздухообмена.
удаляемого
–
Количество
1498
приточного
кг/ч.
В
воздуха
результате
составило
расчета
1567
кг/ч,
подобраны
воздухораспределители. Для подачи и удаления воздуха в жилых помещениях
используются диффузоры ДПУ-М, в помещении игровой для подачи воздуха
используется решетка 4АПН с камерой статического давления 3КСД. В
помещении холла и игровой для удаления воздуха используются решетки АДН
с камерой статического давления 1КСД.
Выполнен аэродинамический расчет основных и вспомогательных
помещений. На I-d диаграмме построены процессы изменения состояния
воздуха. Были побраны фэнкойлы с требуемыми характеристиками и
произведен расчет уровня звукового давления в помещениях в расчетных
точках. Произведен расчет холодильной машины (чиллера) с помощью
программы подбора вентиляционного оборудования РУСКЛИМАТ. Выполнен
гидравлический расчет трубопроводов системы холодоснабжения фэнкойлов.
39
3. Расчет нетрадиционных источников холода для системы
кондиционирования воздуха для жилой части административноприемного корпуса санатория-профилактория «Белый лебедь» в г.
Владивостоке
В качестве нетрадиционного источника холода выбрано ледохранилище.
Это решение позволит снизить неравномерности работы холодильного
оборудования и потребление электрической энергии в часы пиковых нагрузок.
3.1. Расчет годового расхода холода
Расчет годового расхода холода для СКВ жилой зоны, использующей
кондиционирование около 4 дней в неделю по 4 часа в сутки, выполнен
согласно [6]. Расход воздуха 1879,83 кг/ч.
Средняя энтальпия воздуха в помещении в теплый период Iср,т=47 кДж/кг,
энтальпия воздуха на выходе из воздухоохладителя в теплый период Iф,т=36,6
кДж/кг.
Годовой расход холода прямоточной СКВ, [кДж/г]:
Q=0,143пт Gп DJтМ3К3К4
(3.1.1)
Q=(0,143∙4∙4∙1879,83∙32,55∙137,7∙0,97∙0,65)/106= 12785 [МДж/г];
где n - число рабочих дней в неделе;
m - продолжительность смены, ч;
с - удельная теплоемкость воздуха, равная 1,005 кДж/кг°С;
К3 и К4 – коэффициенты для определения продолжительности периода
потребления теплоты или холода в сутках, К3=0,97 и К4=0,65;
Gп - расход приточного воздуха, кг/ч;
DJт = Jт - Jф,т
(3.1.2)
DJт = 66,05-36,6=32,55
Jт - энтальпия воздуха самого жаркого месяца, определяемая по формуле:
Jт =Jcp,т + Aэ,т K1K2
40
(3.1.3)
Jт =69+3,8∙0,925∙ (-0,84)= 66,05
где Jcp,т - средняя энтальпия самого жаркого месяца года, определяемая по
таблице 1 [6];
Aэ,т, - средняя амплитуда энтальпии, кДж/кг, самого жаркого месяца в году,
определяемая по таблице [6];
K1 - коэффициент, определяемый по таблице 2 [6] в зависимости от
продолжительности работы систем в течение суток;
K2 - коэффициент, определяемый по таблице 2 [6] в зависимости от времени,
приходящегося на середину суточного периода работы системы.
Jф,т
- энтальпия воздуха на выходе из форсуночной камеры или
воздухоохладителя в теплый период года;
M3 - длительность периода потребления холода за год, сут.:
M3=182,5·( D Jт/ D Jт,г)0,5
(3.1.4)
M3=182,5·( 32,55/ 51,67)0,5 = 144,85
где DJт – определяется по формуле:
DJт,г= Jт- Jг
(3.1.5)
DJт,г= 66,05-14,38=51,67
где Jг - среднегодовая энтальпия наружного воздуха:
Jг= Jср,г+0,5( Aэ,т+ Aэ,х) K1 K2
(3.1.6)
Jг= 17,1+0,5∙(3,8+3,2)∙0,925∙(-0,84)=14,38
где Jср,г - среднегодовая энтальпия, определяемая по таблице 1 [6];
Aэ, x - средняя амплитуда энтальпии, кДж/кг, самого холодного месяца в году,
определяемая по таблице 1 [6];
Число часов потребления холода за год определяется по формуле
N3=0,143·п·m·М3К3
(3.1.7)
N3=0,143∙4∙ 4∙144,85∙0,97=321,5 [ч]
Годовой расход холода для системы охлаждения воздуха составил 12784
МДж/г.
41
3.2. Расчет холодохранилища
Холодохранилище рассчитано по методике, разработанной в [5].
3.2.1 Расчет холодохранилища для кондиционирования жилой части
административно-приемного корпуса санатория-профилактория «Белый
лебедь» в г. Владивостоке
Задаемся коэффициентом эффективности теплоизоляции – η = 0,7.
Определяется годовой запас холода, кДж:
год
пол
год
общ
где
год
пол
год
общ
(3.2.1.1)
- годовой запас холода, кДж/год;
- полезно-использованный холод или годовое потребление холода системой
СКВ, кДж/год.
год
общ
кДж
Определяем требуемую массу аккумуляции льда, кг:
общ
(3.2.1.2)
спл
где спл – удельная теплота плавления льда, равная 330 кДж/кг;
[кг];
Исходя из требуемой массы аккумулированного льда mx, задаемся
размерами
и
конфигурацией
холодохранилища.
Толщина,
материал
теплоизоляции первоначально задаются без предварительного расчета.
Объем ледохранилища определяется как:
лед
н
лед
хр
где
лед
– требуемая масса льда, кг;
н
лед –
(3.2.1.3)
начальная плотность льда, 917 кг/м3.
Минимальный объем холодохранилища составил 60,4 м3 льда.
Подберем две конструкции холодохранилища.
Первый тип холодохранилища – ледяной бунт в форме усеченной
пирамиды. Размеры холодохранилища: нижнее основание шириной – 7 м,
42
длиной 9 м, верхнее основание шириной – 4 м, длиной 6 м, высота –1,5 м.
Итоговый объем холодохранилища 63,0 м3. Для теплоизоляции хранилища
используется напыляемый полиуретановый утеплитель полинор, толщиной 0,05
м, с коэффициентом теплопроводности 0,025 Вт/м⁰С. Принято, что под
ледохранилищем смонтирован трубчатый теплообменник, через который в
теплый период года пропускается водяная смесь с незамерзающей жидкостью.
Холодоноситель циркулирует по трубопроводам и поступает в охладитель
установки кондиционирования.
Второй тип холодохранилища – ледохранилище (теплоизолированное
помещение). В качестве помещения используется контейнер объемом 45 футов
типа High Cube Pallet Wide. Внешние размеры контейнера 13,716х2,500х2,896
м. Внутренние размеры контейнера 13,513х2,444х2,670 м. Теплоизоляция
ограждающих конструкций – изопинк 50х600х2400, плотностью 35кг/м3,
толщиной 150 мм. Внутри контейнера рядами расположены паллетные
фронтальные стеллажи 1500х2600х600, общее количество стеллажей в
хранилище 27 штук. На стеллажи устанавливаются контейнеры 740х650х600 со
льдом, общее количество контейнеров 216 штук.
Вода замораживается в пластиковых емкостях в холодный период года
естественным путем, при температуре наружного воздуха ниже минус 10 °С.
После чего контейнеры закрываются теплоизолированной крышкой и
устанавливаются на стеллажи. Лед сохраняется до лета. Принято, что в теплый
период года воздух с каркасно-панельной установки проходит через
холодохранилище по байпасному воздуховоду и поступает в жилую часть
санатория-профилактория.
Многократное
использование
пластиковых
контейнеров является экологически выгодным решением.
3.2.2 Расчет теплообменного аппарата для кондиционирования жилой
части
Для расчета теплообменника определяем расход жидкости, исходя из
уравнения теплового баланса:
43
·
ж
ж
п
(3.2.2.1)
о
Получаем необходимый расход жидкости Lж, кг/ч:
ж
· ж
п
(3.2.2.2)
о
где Qx – холодопроизводительность, [Вт];
сж – удельная теплоемкость воды при 10⁰С, равная 4,192 [кДж/кг⁰С];
tп=11⁰С; tо=7⁰С;
Lж=
Далее
определена
·
=9614,4 [кг/ч].
·
поверхность
теплообмена
F,
м2,
для
этого
воспользуемся уравнением теплопередачи:
(3.2.2.3)
где Q – холодопроизводительность, [Вт];
К - коэффициент теплопередачи, [Вт/м2·К], определяемый по формуле 3.2.2.4;
∆t – разность температур между средами, [К];
К
(3.2.2.4)
где R – сопротивление теплопередаче, [м2K/Вт], определяемое по формуле
3.2.2.5;
Конструкция покрытия: 1 – пескобетон: =0,7 Вт/м·К, δ=100 мм, 2 - песок
(влажность 10 %): =0,97 Вт/м·К, δ=50 мм, 3- стальные трубы, 4 – пленка
полиэтиленовая 0,1 мм, 5 – грунт (рисунок 3.2.2.1).
Рисунок 3.2.2.1 – Разрез покрытия
Определяем сопротивление теплопередаче R, м2K/Вт по формуле:
(3.2.2.5)
44
где α - коэффициент теплоотдачи от среды, [Вт/м2К];
δ – толщина слоя, [м];
- коэффициент теплопроводности, [Вт/мК];
Рисунок 3.2.2.2 – Разрез дорожного покрытия. α1=∞
Скорость движения среды внутри труб ᾠ, м/с, определяется из уравнения:
(3.2.2.6)
· жс
где Fж.с. - площадь живого сечения трубы, [м2];
V - объемный часовой расход охлаждаемой среды, м3/ч:
ж
(3.2.2.7)
где Lж – расход жидкости, кг/ч;
-
плотность
среды, принимаемая
при
средней
температуре tср
в
теплообменнике, кг/м3;
[м3/ч];
При нормируемой скорости движения охлаждаемой среды в трубе
теплообменника (ᾠ=0,5–1,5 м/с) и с учетом (3.2.2.6) рассчитывается площадь
живого сечения для её прохода:
жс
жс
·
·
(3.2.2.8)
=0,0026 [м2]
Следовательно, минимальный диаметр d, м, для трубы определяется по
формуле:
жс
П
45
(3.2.2.9)
=0,056 м;
Для больших труб приняли условный диаметр dy=76, для малых dy=57.
Согласно формуле 3.2.2.6 определяем расчетную скорость движения
охлаждаемой среды в теплообменнике:
м/с;
Определяем гидродинамический режим движения охлаждаемой среды в
трубах по числу Рейнольдса:
(3.2.2.10)
где ѵ – кинематический коэффициент вязкости при средней температуре среды
[м2/с];
При
развитом
турбулентном
режиме
движения
(Reж1>10000)
коэффициент теплоотдачи от холодной среды к внутренней поверхности трубы
определяется из безразмерного уравнения теплоотдачи:
(3.2.2.11)
где Nu - число Нуссельта, равное:
(3.2.2.12)
Отсюда:
(3.2.2.13)
где α2 – коэффициент теплоотдачи от холодной среды к внутренней
поверхности трубы, [Вт/м2К];
- коэффициент теплопроводности холодной среды, [Вт/мК].
Число подобия Прандтля находим по формуле:
(3.2.2.14)
где а - коэффициент температуропроводности холодной среды, м2/с;
Pr=0,000001306/0,000000137=9,53
Re=0,98·0,057/0,000001306=42771,8
46
При турбулентном режиме движения охлаждаемой среды интенсивность
теплоотдачи к ней от внешней поверхности трубы определяется безразмерным
уравнением подобия вида:
(3.2.2.15)
=293,6
Откуда коэффициент теплоотдачи α2:
α2=293,6·0,574/0,057=2956,6 [Вт/м2К]
Определяем сопротивление теплопередаче R, м2K/Вт по формуле 3.2.2.5:
R=(1/∞)+(0,01/0,7)+(0,05/0,97)+(1/1193)=0,06 [мК/Вт];
Коэффициент теплопередачи (формула 3.2.2.4):
K=1/0,06=16,7 [Вт/м2К]
Поверхность теплообмена F, м2, (формула 3.2.2.3):
F=12498,7/(16,7·(286,95-273))=53,7 м2;
Поверхность теплообмена F с запасом 5%: 56м2 (рисунок 3.2.2.3). Общая
необходимая длина труб
– 374 м; шаг труб – 0,1 м. Определяем потери
давления в теплообменнике (Таблица 3.2.2.1):
Рисунок 3.2.2.3 – Схема теплообменного аппарата
Таблица 3.2.2.1 – Потери давления теплообменного аппарата
47
№ уч
1
0-1
2-3
1-2
3-0'
Q
Вт
2
12499
245
6250
12499
Потери
Dвн
мм
3
70
50
70
70
λ/d
5
0,4
0,55
0,4
0,4
lрасч.
м
4
6,9
6,7
8,8
8,1
давления
в
l·λ/d
6
2,76
3,6575
3,52
3,22
Ʃƺ
7
3,4
4,5
93
4,6
теплообменнике
ƺпр
8
6,2
8,2
132,5
7,8
Pд
Па
9
2,9
0,01
0,7
2,9
составили
Pуч
Па
10
17,9
0,1
96,0
22,7
136,6
G
кг/ч
11
1075
29
537
1075
Па,
в
воздухоохладителе 2716 Па, общие потери давления составили 2852,6 Па.
Для второго типа холодохранилища (контейнер со льдом) подобран
теплообменник
VBR
100-50-3
Water
Heating
Bat
[12].
Технические
характеристики теплообменника приведены в Приложении Ж.
По рассчитанным данным был подобран насос Grundfos ТР 40-30/4 A-FA-BQQE-98896273 [13]. Технические характеристики насоса представлены в
Приложении З.
3.2.3 Расчет холодохранилища для кондиционирования административноприемного корпуса санатория-профилактория «Белый лебедь» в г.
Владивостоке
Для определения годового запаса холода для кондиционирования воздуха
административно-приемного корпуса санатория-профилактория необходимо
сложить имеющиеся нагрузки на охлаждение жилой части, столовой и кафе
(3.2.3.1).
лед общ
где
лед к
лед ж
лед ж
ч
лед к
лед ст
(3.2.3.1)
ч - требуемая масса льда для кондиционирования жилой части, кг;
- требуемая масса льда для кондиционирования кафе, кг;
лед ст
- требуемая масса льда для кондиционирования столовой, кг.
Требуемая масса аккумуляции льда для кондиционирования жилой части
составляет 55345,2 кг; для кафе – 27754,1 кг; для столовой 166915,8 кг.
лед общ
кг
Объем холодохранилища определяем по формуле (3.2.1.3).
48
м3
р
Минимальный объем холодохранилища составил 272,6 м3.
Размеры снегохранилища: нижнее основание шириной – 13 м, длиной 16
м, верхнее основание шириной – 8 м, длиной 12 м, высота –1,85 м. Итоговый
объем снегохранилища 274,6 м3. Для теплоизоляции хранилища используется
напыляемый полиуретановый утеплитель полинор, толщиной 0,05 м, с
коэффициентом теплопроводности 0,025 Вт/м⁰С. Под снегохранилищем
смонтирован трубчатый теплообменник, через который в теплый период года
пропускается водяная смесь с незамерзающей жидкостью. Холодоноситель
циркулирует по трубопроводам и поступает в охладитель установки
кондиционирования.
3.2.4 Расчет теплообменного аппарата для кондиционирования
административно-приемного корпуса санатория-профилактория
По формуле (3.2.2.2) определяем расход жидкости, необходимый для
всего корпуса, исходя из уравнения теплового баланса (3.2.2.1):
Lж=
·
=33 422,2 [кг/ч]
·
Определим поверхность теплообмена F, м2, для этого воспользуемся
уравнением теплопередачи (3.2.2.3). Конструкцию покрытия примем такую же,
как в варианте холодохранилища для жилой части.
= 33,43 [м3/ч];
Определим площадь живого сечения трубы теплообменника для прохода
охлаждаемой среды (3.2.2.8)
жс
=0,0093 [м2];
Минимальный диаметр d, м, для трубы (3.2.2.9):
=0,11 м;
Для больших труб приняли условный диаметр dy=165, для малых dy=114.
49
Согласно формуле 3.2.2.6 определяем расчетную скорость движения
охлаждаемой среды в теплообменнике:
м/с;
Определяем гидродинамический режим движения охлаждаемой среды в
трубах по числу Рейнольдса. Число подобия Прандтля находим по формуле
(3.2.2.14):
Pr=0,000001306/0,000000137=9,53;
Re=0,98·1,14/0,000001306=855436;
Поскольку
турбулентном
Reж1>10000,
режиме
режим
движения
движения
–
охлаждаемой
турбулентный.
среды
При
интенсивность
теплоотдачи к ней от внешней поверхности трубы определяется безразмерным
уравнением подобия вида (3.2.2.15):
=3224
Откуда коэффициент теплоотдачи α2:
α2=3224·0,574/0,114=16233 [Вт/м2К]
Определяем сопротивление теплопередаче R, м2K/Вт по формуле 3.2.2.5:
R=(1/∞)+(0,01/0,7)+(0,05/0,97)+(1/1193)=0,06 [мК/Вт];
Коэффициент теплопередачи (формула 3.2.2.4):
K=1/0,06=16,7 [Вт/м2К]
Поверхность теплообмена F, м2, (формула 3.2.2.3):
/(16,7·(286,95-273))=668,5 м2;
F=
Поверхность теплообмена F с запасом 5%: 702м2 (рисунок 3.2.4.1). Общая
необходимая длина труб
– 832 м; шаг труб – 0,15 м. Определяем потери
давления в теплообменнике (таблица 3.2.4.1):
50
Рисунок 3.2.4.1 – Схема теплообменного аппарата
Таблица 3.2.4.1 – Потери давления теплообменного аппарата
№ уч
1
0-1
2-3
1-2
3-0'
Q
Вт
2
155748
2553
77874
155748
Потери
Dвн
мм
3
150
100
150
150
/d
5
0,4
0,55
0,4
0,4
lрасч.
м
4
12,9
12,7
15,8
15,7
давления
в
l· /d
6
5,16
6,9575
6,32
6,26
Ʃƺ
7
3,1
4,5
132
4,6
теплообменнике
ƺпр
8
8,3
11,5
138,3
10,9
Pд
Па
9
450,0
0,99
112,51
450,0
составили
Pуч
Па
10
3717,0
11,3
15562,4
4887,0
24177,7
G
кг/ч
11
13394
362
6697
13394
Па,
в
воздухоохладителе 33847 Па, общие потери давления составили 61024,7 Па.
По рассчитанным данным был подобран насос Grundfos NBE 50-200/219
A-F2-A-E-BAQE [13]. Технические характеристики насоса представлены в
Приложении И.
3.3 Выводы
В третьей главе диссертации произведен расчет нетрадиционных
источников
холода
для
системы
кондиционирования
жилой
части
административно-приемного корпуса санатория профилактория.
Выполнен расчет годового расхода холода, который составил 12 785
МДж/год. По расходу холода произведен расчет холодохранилищ двух типов
(ледяной бунт и контейнер со льдом). Ледяной бунт представляет собой
холодохранилище в виде усеченной пирамиды. Размеры нижнего основания
51
7х9 м, верхнего – 4х6 м. Сверху холодохранилище теплоизолировано
папыляемым полиуретановым утеплителем – полинор. Для холодохранилища
второго типа используется 45 футовый контейнер. Контейнер сверху
теплоизолирован изопинком. Лед хранится в пластиковых контейнерах,
которые
устанавливаются
на
паллетные
фронтальные
стеллажи.
Для
холодохранилищ рассчитаны теплообменные аппараты, подобран насос
Grundfos TP 40-30/4 A-F-A-BQQE-98896273.
Произведен
расчет
административно-приемного
холодохранилища
корпуса
типа
ледяной
бунт
санатория-профилактория.
для
Объем
холодохранилища составил 274,6 м3. Для данного холодохранилища рассчитан
теплообменный аппарат.
52
4. Технико-экономический анализ систем кондиционирования воздуха
Варианты
систем
охлаждения
воздуха
выбирались
из
условий
обеспечения комфортных условий в помещениях.
Для технико-экономического сравнения были приняты следующие
варианты систем охлаждения помещений:
1.
Система чиллер-фэнкойл. В помещениях
установлены
фэнкойлы.
Охлаждение жидкого холодоносителя происходит в чиллере.
2.
Система с льдохранилищем. В помещениях установлены фэнкойлы.
Охлаждение жидкого холодоносителя происходит в холодохранилище с
аккумулированным льдом.
4.1. Расчет капиталовложений для кондиционирования жилой части
административно-приемного корпуса санатория-профилактория «Белый
лебедь» в г. Владивостоке для СКВ с использованием чиллера
Капиталовложения для системы охлаждения с традиционным источником
холода состоят из стоимости оборудования, его монтажа и своевременного
обслуживания.
Для
достижения
оптимальных
административно-приемного
корпуса
параметров
воздуха жилой
санатория-профилактория
части
были
рассчитаны и подобраны: холодильная установка BMCW 14 CS 14,4 кВт,
фэнкойлы Daikin FVT02-06CT06, FVT02-06CT02, FVT02-06CT04. Стоимость
оборудования приведена в таблице 5.1.1.
Таблица 4.1 – Стоимость основного оборудования для системы
кондиционирования воздуха чиллер – фэнкойл
Стоимость материалов
Наименование
Кол-во, шт
1
2
Холодильная установка BMCW 14 CS 14,4 кВт 1
Фэнкойл Daikin FVT02-06CT02
4
Фэнкойл Daikin FVT02-06CT04
8
53
Цена, руб.
3
516 460
35 890
42 810
Сумма, руб
4
516 460
143 560
342 480
Продолжение таблицы 4.1
1
Фэнкойл Daikin FVT02-06CT06
2
3
55 390
Итого
3
4
166 170
1 168 670
Стоимость наладки и монтажа системы кондиционирования зависит от
сложности объекта и используемого оборудования. Примем, что на данные
работы приходится 30% от стоимости оборудования.
Сложив все затраты, мы получили капиталовложения данного варианта,
которые составили 1 519 271 рублей.
4.2 Расчет капиталовложений для системы кондиционирования воздуха с
использованием холодохранилища
Капиталовложения являются рентабельными, когда общая прибыль
превышает инвестиционные вложения. При этом существенным является
соотношение капитальных и эксплуатационных затрат. Первые из них на
стадии
проектирования
определяются
стоимостью
применяемого
оборудования, а также объемами строительно-монтажных и пусконаладочных
работ. Вторые связаны с режимами эксплуатации, необходимыми расходными
материалами, энергопотреблением, а также трудозатратами на техническое
обслуживание и ремонт.
Капиталовложения для СКВ со ледохранилищем состоят из стоимости:
- насосного оборудования;
- теплоизоляции;
- теплообменника;
- строительно-монтажных работ.
4.2.1 Расчет капиталовложений для кондиционирования жилой части
административно-приемного корпуса санатория-профилактория «Белый
лебедь» в г. Владивостоке для СКВ с использованием холодохранилища
Ориентировочная стоимость [14] и количество материала для первого
типа холодохранилища – ледяной бунт, указаны в таблице 4.2.1.1.
54
Таблица 4.2.1.1 – Затраты на основное оборудование и материалы для
холодохранилища – ледяной бунт
Стоимость материалов
Ед. изм
Наименование
Кол-во
1
2
3
Насос Grundfos TP 40-30/4 A-F-A-BQQE –
шт
1
98896273
м2
Полинор δ=0,05
64
м3
Песок
3,25
Пескобетон, 50 кг
260
меш
Пленка
65
м2
Стальная труба d50
342
м
Стальная труба d70
32
м
Цена, руб
4
Сумма, руб
5
40 312
40 312
490
650
400
21
110
150
Итого
31 360
2 123
104 000
1 365
37 620
4 800
443 160
Капиталовложения для СКВ с аккумуляцией льда для холодохранилища
типа ледяной бунт, с учетом стоимости монтажа и наладки, составили 576 108
рублей.
Ориентировочная стоимость [14] и количество материала для второго
типа холодохранилища – теплоизолированное помещение, указаны в таблице
4.2.1.2
Таблица 4.2.1.2 – Затраты на основное оборудование и материалы для
холодохранилища – теплоизолированное помещение
Стоимость материалов
Наименование
Кол-во
1
Теплообменник VBR 100-50-3 Water Heating Bat
Насос Grundfos TP 40-30/4 A-F-A-BQQE – 98896273
Контейнер High Cube Pallet Wide, 45 футов
Паллетные фронтальные стеллажи 1500х2600х600
Пластиковые контейнеры 740х650х600
Изопинк 50х600х2400, =35 кг/м3
Корабельная доска
2
1
1
1
27
216
267
129
Ед.
изм.
3
шт
шт
шт
шт
шт
шт
м2
Цена,
руб
4
67 634
40 312
287 661
7500
2200
338
260
Итого
Сумма, руб
5
67 634
40 312
287 661
202 500
475 200
90 246
33 540
1 197 093
Капиталовложения для СКВ с аккумуляцией льда, с учетом стоимости
монтажа и наладки, составили 1 556 221 рублей.
55
4.2.2 Расчет капиталовложений для кондиционирования
административно-приемного корпуса санатория-профилактория «Белый
лебедь» в г. Владивостоке для СКВ с использованием холодохранилища
Ориентировочная
стоимость
[14]
и
количество
материала
для
холодохранилища – ледяной бунт, указаны в таблице 4.2.2.1.
Таблица 4.2.2.1 – Затраты на основное оборудование и материалы для
холодохранилища – ледяной бунт
Стоимость материалов
Наименование
Кол-во
1
Grundfos NBE 50-200/219 A-F2-A-E-BAQE
Полинор δ=0,05
Песок
Пескобетон, 50 кг
Пленка
Стальная труба d110
Стальная труба d160
2
1
187
10,4
840
210
772
60
Ед.
изм
3
шт
м2
м3
меш
м2
м
м
Цена, руб Сумма, руб
4
271 336
490
650
400
21
183
200
Итого
5
271 336
91 630
6 760
336 000
4 410
141 276
12 000
863 412
Капиталовложения для СКВ с аккумуляцией льда для холодохранилища
типа ледяной бунт, с учетом стоимости монтажа и наладки, составили
1 122 435,6 рублей.
4.3 Расчет технико-экономических показателей
Технико-экономические сравнение систем охлаждения было произведено
согласно [15, 16, 17].
Ежегодные эксплуатационные затраты, Эi, руб./год:
Эi=Эа+Эо+ЭТ
где Эа – амортизационные отчисления, руб./год;
Эо – затраты на ремонт и обслуживание технических средств, руб./год;
ЭТ – затраты на потребление энергоресурсов, руб./год;
Амортизационные отчисления:
56
(4.3.1)
Эа=Косн/Тосн
(4.3.2)
где Косн – стоимость основного оборудования,
Тосн – срок службы основного оборудования, в расчете принят 10 лет.
Затраты на ремонт и обслуживание технических средств
Эо=0,01·(Но·Косн)
(4.3.3)
где Но – норма годовых затрат на ремонт оборудования, %. На стадии техникоэкономического обоснования Но принимается от 2 до 3 %, для расчетов принято
2,5 %.
Дисконтированная
(приведённая,
текущая)
стоимость
—
оценка
стоимости (текущий денежный эквивалент) будущего потока платежей исходя
из различной стоимости денег, полученных в разные моменты времени
(концепция временной ценности денег). Денежная сумма, полученная сегодня,
обычно имеет более высокую стоимость, чем та же сумма, полученная в
будущем. Это связано с тем, что деньги, полученные сегодня, могут принести в
будущем доход после их инвестирования.
Дисконтированные затраты, при условии постоянства текущих издержек
по годам расчётного периода:
ДЗi=Кi+Эпрi
(4.3.4)
где Эпрi – приведенные эксплуатационные затраты, т. руб. (эксплуатационные
затраты в сравниваемых вариантах приняты без учета их изменения по
вариантам за счет налогов на имущество и на прибыль):
Эпрi=∑ Эi(1+РД)Т-1
(4.3.5)
где РД – средний темп увеличения ежегодных затрат, принят 10%;
Т – расчетный срок, лет.
Простой срок окупаемости, лет:
К
(4.3.6)
Э
где К – инвестиции в проект, руб;
Э – ежегодные эксплуатационные издержки, руб./год.
57
При
расчете
эксплуатационных
затрат
стоимость
электроэнергии
принималась согласно тарифов на май 2018 г. 1кВт/ч – 3,54 руб.
В таблице 4.3.1 представлены технико-экономические показатели систем
охлаждения помещений.
Таблица 4.3.1 - Технико-экономические показатели систем охлаждения
помещений
№
Наименование
ед.изм
1
2
3
Капиталовложения
Основное
1
руб
оборудование
2
ВСЕГО
руб
Эксплуатационные затраты
Затраты на ремонт и
3
руб/год
обслуживание
Амортизационные
4
руб/год
начисления
Затраты
на
5
руб/год
электроэнергию
6
ВСЕГО
руб/год
Дисконтированные затраты
Приведенные
7
эксплуатационные
руб
затраты на 10 лет
Дисконтированные
8
руб
затраты на 10 лет
Срок
окупаемости
9
лет
проекта
Капиталовложения,
чиллерфэнкойл
4
ледяной бунт
контейнер
5
6
1 168 670
443 160
1 197 093
Косн
1 519 271
576 108
1 556 221
К
29 216,8
11 079
29 927,3
Эо
116 867
44 316
119 709,3
Эа
95 570,1
15 292,8
29 056,3
Эт
241 653,8
70 687,8
178 692,9
Э
569 807,1
166 678,1
421 348,6
Эпр
2 089 078,1
742 786,1
1 977 569,6
ДЗ
6,3
-
8,7
Тд
эксплуатационные
затраты,
дисконтированные
затраты за 10 лет службы для сравниваемых вариантов систем охлаждения
помещения приведены на диаграммах 4.3.1, 4.3.2 и 4.3.3.
58
Капиталовложения
1600000
1400000
1519271
1556221
1200000
1000000
800000
600000
576108
400000
200000
0
Чиллер-фэнкойл
Ледяной бунт
Контейнер
Диаграмма 4.3.1 - Капиталовложения, руб.
Капиталовложения для СКВ с использованием традиционной системы
чиллер-фэнкойл на 164% больше, чем для системы кондиционирования воздуха
- ледяной бунт, но на 2,4% меньше, чем для системы – контейнер со льдом.
Эксплуатационные затраты на первый год
250000,00
241653,81
200000,00
178692,95
150000,00
100000,00
70687,80
50000,00
0,00
Чиллер-фэнкойл
Ледяной бунт
Контейнер
Диаграмма 4.3.2 - Эксплуатационные затраты за первый год работы систем,
руб.
Эксплуатационные затраты за первый год работы для системы
кондиционирования воздуха – ледяной бунт являются наименьшими по
59
сравнению с традиционной системой (на 71%) и системой – контейнер со
льдом (на 60%).
Дисконтированные затраты за 10 лет
2500000,00
2000000,00
1500000,00
2089078,04
1977569,617
1000000,00
500000,00
742786,1348
0,00
Чиллер-фэнкойл
Ледяной бунт
Контейнер
Диаграмма 4.3.2 - Дисконтированные затраты за 10 лет эксплуатации систем,
руб.
Дисконтированные затраты за 10 лет эксплуатации систем являются
наименьшими для СКВ с использованием аккумуляции естественного холода
типа ледяной бунт.
4.4 Выводы
На основании произведенных технико-экономических расчетов можно
сделать
вывод
о
предпочтительном
использовании
системы
кондиционирования воздуха с сезонным аккумулятором естественного холода
типа ледяной бунт в качестве СКВ.
60
5 Экспериментальное определение коэффициентов теплоотдачи от
охлаждаемого воздуха к поверхности льда
При прохождении воздуха через холодохранилище происходит прямой
контакт
воздуха
со
льдом.
По
мере
прохождения
воздуха
через
холодохранилище с ним происходят процессы тепло- и влагообмена,
охлаждаясь, он отдает свою теплоту льду, который переходит в жидкую фазу –
талую воду.
На поверхности льда при контакте с теплым воздухом образуется тонкий
слой воды, поэтому теплообмен с воздухом происходит на границе воздух-вода.
Обычно предполагают, что тонкий слой воздуха на поверхности воды
оказывается полностью насыщенным водяными парами, а его температура
равна температуре воды. Состояние воздуха в этом слое можно определить по
температуре воды, считая его относительную влажность φ, равной 100 %. При
таком предположении процесс тепло- и влагообмена между воздухом и водой
можно рассматривать как процесс смешения основного потока воздуха с
насыщенным воздухом в тонком слое, контактирующем с водой (Рисунок 5.1).
Рисунок 5.1 – Процесс охлаждения воздуха при соприкосновении со льдом
В зависимости от начальных параметров состояния воздуха, может быть
несколько характерных процессов изменения термодинамических параметров
воздуха (рисунок 5.2).
61
Рисунок 5.2 – I-d диаграмма характерных процессов тепло- и влагообмена
воздуха с водяной пленкой на поверхности льда при различных начальных
состояниях воздуха
Процесс В3-А идет при постоянном влагосодержании d = 3,8 г/кг. Воздух
не осушается и не увлажняется, изменяется только его температура (сухое
охлаждение).
Точка В4 характеризует состояние теплого, сухого воздуха с d < 3,8 г/кг.
При соприкосновении потока воздуха с пленкой воды на поверхности льда
происходит охлаждение и увлажнение воздуха. Тепло воздуха идет на нагрев и
испарение талой воды.
В идеальном случае воздух, поступающий в холодохранилище, может
охладиться до t = 0 оС. Фактически процесс охлаждения воздуха заканчивается
на
температуре
холодохранилища,
выше
0
зависят
о
Параметры
от
интенсивности
С.
воздуха,
уходящего
теплообмена,
из
площади
соприкосновения со льдом или снегом и расхода воздуха.
В
льдохранилище
параметры
влажного
воздуха
определяются
температурой водяной пленки, которая в свою очередь равна температуре
плавления пресного льда – 0 оС. При этом влагосодержание насыщенного
воздуха равно 3,8 г/кг, а его теплоемкость 1,0118 кДж/(кг·К).
Согласно [5], коэффициенты влагоперехода и теплоотдачи связаны между
собой соотношением Льюиса [23]:
62
α
с
(5.1)
где с - теплоёмкость воздуха, кДж/(кг·К);
d
– коэффициент влагоперехода, кг/(с·м2);
α – коэффициент теплоотдачи Вт/(м2·К).
Для определения численных значений коэффициентов теплоотдачи и
влагоперехода был проведен физический эксперимент.
5.1 Цели и содержание эксперимента
Проведен эксперимент, целью которого являлось уточнение значения
коэффициента теплоотдачи на границе поверхность льда – воздушный поток.
Эксперимент проведенный ранее в [6] происходил в условиях неравномерного
воздушного
потока.
В
экспериментальной
установке
были
заменены
воздухораспределители, что обеспечило большую скоростную равномерность
воздушного потока.
Физический эксперимент по исследованию процесса теплообмена при
контакте потока воздуха со льдом проводился в закрытой лаборатории при
температуре воздуха внутри t1=22,5°С и 24,4°С, относительной влажности γ1 =
18,1% и 18,4% соответственно (эксперимент проводился в 2 дня).
Физический эксперимент по исследованию процесса теплообмена при
контакте потока воздуха со снегом проводился в закрытой лаборатории при
температуре воздуха внутри t1=25,2°С и 25,3°С, относительной влажности
γ1=21,7% и 18,9% соответственно (эксперимент проводился в 2 дня).
Эксперимент проводился в следующем порядке. В закрытый стеклянный
короб помещался контейнер со льдом. Воздух нагнетался с помощью
вентилятора. Изменяя начальную температуру воздуха с помощью калорифера
в диапазоне 25-35 °С и расход воздуха заслонкой на выходе из стеклянного
короба в точке снимались параметры: температура воздуха на выходе t2 и
относительная влажность на выходе γ2.
Для каждого расхода воздуха и температуры на входе количество
проводимых измерений составило 4.
63
5.2 Описание экспериментальной установки
Экспериментальная установка, представленная на рисунках 5.2.1, 5.2.2,
состоит из стеклянного короба размерами 880х285х480 мм, обшитого
теплоизоляционными листами ПСБС, толщиной 50 мм. Внутри контейнера
установлены два воздухораспределителя, обтянутых тканью, на входе и выходе,
конструкция которых позволяет равномерно распределять воздух в установке
(рисунок 5.2.3) и контейнер размерами 656х173х70 мм со льдом (снегом),
имеющем температуру на поверхности льда 0 ºС.
Рисунок 5.2.1 – Схема экспериментальной установки
Рисунок 5.2.2 – Общий вид экспериментальной установки (фронтальная
теплоизолированная панель снята со стеклянного контейнера)
64
Рисунок 5.2.3 – Общий вид водухораспеределителя
Для подачи воздуха установлен центробежный вентилятор ВК-100Б,
заслонка для регулирования расхода потока воздуха. Для нагрева подающего
воздуха из соображений приведения установки к реальным температурным
параметрам наружного воздуха в теплый период года установлен калорифер
фирмы KORF ELK 100/1.5 (рисунок 5.2.4). Так же от заслонки до короба
установлен гофрированный круглый воздуховод.
Рисунок 5.2.4 – Калорифер KORF ELK 100/1.5
Работа
Установлен
температуры
вентилятора
датчик
и
калорифера
температуры
нагрева
после
калорифера.
65
регулируется
вентилятора,
Управление
автоматически.
пульт
работой
установки
установки
осуществляется через шкаф автоматики фирмы KORF CHUT 9-11 (рисунок
5.2.5).
Рисунок 5.2.5 - Шкаф автоматики KORF CHUT 9-11
Для замеров параметров наружного и выходящего из установки воздуха
использовался термогигрометр ИВТМ-7 М (рис. 5.2.6) и подключенный к нему
преобразователь ИПВТ – 03, предназначенный для измерения относительной
влажности и температуры в замкнутых объемах (рис. 5.2.7).
Рисунок 5.2.6 - Термогигрометр ИВТМ-7 М
Термогигрометр предназначен для непрерывного (круглосуточного)
измерения и регистрации относительной влажности и температуры воздуха.
66
Рисунок 5.2.7 - Преобразователь ИПВТ – 03
Преобразователь ИПВТ-03-06-3В-М16-500 предназначен для измерения
относительной влажности и температуры в замкнутых объемах.
Для определения скорости воздушного потока используется цифровой
термоанемометр AV9201 (рис. 5.1.8).
Рисунок 5.1.8 - Термоанемометр AV9201
5.3 Анализ результатов эксперимента
Экспериментальные данные приведены в приложении К.
Скорость воздушного потока в стеклянном контейнере определена
следующим образом:
(5.3.1)
где D – внутренний диаметр воздуховода в точке замера скорости воздуха, м;
– скорость воздуха на выходе из стеклянного контейнера, м/с;
– площадь свободного сечения стеклянного контейнера, через которое
продувался воздух, м².
67
Коэффициент теплоотдачи от воздушного потока к поверхности льда α:
с
ы
л
о
н
ы
к
где с - теплоёмкость воздуха, кДж/(кг·К);
,
(5.3.2)
- плотность воздуха, кг/м³;
ы
– температура воздушного потока на выходе из стеклянного контейнера, ºС;
температура льда, принята 0ºС;
стеклянный контейнер, ºС;
о
н
л
–
– температура воздушного потока на входе в
– средняя температура воздушного потока
внутри стеклянного контейнера, ºС:
н
ы
о
,
(5.3.3)
Для каждого опыта вычислялось среднее арифметическое значение
параметра оптимизации:
,
(5.3.4)
где n – количество параллельных опытов.
Для каждого опыта определялась дисперсия
:
,
Проверялась гипотеза однородности дисперсий
(5.3.5)
опытов, используя
критерий Кохрена:
,
(5.3.6)
где N – число опытов.
Дисперсии однородны, так как значение критерия Кохрена составило
0,101, что меньше значения критерия Кохрена равного 0,138, соответствующего
5% уровню значимости [74].
Определены числа Рейнольдса и Нуссельта:
к
(5.3.7)
(5.3.8)
где l - длина контакта воздушного потока со льдом - 0,654 м;
ν – кинематическая вязкость воздуха, Па·с:
68
н
,
н
где
(5.3.9)
– динамическая вязкость воздуха при 0ºС, Па·с, табл. 1 - 6 [25];
С –постоянная, зависящая от рода газа, табл. 1- 6 [25];
– теплопроводность воздуха, Вт/(м·К), [4]:
н
н
н
н
н
н
Значения
чисел
(5.3.10)
н
Рейнольдса
и
Нуссельта,
рассчитанные
по
экспериментальным данным, приведены в таблице 5.3.1, 5.3.2.
Таблица 5.3.1 – Значения чисел Рейнольдса и Нуссельта льда при температуре
воздуха в лаборатории +22,5 ⁰С
Номер
опыта
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
2
262,78
139,85
53,27
180,53
75,73
81,06
132,34
172,99
57,23
235,82
122,54
52,50
158,79
54,41
51,32
86,95
147,15
34,38
212,73
100,88
,
Вт/(м·К)
3
0,026017
0,025856
0,025804
0,026049
0,025892
0,025704
0,026070
0,025820
0,025712
0,026016
0,025847
0,025729
0,026058
0,025971
0,025769
0,026095
0,025820
0,025818
0,026010
0,025852
ν, Па·с
4
0,00001835675
0,00001825999
0,00001822905
0,00001837570
0,00001828198
0,00001816887
0,00001838814
0,00001823857
0,00001817424
0,00001835615
0,00001825463
0,00001818437
0,00001838103
0,00001832888
0,00001820821
0,00001840293
0,00001823857
0,00001823738
0,00001835260
0,00001825761
Vк,
м/с
5
0,47
0,33
0,19
0,46
0,33
0,14
0,46
0,28
0,14
0,42
0,28
0,09
0,42
0,28
0,09
0,42
0,24
0,09
0,37
0,24
69
Nu
Re
6
6625,82
3548,22
1354,26
4546,35
1918,59
2068,74
3329,98
4395,10
1459,99
5946,19
3110,01
1338,59
3997,61
1374,37
1306,51
2185,91
3738,69
873,58
5365,20
2559,80
7
16738,72
11824,67
6768,42
16592,33
11680,66
4962,54
16581,11
10017,24
5026,35
14994,24
10138,40
3392,53
14909,40
10097,34
3388,08
14956,13
8521,16
3382,67
13381,08
8447,29
lnNu
8
8,80
8,17
7,21
8,42
7,56
7,63
8,11
8,39
7,29
8,69
8,04
7,20
8,29
7,23
7,18
7,69
8,23
6,77
8,59
7,85
lnRe
9
9,73
9,38
8,82
9,72
9,37
8,51
9,72
9,21
8,52
9,62
9,22
8,13
9,61
9,22
8,13
9,61
9,05
8,13
9,50
9,04
Окончание таблицы 5.3.1
1
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
2
21,67
145,07
64,97
28,85
81,05
109,67
18,56
190,11
76,61
11,15
3
0,025842
0,026052
0,025916
0,025763
0,026085
0,025853
0,025801
0,025998
0,025872
0,025827
4
0,00001825166
0,00001837748
0,00001829623
0,00001820464
0,00001839702
0,00001825820
0,00001822727
0,00001834548
0,00001827009
0,00001824274
5
0,09
0,38
0,24
0,05
0,38
0,19
0,05
0,33
0,19
0,05
6
550,20
3652,82
1644,44
734,70
2038,42
2782,94
471,89
4796,88
1942,40
283,12
7
3380,02
13427,51
8559,15
1824,71
13413,25
6757,62
1822,45
11704,90
6753,22
1755,87
8
6,31
8,20
7,41
6,60
7,62
7,93
6,16
8,48
7,57
5,65
9
8,13
9,51
9,05
7,51
9,50
8,82
7,51
9,37
8,82
7,47
Таблица 5.3.2 – Значения чисел Рейнольдса и Нуссельта снега при температуре
воздуха в лаборатории +25,2 ⁰С
Номер
опыта
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
2
242,51
153,86
72,87
142,50
107,32
76,38
88,06
198,96
47,26
282,62
137,22
53,69
172,83
103,05
53,69
102,66
161,77
34,97
253,37
115,50
25,07
158,87
89,73
,
Вт/(м·К)
3
0,026060
0,025809
0,025771
0,026146
0,025884
0,025796
0,026222
0,025744
0,025871
0,025912
0,025799
0,025796
0,026024
0,025853
0,025796
0,026115
0,025769
0,025844
0,025906
0,025798
0,025887
0,026011
0,025837
ν, Па·с
4
0,00001838222
0,00001823203
0,00001820940
0,00001843369
0,00001827722
0,00001822429
0,00001847916
0,00001819331
0,00001826950
0,00001829386
0,00001822607
0,00001822429
0,00001836089
0,00001825820
0,00001822429
0,00001841536
0,00001820821
0,00001825285
0,00001829030
0,00001822548
0,00001827901
0,00001835319
0,00001824869
70
Vк,
м/с
5
0,47
0,32
0,19
0,47
0,32
0,14
0,47
0,28
0,14
0,42
0,28
0,09
0,42
0,28
0,09
0,42
0,24
0,09
0,37
0,24
0,09
0,37
0,24
Nu
Re
6
6104,66
3910,81
1854,93
3575,37
2719,95
1942,37
2202,94
5069,67
1198,40
7154,98
3489,18
1365,36
4356,63
2614,77
1365,36
2578,78
4118,11
887,78
6416,00
2936,92
635,35
4006,75
2278,29
7
16715,53
11647,59
6840,88
16797,57
11553,88
5012,55
16692,03
10042,16
4935,20
14980,45
10154,29
3320,00
14990,37
10136,42
3320,00
14881,61
8535,37
3379,80
13296,93
8527,28
3374,96
13380,64
8451,42
lnNu
8
8,72
8,27
7,53
8,18
7,91
7,57
7,70
8,53
7,09
8,88
8,16
7,22
8,38
7,87
7,22
7,86
8,32
6,79
8,77
7,99
6,45
8,30
7,73
lnRe
9
9,72
9,36
8,83
9,73
9,35
8,52
9,72
9,21
8,50
9,61
9,23
8,11
9,62
9,22
8,11
9,61
9,05
8,13
9,50
9,05
8,12
9,50
9,04
Окончание таблицы 5.3.1
1
24
25
26
27
28
29
30
2
25,61
112,03
127,77
17,42
210,17
90,85
11,05
3
0,025847
0,026084
0,025777
0,025859
0,025936
0,025802
0,025911
4
0,00001825463
0,00001839642
0,00001821298
0,00001826177
0,00001830811
0,00001822786
0,00001829326
5
0,05
0,37
0,19
0,05
0,32
0,19
0,05
6
650,03
2817,47
3251,61
441,84
5315,78
2309,88
279,81
7
1754,72
13284,71
6839,54
1754,04
11599,19
6768,86
1621,31
8
6,48
7,94
8,09
6,09
8,58
7,74
5,63
9
7,47
9,49
8,83
7,47
9,36
8,82
7,39
В общем случае, зависимость числа Нуссельта от числа Рейнольдса при
вынужденной конвекции [26]:
,
где и
(5.3.11)
– постоянные, определенные опытным путем.
(5.3.12)
В графическом виде зависимость lnNu от lnRe для экспериментальных
данных представлена на графике 5.3.1. Эксперимент, описанный выше,
проведен в лаборатории при температурах воздуха 22,5ºС и 25,2ºС. Полученные
данные
свидетельствуют
о
хорошей
воспроизводимости
результатов
эксперимента и достаточной теплоизоляции экспериментальной установки.
Аналогичный эксперимент проведен для источника холода – снега.
10
9
8
y = 0,9793x - 1,1036
lnNu
7
y = 1,0177x - 1,3485
6
снег
лёд
Линейная (снег)
5
Линейная (лёд)
4
3
6,5
7,5
8,5
9,5
10,5
lnRe
График 5.3.1 - Зависимость lnNu от lnRe для экспериментальных данных
71
Согласно проведенному анализу опытных данных:
- зависимость числа Нуссельта от числа Рейнольдса:
для льда Nu = 0,2506⋅Re1,018
(5.3.13)
для снега Nu = 0,3887⋅Re0,979
(5.3.14)
при 2000<Re<20000;
-
значения
коэффициента
теплоотдачи,
посчитанные
по
зависимости,
выраженной из найденного теоретически уравнения (5.3.15) при tнасыщ = 0 ºС
(5.3.16):
(5.3.15)
(5.3.16)
совпадают с экспериментальными значениями α.
Зависимости (5.3.13) – (5.3.16) позволяют рассчитать изменения
параметров воздуха в процессе теплообмена между охлаждаемым потоком
воздуха и льдом или снегом в зависимости от начальной температуры и
влажности
охлаждаемого
воздуха,
площади
теплообмена
и
скорости
воздушного потока.
Для анализа результатов эксперимента описанного выше и эксперимента,
проведенного ранее Тарасовой Е.В. в 2013 году [6], графики для аналогичных
источников холода сведены в единые (графики 5.3.2, 5.3.3).
72
Эксперимент со льдом
10
9
y = 0,9793x - 1,1036
8
Результаты эксперимента
lnNu
7
Результаты эксперимента
Тарасовой Е.В.
6
y = 1,1077x - 3,4516
5
Линейная (Результаты
эксперимента)
Линейная (Результаты
эксперимента Тарасовой Е.В.)
4
3
6,5
7,5
8,5
InRe
9,5
10,5
График 5.3.2 – Зависимость InNu от InRe для экспериментальных данных
Эксперимент со снегом
10
9
y = 1,0177x - 1,3485
Результаты эксперимента
InNu
8
Результаты эксперимента
Тарасовой Е.В.
7
6
y = 1,2705x - 5,3771
5
Линейная (Результаты
эксперимента)
Линейная (Результаты
эксперимента Тарасовой
Е.В.)
4
3
6,5
7,5
8,5
InRe
9,5
10,5
График 5.3.3– Зависимость InNu от InRe для экспериментальных данных
Проанализировав графики, можно сделать вывод, что в обоих случаях
при одинаковом значении lnRe значение lnNu выше для эксперимента,
описанного в данной работе, что говорит о более интенсивном конвективном
теплообмене. Перенос тепла, осуществляемый потоком воздуха, происходит
быстрее, чем в ранее опубликованных зависимостях [6].
73
5.4 Выводы
На основе приведённой модели получены расчётные зависимости
термодинамических
параметров
воздуха
в
процессе
теплоотдачи
при
непосредственном контакте потока воздуха со льдом или снегом в зависимости
от начальной температуры и влажности воздуха, площади контакта, скорости
воздушного потока.
При обработке и анализе результатов проведённого исследования
определены зависимости диффузионного числа Нуссельта от числа Рейнольдса
для
расчёта
коэффициента
теплоотдачи.
Диапазон
соответствует скоростям воздуха в холодохранилищах.
74
чисел
Рейнольдса
Заключение
В данной работе представлен проект системы кондиционирования и
вентиляции
воздуха
жилой
части
административно-приемного
корпуса
санатория-профилактория «Белый лебедь» расположенного в г. Владивосток,
о. Русский, ул. Воеводы, 20.
В первой главе выполнен обзор зарубежного опыта использования
холодохранилищ для охлаждения воздуха с экономической точки зрения.
Анализ
подтвердил
экономическую
целесообразность
использования
аккумуляции снега или льда в системах кондиционирования воздуха.
Во второй главе выполнен расчет системы вентиляции жилой части
санатория-профилактория.
Для
системы
вентиляции
жилой
части
санатория-профилактория
применены приточно-вытяжные установки Save VSR 500 (88550) Systemair.
Для раздачи воздуха используются диффузоры ДПУ-М круглой формы,
решетки 4АПН с камерами статического давления 3КСД и решетки АДН с
камерами статического давления 1КСД.
Для вспомогательных помещений выполнен расчет воздухообмена по
нормативной кратности, аэродинамический расчет вентиляции с механическим
побуждением, подобраны вытяжные решетки и крышные вентиляторы.
Кондиционирование жилой части осуществляется с помощью системы
чиллер-фэнкойл. Применяется чиллер Ballu Machine с воздушным охлаждением
BMCW 14 CS 14,4 кВт и фэнкойлы компании Daikin, модели FVT02-06CT06,
FVT02-06CT02, FVT02-06CT04.
В третьей главе для определения характеристик нетрадиционного
источника холода - холодохранилища произведен расчет годового расхода
холода,параметров холодохранилища и теплообменного аппарата. Годовой
расход холода составил 12 784 МДж/г.
75
Рассмотрены два варианта холодохранилищ – ледяной бунт и контейнер
со льдом.
В
четвертой
главе
произведен
технико-экономический
анализ
рассчитанных системы кондиционирования воздуха. Приведены расчеты
капиталовложений и эксплуатационных затрат.
Капиталовложения
для
системы
кондиционирования
воздуха
с
естественной аккумуляцией холода – холодохранилища типа ледяной бунт
оказались наименьшими, по сравнению с холодохранилищем типа контейнер со
льдом и традиционной системой чиллер-фэнкойл.
На
основании
выполненных
расчетов,
можно
сделать
вывод
о
предпочтительном использовании системы кондиционирования воздуха с
сезонным аккумулятором естественного холода в качестве СКВ.
76
Список литературы
1. Kjell Skogsberg. Seasonal Snow Storage for Space and Process Cooling.
Doctoral Thesis, 2005 – 195 стр.
2. Halime Ö. Paksoy. Thermal
3. Energy Storage for Sustainable Energy Consumption – 447 стр.
4. Коваленко Т.С. Выпускная квалификационная работа «Разработка
проекта
системы
кондиционирования
воздуха
с
использованием
традиционных и нетрадиционных источников холода в жилом комплексе
г. Владивостока», 2017 год - 105 стр.
5. Варгафтик, Н.Б. Справочник по теплопроводности жидкостей и газов /
Н.Б. Варгафтик,Л.П. Филиппов, А.А. Тарзиманов, Е.Е. Топкий. – М.:
Энергоатомиздат, 1990. – 352 с. ISBN 5-283-00139-3.
6. Тарасова Е.В. Диссертация на соискание ученой степени кандидата
технических наук «Системы кондиционирования воздуха с сезонными
аккумуляторами естественного холода», [Место защиты: Тюменский
государственный архитектурно-строительный университет]. 2013 год –
151 стр.
7. Пособие 9.91 к СНиП 2.04.05-91 Годовой расход энергии системами
отопления,
вентиляции
и
кондиционирования:
Ордена
трудового
красного знамени арендное предприятие промстройпроект
- М.:
Промстройпроект, 1993.
8. Белова Е.М. Системы кондиционирования воздуха с чилерами и
фэнкойлами. ЕВРОКЛИМАТ, 2003, 400 с.
9. ГОСТ 25449-82* (СТ СЭВ 3033-81) Теплообменники водо-водяные и
пароводяные. Типы, основные параметры и размеры (с изменением №1)
10.Патент РФ на изобретение №2411418. Тарасова Е.В., Штым А.С.,
Королева Е.А., Кузьменко А.С., Румянцев Н.С. Система охлаждений
помещений и оболочка для кусков льда теплоизолированной камеры для
льда такой системы. Зарегистрировано в гос. Реестре изобретений
77
05.11.2009, Федеральная служба по интеллектуальной собственности,
патентам и товарным знакам.
11. Белова Е.М. Центральные системы кондиционирования воздуха в
зданиях. – М.: Евроклимат, 2006. – 640с.: ил. – (Библиотека
климатехника).
12. Подбор чиллера [Электронный ресурс] / Общество с Ограниченной
Ответственностью «Русклимат» -
Режим ограниченного доступа:
http://podbor.rusklimat.ru
13. Подбор
теплообменника
[Электронный
ресурс]
Ограниченной Ответственностью «SystemAir» -
/
Общество
с
Режим доступа:
https://www.systemair.com
14. Подбор насоса [Электронный ресурс] / Общество с Ограниченной
Ответственностью «Grundfos product center» – Режим доступа: http://
product-selection.grundfos.com
15. Стоимость материалов для холодохранилища [Электронный ресурс] /
Общество с Ограниченной Ответственностью «ФарПост». – Режим
доступа: http://vladivostok.farpost.ru
16. Богуславский А.Д. Экономика теплогазоснабжения и вентиляции / А.Д.
Богуславский, А.А. Симонова, М.Ф. Митин. - М.: Стройиздат 1988 – 351
с.
17. Симонова А.А. Экономика систем инженерного оборудования /
А.А.Симонова – М.: Строиздат 1990. – 344 с.
18. Рекомендации
по
оценке
экономической
эффективности
инвестиционного проекта теплоснабжения. Общие положения: Р НП
«АВОК» 5-2006 - М.: ООО ИИП АВОК-ПРЕСС- 2006 – 24 с.
19. Свод
правил:
СП
131.13330.2012
Строительная
климатология.
Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*. Минрегионразвития РФ
2012 г.
20. ГОСТ
30494-96
Здания
жилые
и
микроклимата в помещениях. – Введ. 1999 г.
78
общественные.
Параметры
21.Справочник
проектировщика.
Внутренние
санитарно-технические
устройства. В 3 ч. Ч.3: Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн.2
/ Б.В. Баркалов, Н.Н. Павлов, С.С. Амирджанов и др.
22. СП 51.13330.2011 Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП
23-03-2003 (с Изменением N 1).
23. Пакет программ для расчета систем отопления, вентиляции и тепловых
расчетов [Электронный ресурс] / «ПОТОК Разработка программного
обеспечения» – Режим ограниченного доступа: http://www.potok.ru/
24. Богословский, В.Н. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение /В.
Н. Богословский, О. Я. Кокорин, Л. В. Петров. – М: Строиздат, 1985 г. –
367 с.
25. Шенк Х. Теория инженерного эксперимента. Перевод с английского Е.Г.
Коваленко, под редакцией Н.П. Бусленко / Шенк Х. -М.: издательство
«Мир», 1972. – 381с.
26. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Под
ред. М.О. Штейнберга. – 3-е изд., перераб. и доп. / И.Е. Идельчик. – М.:
Машиностроение, 1992. – 672 с. ISBN 5-217-00393-6.
27. Осипова В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена:
Учеб. Пособие для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. /В.А. Осипова. – М.:
Энергия, 1979. – 320 с.
79
Оглавление
Введение............................................................................................................. 3
1
Обзор
экономических
показателей
современных
систем
кондиционирования воздуха с использованием естественных источников
холода ........................................................................................................................... 6
1.1 Выводы ................................................................................................................. 16
2 Проектирование системы кондиционирования воздуха для жилой части
административно-приемного
корпуса
санатория-профилактория
«Белый
лебедь» в г. Владивостоке ........................................................................................ 18
2.1 Исходные данные на проектирование .............................................................. 18
2.1.1 Расчетные параметры наружного воздуха .................................. 18
2.1.2 Расчетные параметры внутреннего воздуха ............................... 18
2.2 Расчет выделений вредностей ........................................................................... 19
2.2.1 Тепловой баланс ............................................................................. 22
2.3 Расчет воздухообмена ......................................................................................... 22
2.4 Подбор воздухораспределителей ...................................................................... 23
2.5 Аэродинамический расчет воздушных сетей ................................................... 27
2.6 Построение процессов обработки воздуха на I-d диаграмме ......................... 30
2.7 Подбор фэнкойла................................................................................................. 31
2.7.1 Расчет уровня звукового давления в помещении в расчетной
точке.................................................................................................................... 33
2.8 Расчет и подбор чиллера .................................................................................... 36
2.9 Гидравлический расчет трубопроводов системы холодоснабжения
фэнкойлов .................................................................................................................. 36
2.10 Выводы ............................................................................................................... 39
3.
Расчет
нетрадиционных
источников
холода
для
системы
кондиционирования воздуха для жилой части административно-приемного
корпуса санатория-профилактория «Белый лебедь» в г. Владивостоке ............. 40
80
3.1. Расчет годового расхода холода ....................................................................... 40
3.2. Расчет холодохранилища .................................................................................. 42
3.2.1 Расчет холодохранилища для кондиционирования жилой части
административно-приемного корпуса санатория-профилактория «Белый
лебедь» в г. Владивостоке ................................................................................ 42
3.2.2 Расчет теплообменного аппарата для кондиционирования
жилой части ....................................................................................................... 43
3.2.3
Расчет
холодохранилища
для
кондиционирования
административно-приемного корпуса санатория-профилактория «Белый
лебедь» в г. Владивостоке ................................................................................ 48
3.2.4 Расчет теплообменного аппарата для кондиционирования
административно-приемного корпуса санатория-профилактория .............. 49
3.3 Выводы ................................................................................................................. 51
4. Технико-экономический анализ систем кондиционирования воздуха . 53
4.1. Расчет капиталовложений для кондиционирования жилой части
административно-приемного корпуса санатория-профилактория «Белый
лебедь» в г. Владивостоке для СКВ с использованием чиллера .......................... 53
4.2 Расчет капиталовложений для системы кондиционирования воздуха с
использованием холодохранилища ......................................................................... 54
4.2.1 Расчет капиталовложений для
части
кондиционирования жилой
административно-приемного корпуса санатория-профилактория
«Белый лебедь» в г. Владивостоке для СКВ с использованием
холодохранилища .............................................................................................. 54
4.2.2
Расчет
капиталовложений
для
кондиционирования
административно-приемного корпуса санатория-профилактория «Белый
лебедь» в г. Владивостоке для СКВ с использованием холодохранилища 56
4.3 Расчет технико-экономических показателей ................................................... 56
4.4 Выводы ................................................................................................................. 60
81
5 Экспериментальное определение коэффициентов теплоотдачи от
охлаждаемого воздуха к поверхности льда ............................................................ 61
5.1 Цели и содержание эксперимента ..................................................................... 63
5.2 Описание экспериментальной установки ......................................................... 64
5.3 Анализ результатов эксперимента .................................................................... 67
5.4 Выводы ................................................................................................................. 74
Заключение ...................................................................................................... 75
Список литературы ......................................................................................... 77
Приложения ........................................... Ошибка! Закладка не определена.
82
Приложение А.
Таблица А.1 – Аэродинамический расчет воздушных сетей
N
учас
тка
L, м3/ч
l, м
d,
мм
a,
мм
h,
мм
dэ,
мм
F, м2
v,
м/с
R,
Па/м
bш
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
0-1
121,45
3,8
200
100
133
0,02
1,69
0,38
1-2
242,90
7,3
200
100
133
0,02
3,37
2-3
364,35
5,3
200
100
133
0,02
3-4
481,92
3
300
200
240
4-5
599,49
3
300
200
1-5
121,45
0,4
100
0-1
80,64
1,25
1-2
2-3
3-4
132,36
187,85
243,63
2,9
5,4
3
Рд,
Па
Z, Па
Р, Па
Сум
Р, Па
Характеристика местных
сопротивлений
∆Рреш,
Па
12
13
2 этаж
Приток
14
15
16
17
18
19
1
1,5
0,12
1,7
0,20
28,66
28,66
Отвод прямоугольного
сечения под 90 (1 шт) z=0,00;
Диффузор z=0,12;
27
1,33
1
9,7
2,7
6,8
18,44
28,16
56,82
Узлы ответвления на
нагнетании z=2,70;
5,06
2,79
1
14,8
0,12
15,4
1,84
16,61
73,43
Отвод прямоугольного
сечения под 90 (1 шт) z=0,00;
Диффузор z=0,12;
0,06
2,23
0,30
1
0,9
0,12
3,0
0,36
1,27
74,70
240
0,06
2,78
0,45
1
1,3
0,6
4,6
2,77
4,12
78,82
200
133
0,02
1,69
0,38
1
Отводы
0,2
0,12
Вытяжка
1,7
0,20
0,36
0,36
Диффузор z=0,12;
100
200
133
0,02
1,12
0,19
1
0,2
0,12
0,8
0,09
32,32
32,32
Отвод прямоугольного
сечения под 90 (1 шт) z=0,00;
Диффузор z=0,12;
100
100
100
200
200
200
133
133
133
0,02
0,02
0,02
1,84
2,61
3,38
0,45
0,84
1,34
1
1
1
1,3
4,5
4,0
0,12
0,12
0,12
2,0
4,1
6,9
0,24
0,49
0,82
1,54
5,01
4,84
33,86
38,88
43,72
Диффузор z=0,12;
Диффузор z=0,12;
Диффузор z=0,12;
R·bш·l
Сум z
Диффузор z=0,12;
Отвод прямоугольного
сечения под 90 (1 шт) z=0,24;
Отвод2 прямоугольного
сечения под 90 (1 шт) z=0,24;
Диффузор z=0,12;
32
Продолжение таблицы А.1
1
2
3
4-5
297,00
5-6
438,07
6-7
527,42
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
9
100
200
133
0,02
4,12
1,92
1
17,3
0,45
10,2
4,59
21,86
65,58
3,7
200
200
200
0,04
3,04
0,67
1
2,5
0,85
5,6
4,72
7,18
72,76
9,7
4
200
200
200
0,04
3,66
0,93
1
9,0
18
Отвод прямоугольного
сечения под 90 (1 шт) z=0,00;
Отвод2 прямоугольного
сечения под 90 (1 шт) z=0,00;
Узлы ответвления на
всасывании z=0,45;
Отвод прямоугольного
сечения под 90 (1 шт) z=0,25;
Отвод2 прямоугольного
сечения под 90 (1 шт) z=0,25;
Узлы ответвления на
всасывании z=0,35;
0,5
8,0
4,02
13,06
85,82
Отвод прямоугольного
сечения под 90 (1 шт) z=0,25;
Отвод2 прямоугольного
сечения под 90 (1 шт) z=0,25;
19
Отводы
5-9
141,08
2,2
200
300
240
0,06
0,65
6-8
89,35
2,3
100
200
133
0,02
1,24
0,034
2
0,222
1
1
0,1
0,12
0,3
0,03
0,11
0,11
Диффузор z=0,12;
1
0,5
0,12
0,9
0,11
0,62
0,62
Диффузор z=0,12;
3 этаж
Приток
0-1
187,60
8,2
250
250
250
0,063
0,83
0,05
1
0,4
0,42
0,4
0,18
21,59
21,59
Отвод прямоугольного
сечения под 90 (1 шт) z=0,30;
Диффузор z=0,12;
1-2
375,20
10,5
250
250
250
0,063
1,67
0,17
1
1,8
2,7
1,7
4,50
6,30
27,89
Узлы ответвления на
нагнетании z=2,70;
2-3
562,80
5,4
250
250
250
0,063
2,50
0,35
1
1,9
3,9
3,8
14,64
16,55
44,44
Узлы ответвления на
нагнетании z=3,90;
1-4
2-5
187,60
187,60
0,58
0,58
250
250
250
250
250
250
0,063
0,063
0,83
0,83
0,05
0,05
1
1
Отводы
0,029
0,12
0,029
0,12
0,4
0,4
0,05
0,05
0,08
0,08
0,08
0,08
Диффузор z=0,12;
Диффузор z=0,12;
21
Окончание таблицы А.1
1
2
3
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
82,38
128,97
183,57
238,17
292,77
347,37
399,06
448,20
8-9
8-10
4
5
6
7
8
9
10
11
14
15
16
17
18
19
1
1
1
1
1
1
1
2
12
13
Вытяжка
0,50
0,12
0,47
0,12
0,85
0,12
1,49
0,12
2,03
0,12
2,77
0,12
3,10
0,12
4,39
0,12
2,60
3,10
3,00
3,30
3,10
3,10
2,70
3,10
100
150
150
150
150
150
150
150
200
200
200
200
200
200
200
200
133
171
171
171
171
171
171
171
0,02
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
1,14
1,19
1,70
2,21
2,71
3,22
3,69
4,15
0,19
0,15
0,28
0,45
0,66
0,89
1,15
1,42
0,79
0,86
1,73
2,92
4,41
6,21
8,19
10,33
0,09
0,10
0,21
0,35
0,53
0,74
0,98
1,24
32,59
0,57
1,06
1,84
2,56
3,51
4,08
5,63
32,59
33,17
34,23
36,07
38,63
42,14
46,22
51,85
32
1,64
1
3,25
12,16
1,82
5,08
56,93
Диффузор z=0,12;
Диффузор z=0,12;
Диффузор z=0,12;
Диффузор z=0,12;
Диффузор z=0,12;
Диффузор z=0,12;
Диффузор z=0,12;
Диффузор z=0,12;
Узлы ответвления на
всасывании z=0,15;
486,14
1,98
150
200
171
0,03
4,50
37,94
2,00
100
100
100
0,01
1,05
0,24
1
Отводы
0,5
0,12
0,7
0,08
0,56
0,56
0,15
Диффузор z=0,12;
Таблица А.2 – Аэродинамический расчет воздушных сетей вспомогательных помещений
N
учас
тка
L, м3/ч
l, м
d,
мм
a,
мм
h,
мм
dэ,
мм
F, м2
v,
м/с
R,
Па/м
bш
R·bш·l
Сум z
Рд,
Па
Z, Па
Р, Па
Сум
Р, Па
Характеристика местных
сопротивлений
∆Рреш,
Па
1
0-1
1-2
2
75
125
3
1,7
0,3
4
100
100
5
6
7
100
100
8
0,008
0,008
9
2,65
4,42
10
1,24
3,12
11
1
1
12
2,1
0,9
13
0,12
0,12
14
4,2
11,7
15
0,5
1,4
16
3
2
17
3
5
19
2-3
175
3,4
100
100
0,008
6,19
5,78
1
19,6
0,22
23,0
5,1
25
30
18
Диффузор z=0,12;
Диффузор z=0,12;
Отвод прямоугольного
сечения под 90 (1 шт) z=0,10;
Диффузор z=0,12;
Приложение Е.
Гидравлический расчет трубопроводов системы холодоснабжения фэнкойлов
Организация: двфу
-------------------------------------------------------------------------------Дата расчёта 17.06.2018 время начала расчёта 18:07:28
Версия v.419 от 28.04.2018
Информация о версиях: http://www.potok.ru
П У Т Ь к данным: C:\Users\Public\Documents\TeploOV\Potok\Primer\Ксения.v419.rez
---------------------------------------------------------------------------------------------------Система: Двухтрубная
Встречное движение подающего и обратного теплоносителя в стояках
Длины участков определены программно с закладки "Стояки!"
Р Е З У Л Ь Т А Т Ы
Р А С Ч Ё Т А.
X а р а к т е р и с т и к а
Д В У Х Т Р У Б H Ы Х
C T O Я К O B [без узлов присоединения стояка]
——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
|Hомер|TEПЛOB.|t пом.| Подводка| К узлу Нагр.Приб|От узла Нагр.Прибора |Сопротив|НО-|
|PACЧET | K-BO ПPИБOPOB |HOMИHAЛ|При-|
|ЭTAЖE|HAГPУЗ-| или |диаметр/ |———————————————————————————————————————| через |МЕР|
Наименование
| тепло |—————————————— |теплово|знак|
|CTOЯ-| KA, |Потери| скорость|Длина|Диам / |Сопр.|Длина|Диам / |Сопр.|ротреби-|УЗ-|
п о т р е б и т е л я
|съем вт|ДЛИ-|в пла| вы-| ПOTOK,|соед|
| KA | Bт
|напора| м/сек | м |Скорост| Па | м
|Скорост| Па | тель |ЛА |
|с 1 квт| HA | не |сота| квт
|приб|
|————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————|
Стояк
1
2
3
4
5
6
1
4300
1700
1700
1700
1700
4900
Стояк
22
22
22
22
22
22
-32/0.25
-20/0.29
-20/0.29
-20/0.29
-20/0.29
-32/0.29
1.4
2.9
3.0
3.0
3.0
6.2
-40/0.72
-40/0.53
-40/0.45
-40/0.38
-40/0.30
-32/0.29
307
363
286
415
137
315
1.4
2.9
3.0
3.0
3.0
6.2
-40/0.72
-40/0.53
-40/0.45
-32/0.49
-40/0.30
-32/0.29
307
363
286
415
137
315
664
1401
1974
2804
3077
3794
0
0
0
0
0
0
Фэнкойл
Фэнкойл
Фэнкойл
Фэнкойл
Фэнкойл
Фэнкойл
Без
Без
Без
Без
Без
Без
файла
файла
файла
файла
файла
файла
обмена
обмена
обмена
обмена
обмена
обмена
2
1
5000
22 -32/0.30
1.4 -65/0.36
44 1.4 -65/0.36
44
147 0 Фэнкойл Без файла обмена
2
2300
22 -20/0.39
2.9 -50/0.50
236 2.9 -50/0.50
236
698 0 Фэнкойл Без файла обмена
3
2300
22 -20/0.39
3.0 -50/0.44
194 3.0 -50/0.44
194
1086 0 Фэнкойл Без файла обмена
4
2300
22 -20/0.39
3.0 -40/0.62
519 3.0 -40/0.62
519
2123 0 Фэнкойл Без файла обмена
5
2300
22 -20/0.39
3.0 -40/0.52
370 3.0 -40/0.52
370
2864 0 Фэнкойл Без файла обмена
6
2300
22 -20/0.39
2.9 -40/0.42
234 2.9 -40/0.42
234
3331 0 Фэнкойл Без файла обмена
7
2300
22 -20/0.39
2.6 -32/0.41
246 2.6 -32/0.41
246
3824 0 Фэнкойл Без файла обмена
8
2300
22 -20/0.39
1.8 -32/0.27
80 1.8 -32/0.27
80
3984 0 Фэнкойл Без файла обмена
9
2300
22 -20/0.39
2.9 -25/0.24
145 2.9 -25/0.24
145
4571 0 Фэнкойл Без файла обмена
|—————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————|
X а р а к т е р и с т и к а в е т в е й
———————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
|
C
т
о
я
к
| Трубопроводы к стоякам |
———————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————|
|
| Холодоноситель
|Dу узл.присоед|Гравит| Потери Па |Дрос.|Трубопровод|Расход|Диа-|Ско- |Сопро-|
|Но-|Расход| Температура |——————————————|давле-| в |контур|шайба|эквив.шайбе|теплон|метр|рость|тивле-|
|мер|
| вход |выход |подающ.|обратн| ние, |стоя-|через | D |ДИAM.|длина|
|
|
| ние, |
|
|Kг/час| °С | °С | мм
| мм | Па |ке
|стояк | мм | мм | м |Kг/Час| мм |M/Cек| Па |
———————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
Ветка
1
1 3437
8.0
12.0
-40
-40
12
4226
5021
8464 -65 0.61
807
2 5027
8.0
12.0
-65
-65
4
4574
5681
5027 -65 0.36
304
————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
___________________________________________________________________________
|___________________________________________________________________________|
1.Расход воды
|
KГ/ЧAC |
8464
2.Тепловая нагрузка на приборы (Потребители)
|
КВт |
39.400
3.Расход "холода" системой
|
КВт |
39.400
4.Гидравлическое сопротивление
[ Па
12000] |
Па |
5681
****************************************************************************
Удельный фактический расход тепла на 1 м2 площади здания
0 Bт/м2
С П Е Ц И Ф И К А Ц И Я
О Б О Р У Д О В А Н И Я
[промежуточная информация]
Спецификацию системы в полном объёме следует смотреть: меню - кнопка <Спецификация>
—————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
|
|
Наименование и техническая
| Тип,Марка,
|
КОД
| Завод |Еди- |Коли-|МАССА|Примечание|
|ном |
характеристика
|обозначение
|ОБОРУДОВАНИЯ|изгото-|ница |чест-|Един.|
|
| пп |
|документа, ном.| изделия
|витель |изме-| во |измер|
|
|
|
|опросн.листа
| МАТЕРИАЛА |
|рения|
| Кг |
|
—————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
1.Трубы стальные водогазопроводные обыкновенные, Dy=20
3262-75
пм. 10.2
1.7 стояки
2.Трубы стальные водогазопроводные обыкновенные, Dy=25
3262-75
пм.
5.8
2.4 стояки
3.Трубы стальные водогазопроводные обыкновенные, Dy=32
3262-75
пм. 28.1
3.1 стояки
4.Трубы стальные водогазопроводные обыкновенные, Dy=40
3262-75
пм. 41.3
3.8 стояки
5.Трубы стальные водогазопроводные обыкновенные, Dy=50
3262-75
пм. 11.7
4.9 стояки
6.Трубы стальные водогазопроводные обыкновенные, Dn=76x3
10705-80
пм.
2.8
5.4 стояки
7.Трубы стальные водогазопроводные обыкновенные, Dn=76x3
10705-80
пм. 11.6
5.4 магистрали
8.Отводы бесшовные,L=R,сталь марки 20, Dy=65
ГОСТ 17375
шт.
10
9.Поверхность труб диаметром до Dy=50
м2. 13.6
10.Поверхность труб диаметром более Dy=50
м2.
3.4
11.Oкраска труб за 2 раза
м2. 17.1
12.Испытание системы давлением, до Dy=100
пм. 111.5
————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
выполнено 05.05.2018 время окончания расчёта 18:07:32; из Архива -C:\Users\Public\Documents\TeploOV\Potok\Primer\
————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
Ёмкость системы = 0,171 м3. Ёмкость открытого расширительного бака = 7,7 л, Ёмкость ОП СО = 0,0 л.
Обвязка бака. Трубы: Соединительная Ду25, Циркуляционная Ду20, Сигнальная Ду20, Переливная Ду32
___
Приложение Б.
Таблица Б.1 – Технические характеристики приточно-вытяжной установки Save VSR 500
(88550) Systemair
График Б.1 – Технические характеристики приточно-вытяжной установки Save VSR 500
(88550) Systemair
Рисунок Б.1 – Габаритные размеры приточно-вытяжной установки Save VSR 500 (88550)
Systemair
Приложение Г.
Таблица Г.1 – Технические характеристики фэнкойлов Daikin FVT02-06CT02,
FVT02-06CT04, FVT02-06CT06
Рисунок Г.1 – Внешний вид серии фэнкойлов
Приложение Д.
Таблица Д.1 – Технические характеристики чиллера BMCW 14 CS 14,4 кВт
Тип
Модель
Заданные параметры
Температура на входе в испаритель
Температура на выходе из испарителя
Тип холодоносителя
Коэффициент загрязнения
Температура на входе в конденсатор
Темпераутра на выходе из конденсатора
Тип холодоносителя на конденсаторе
Основные параметры
Холодопроизводительность
Потребляемая мощность
EER
E.S.E.E.R.
С водяным охлаждением
BMCW 14 CS
℃
℃
м2℃/кВт
℃
℃
12
7
Вода
0.035
30
35
Вода
кВт
кВт
14.4
3.7
3.87
3.88
Испаритель
Расход жидкости
Потери давления
м3/ч
кПа
2.5
26.8
Конденсатор
Расход воды через конденсатор
Падение давления в конденсаторе
м3/ч
кПа
2.88933
39
Конфигурация агрегата
Хладагент
Тип вентиляторов
Количество
компрессоров/ступеней
производительности
Тип компрессора
Количество контуров охлаждения
Шумовые характеристики
Уровень звуковой мощности
R410A
1/1
Спиральный
1
дБ(А)
Электрические характеристики
Полная потребляемая мощность
кВт
Рабочий ток
A
Электропитание
В-ф-Гц
Электропитание дополнительного контура
В-ф-Гц
Максимальный ток
A
Пусковой ток
A
Соответствует номинальным условиям: Ta: 35°C Tw:12/7°C
61
4.1
16.6
230-1-50
230-1-50
28.4
134
Размеры и масса
Присоединительные диаметры
Длина
Ширина
Высота
Вес при транспортировке
мм
мм
мм
кг
1"
660
420
535
93
Рисунок Д.1 – Внешний вид чиллера BMCW 14 CS 14,4 кВт
Приложение Ж.
Таблица Ж.1 – Технические характеристики теплообменника
VBR 100-50-3 Water Heating Bat
Максимальная рабочая температура
150
⁰С
Максимальное рабочее давление при температуре воды 100⁰С
1600000
Па
Максимальное рабочее давление при температуре воды 150⁰С
1000000
Па
Чертеж Ж.1 – Размеры теплообменника VBR 100-50-3 Water Heating Bat
Приложение З.
Характеристики насоса Grundfos TP 40-30/4 A-F-A-BQQE – 98896273
Одноступенчатый,
без
соединительной
муфты,
центробежный
с
всасывающим и выпускным патрубками на одной линии. Насос имеет
конструкцию извлечения сверху, т.е. головную часть (электродвигатель, голову
насоса и рабочее колесо) можно демонтировать для обслуживания или ремонта
в то время, как корпус насоса остается на трубопроводе. Насос оснащен
несбалансированным
сильфонным
уплотнением.
Уплотнения
вала
соответствуют EN 12756. Подсоединение к трубопроводу с помощью фланцев
PN 6/10 DIN (EN 1092-2 и ISO 7005-2). Насос оснащен вентилятором
охлаждения асинхронного двигателя.
Рисунок З.1 – Внешний вид насоса Grundfos TP 40-30/4 A-F-A-BQQE – 98896273
Таблица З.1 – Технические характеристики насоса Grundfos TP 40-30/4 A-F-A-BQQE –
98896273
Жидкость
Рабочая жидкость:
Диапазон температур жидкости:
Температура перекачиваемой жидкости:
Плотность:
Кинематическая вязкость:
Технические данные:
Частота вращения:
Текущий расчитанный расход:
Общий гидростатический напор насоса:
Текущий диаметр рабочего колеса:
Первичное уплотнение вала:
Допуски по рабочим хар-кам:
Питьевая вода
-25 - 120 °C
20 °C
998.2 кг/м³
1 мм2/с
1400 об/м
10 м³/ч
9.767 кПа
87 мм
BQQE
ISO9906:2012 3B
Материалы:
Корпус насоса:
Рабочее колесо:
Монтаж:
Диапазон температуры окружающей среды:
Макс. рабочее давление:
Трубное присоединение:
Соединение труб:
Вход насоса:
Выход насоса:
Допустимое давление:
Монтажная длина:
Размер фланца электродвигателя:
Данные электрооборудования:
Тип электродвигателя:
Номинальная мощность - P2:
Энергия (Р2), необходимая для насоса:
Частота питающей сети:
Номинальное напряжение:
Номинальный ток:
Пусковой ток:
Cos фи - характеристика мощности:
Номинальная скорость:
Количество полюсов:
Класс защиты (IEC 34-5):
Класс изоляции (IEC 85):
Другое:
Минимальный индекс эффективности MEI ≥:
ErP статус:
Нетто вес:
Брутто вес:
Объем упаковки:
Danish VVS No.:
Norwegian NRF no.:
Cтрана происхождения:
ТН ВЭД ЕАЭС Код:
Чугун
EN-JL1040
ASTM A48-40 B
Нержавеющая сталь
DIN W.-Nr. 1.4301
AISI 304
-30 - 40 °C
10 бар
DIN
DN 40
DN 40
DN 40
PN 6/10
250 мм
FT75
SIEMENS
0.12 кВт
0.12 кВт
50 Hz
3 x 220-240D/380-415Y В
0,73/0,42 A
0,73-0,73
0,73-0,73
1400-1450 об/м
4
55 Dust/Jetting
F
0.70
EuP Отдельностоящий/Прод
18.9 кг
22.4 кг
0.04 м³
38 1822.030
9043551
RU
8413705100
График З.1 – Технические характеристика насоса Grundfos TP 40-30/4 A-F-A-BQQE –
98896273
Рисунок З.2 – Габаритные размеры насоса Grundfos TP 40-30/4 A-F-A-BQQE – 98896273
Приложение И.
Характеристики насоса Grundfos NBE 50-200/219 A-F2-A-E-BAQE
Несамовсасывающий,
одноступенчатый,
центробежный,
насос
со
спиральной направляющей камерой разработан в соответствии с ISO 5199, при
этом его размер и номинальная мощность соответствуют EN 733 (10 бар).
Фланцы - PN 16 с размерами в соответствии с EN 1092-2. Насос имеет осевой
всасывающий патрубок, радиальный напорный патрубок, горизонтальный вал и
конструкцию со съёмной задней частью, обеспечивающей возможность
демонтажа электродвигателя, фонаря, крышки и рабочего колеса без демонтажа
корпуса насоса или трубопроводов. Несбалансированное резиновое сильфонное
уплотнение в соответствии с DIN EN 12756. Насос напрямую соединён с
синхронным электродвигателем на постоянных магнитах с воздушным
охлаждением. Электродвигатель включает частотный преобразователь и ПИрегулятор в клеммной коробке. Это обеспечивает постоянное плавное
регулирование частоты вращения электродвигателя, а также возможность
корректировки
рабочих
характеристик
в
соответствии
с
заданными
требованиями.
Рисунок И.1 – Внешний вид насоса Grundfos NBE 50-200/219 A-F2-A-E-BAQE
Таблица И.1 – Технические характеристики насоса
Grundfos NBE 50-200/219 A-F2-A-E-BAQE
Жидкость
Рабочая жидкость:
Диапазон температур жидкости:
Температура перекачиваемой жидкости:
Плотность:
Кинематическая вязкость:
Технические данные:
Частота вращения:
Текущий расчитанный расход:
Общий гидростатический напор насоса:
Текущий диаметр рабочего колеса:
Номин. рабочее колесо:
Первичное уплотнение вала:
Вторичное уплотнение вала
Номинальный напор
Rated flow
Материалы:
Корпус насоса:
Рабочее колесо:
Вал
Резина
Компенсационное кольцо,материал:
Питьевая вода
0 - 120 °C
20 °C
998.2 кг/м³
1 мм2/с
1470 об/м
33,4 м³/ч
60,86 кПа
219 мм
200 мм
BQQE
NONE
60.97 кПа
33.4 м³/ч
Чугун
EN-GJL-250 ASTM A48-40 B
Чугун
EN-GJL-200 ASTM A48-30 B
Stainless steel 1.4301 304
EPDM
Высоколегированная
(CuZn34Mn3AI2
Монтаж:
Максимальная
температура
окружающей 50 °C
среды
Макс. рабочее давление:
16 бар
Трубное присоединение:
EN 1092-2
Вход насоса:
DN 65
Выход насоса:
DN 50
Допустимое давление:
PN 16
Данные электрооборудования:
Тип электродвигателя:
90LE
Класс энергоэффективности:
IE5
Номинальная мощность
1,5 кВт
Частота питающей сети:
50 Hz
Номинальное напряжение:
3 x 380-500 В
Номинальный ток:
2,90-2,50 A
Requested voltage
400 В
Rated current at this voltage
2.83 A
латунь
Cos фи - характеристика мощности
Номинальная скорость:
Энергоэффективность
Количество полюсов:
Класс защиты (IEC 34-5):
Класс изоляции (IEC 85):
Тип смазки
Другое:
Минимальный индекс эффективности MEI ≥:
ErP статус:
Нетто вес:
Брутто вес:
Объем упаковки:
Страна происхождения:
ТН ВЭД ЕАЭС Код:
0,93
180-2000 об/м
88,0%
4
IP55
F
Grease
0.70
EuP Отдельностоящий/Прод
65 кг
82 кг
0,315 м³
RU
8413705100
График И.1 – Технические характеристика насоса Grundfos NBE 50-200/219 A-F2-A-E-BAQE
Рисунок И.2 – Габаритные размеры насоса Grundfos NBE 50-200/219 A-F2-A-E-BAQE
Приложение К.
Таблица К.1 – Экспериментальные данные по определению коэффициентов
теплообмена от охлаждаемого воздуха к поверхности льда при температуре
воздуха в лаборатории +22,5⁰С
Номер
опыта
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
tво, ºС
Vвых, м/с
tвых, ºС
αju, Вт/(м2·К)
2
35
35
35
35
30
30
30
30
27
27
27
27
35
35
35
35
30
30
30
30
25
25
25
25
35
35
35
35
30
30
30
30
25
25
25
3
6,4
6,5
6,5
6,5
6,5
6,4
6,4
6,4
6,4
6,4
6,5
6,4
5,8
5,8
5,8
5,8
5,8
5,7
5,8
5,8
5,8
5,8
5,8
5,8
5,2
5,1
5,2
5,2
5,2
5,2
5,2
5,2
5,2
5,2
5,2
4
29,8
29,9
29,8
29,8
27,8
27,8
27,9
27,8
25,9
25,8
25,9
25,9
29,6
29,7
29,6
29,6
27,7
27,7
27,7
27,7
23,7
23,4
23,5
23,5
30,0
30,0
30,0
30,0
28,8
28,9
28,8
28,6
23,6
23,5
23,6
5
257,85
261,88
263,84
261,88
200,63
199,48
197,53
197,53
158,78
154,84
155,30
152,88
235,26
233,52
233,52
235,26
175,39
172,34
175,39
175,39
106,97
106,97
105,22
106,99
212,34
208,23
212,34
212,34
160,28
158,72
160,28
158,70
98,99
100,58
98,99
, Вт/(м2·К)
s2 j
6
7
261,36
6,35
198,79
2,35
155,45
6,03
234,39
1,00
174,62
2,32
106,54
0,77
211,31
4,22
159,50
0,82
99,39
0,64
Продолжение таблицы К.1
1
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
2
25
35
35
35
35
30
30
30
30
25
25
25
25
35
35
35
35
30
30
30
30
26
26
26
26
35
35
35
35
30
30
30
30
27
27
27
27
35
35
35
35
3
5,2
4,5
4,6
4,5
4,5
4,6
4,6
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
3,9
3,8
3,8
3,9
3,9
3,9
3,9
3,9
3,9
3,9
3,9
3,9
3,3
3,2
3,3
3,3
3,2
3,2
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
2,6
2,6
2,6
2,6
4
23,6
30,0
30,0
30,0
30,0
28,2
28,2
28,2
28,2
23,3
23,3
23,3
23,3
28,1
28,1
28,1
28,1
27,3
27,3
27,2
27,3
24,6
24,5
24,5
24,5
28,3
28,3
28,3
28,3
27,4
27,4
27,4
27,4
25,8
25,9
25,8
25,8
28,0
28,3
28,0
28,0
5
98,99
187,66
191,88
187,66
187,66
140,28
140,28
137,18
137,18
82,82
85,56
84,19
82,82
156,61
152,58
152,58
156,61
121,19
121,19
122,39
121,19
59,29
57,14
58,21
58,23
132,33
128,27
132,33
132,33
98,29
98,29
101,39
101,39
68,60
67,64
68,60
68,60
97,83
97,07
97,83
97,83
6
7
188,71
4,45
138,73
3,19
83,85
1,72
154,60
5,42
121,49
0,36
58,22
0,77
131,31
4,10
99,84
3,21
68,36
0,23
97,64
0,14
Продолжение таблицы К.1
1
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
2
30
30
30
30
27
27
27
27
35
35
35
35
30
30
30
30
26,5
26,5
26,5
26,5
35
35
35
35
30
30
30
30
26,5
26,5
26,5
26,5
35
35
35
35
30
30
30
30
3
2,6
2,6
2,6
2,6
2,6
2,6
2,6
2,6
1,9
1,9
1,9
1,9
1,9
2,0
1,9
1,9
1,9
1,9
2,0
1,9
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
4
27,5
27,7
27,5
27,5
25,5
25,4
25,4
25,4
27,3
27,4
27,3
27,3
27,1
27,1
27,1
27,1
25,3
25,3
25,3
25,3
27,0
27,1
27,2
27,2
26,5
26,7
26,5
26,5
25,3
25,2
25,2
25,2
27,1
27,2
27,2
27,2
26,2
26,3
26,3
26,4
5
75,72
74,95
75,72
75,72
53,85
51,59
51,59
52,34
64,10
64,10
64,63
64,10
49,46
52,12
49,46
49,46
32,39
32,39
34,71
32,39
41,24
40,89
41,24
41,24
30,88
30,88
31,61
30,88
21,12
21,12
20,76
20,76
22,87
22,67
22,67
22,67
16,07
15,87
16,07
16,07
6
7
75,53
0,15
52,34
1,14
64,23
0,07
50,12
1,77
32,97
1,35
41,16
0,03
31,06
0,13
20,94
0,04
22,72
0,01
16,02
0,01
Окончание таблицы К.1
1
2
26,5
26,5
26,5
26,5
30
3
0,7
0,7
0,7
0,6
4
25,1
25,1
25,0
25,1
5
10,73
10,53
10,53
8,88
6
7
10,16
0,74
Таблица К.2 – Экспериментальные данные по определению коэффициентов
теплообмена от охлаждаемого воздуха к поверхности снега при температуре
воздуха в лаборатории +25,2⁰С
Номер
опыта
1
1
2
3
4
5
6
7
tво,
ºС
2
35
35
35
35
30
30
30
30
28
28
28
28
35
35
35
35
30
30
30
30
27
27
27
27
35
35
35
35
Vвых,
м/с
3
6,5
6,5
6,4
6,5
6,6
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
5,8
5,8
5,8
5,7
5,8
5,8
5,8
5,8
5,8
5,7
5,8
5,8
5,1
5,2
5,1
5,1
tвых,
ºС
4
29,4
29,4
29,4
29,4
27,2
27,3
27,2
27,2
25,4
25,5
25,5
25,5
32,0
31,9
31,8
31,8
28,3
28,1
28,1
28,2
25,6
25,9
25,6
25,6
32,2
32,1
32,0
32,1
αju, Вт/(м2·К)
5
245,44
241,69
237,96
241,69
160,53
154,53
154,53
156,31
99,26
99,26
100,92
100,92
285,18
283,23
281,31
276,44
191,66
193,49
186,21
191,66
119,66
119,24
121,33
119,64
254,13
253,86
248,96
252,35
, Вт/(м2·К)
s2 j
6
7
241,70
9,32
156,48
8,02
100,09
0,92
281,54
14,05
190,75
9,90
119,97
0,86
252,32
5,65
Продолжение таблицы К.2
1
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
2
30
30
30
30
28
28
28
28
35
35
35
35
30
30
30
30
28
28
28
28
35
35
35
35
30
30
30
30
28
28
28
28
35
35
35
35
30
30
30
30
3
5,2
5,2
5,2
5,1
5,1
5,1
5,2
5,2
4,5
4,4
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4,4
4,5
4,4
4,4
4,5
3,9
3,8
3,8
3,9
3,9
3,9
3,9
3,9
3,9
3,9
3,9
3,9
3,3
3,2
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,2
4
28,4
28,3
28,3
28,3
26,8
26,7
26,7
26,8
30,8
31,1
30,9
30,9
28,3
27,9
28,1
28,1
26,6
26,5
26,5
26,5
30,2
30,2
30,1
30,2
28,8
28,7
28,7
28,7
27,1
27,0
26,9
26,9
29,6
29,7
29,7
29,7
28,8
28,8
28,7
28,8
5
176,69
175,05
176,71
173,29
129,50
126,42
128,92
128,94
210,58
203,02
210,58
212,05
154,21
152,79
154,23
150,76
112,77
108,93
110,25
112,82
178,54
175,17
177,62
178,54
138,64
137,34
134,81
134,81
107,22
107,22
106,00
107,19
145,62
140,16
144,58
146,67
117,18
115,01
115,03
111,50
6
7
175,44
2,64
128,44
1,89
209,06
16,65
153,00
2,68
111,19
3,72
177,47
2,54
136,40
3,65
106,91
0,36
144,25
8,18
114,68
5,54
Продолжение таблицы К.2
1
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
2
28
28
28
28
35
35
35
35
30
30
30
30
28
28
28
28
35
35
35
35
30
30
30
30
28
28
28
28
35
35
35
35
30
30
30
30
28
28
28
28
3
3,3
3,2
3,2
3,3
2,6
2,6
2,6
2,7
2,6
2,6
2,6
2,6
2,6
2,7
2,6
2,6
1,9
2
1,9
1,9
1,9
1,9
1,9
1,9
2
1,9
1,9
1,9
1,3
1,2
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
4
27,6
27,5
27,4
27,4
28,9
28,8
28,9
28,8
27,9
27,5
27,8
27,8
26,9
26,8
26,9
26,9
27,7
27,8
27,7
27,7
27,5
27,5
27,4
27,5
26,6
26,6
26,6
26,7
28,6
28,7
28,6
28,6
27,5
27,5
27,5
27,5
26,8
26,8
26,8
26,8
5
95,80
89,83
91,85
94,75
113,66
112,86
112,02
116,37
90,43
90,43
89,59
89,61
72,02
73,97
71,21
71,23
63,15
66,50
63,15
63,15
44,77
44,77
44,75
44,77
37,05
34,66
34,66
34,66
46,57
42,91
46,57
46,57
33,02
33,02
33,00
33,02
24,65
24,29
25,01
24,65
6
7
93,06
7,43
113,73
3,56
90,02
0,23
72,11
1,69
63,98
2,81
44,76
0,00
35,26
1,43
45,66
3,36
33,02
0,00
24,65
0,09
Окончание таблицы К.2
1
28
29
30
2
35
35
35
35
30
30
30
30
28
28
28
28
3
0,6
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,6
0,7
0,6
0,6
0,7
0,6
4
27,9
27,8
27,9
27,9
27,0
26,9
26,9
26,9
26,3
26,2
26,3
26,3
5
18,80
22,07
22,11
22,30
16,53
16,93
14,44
16,73
10,13
10,13
11,90
10,13
6
7
21,32
2,84
16,16
1,34
10,57
0,78
Руководитель ВКР канд. (должность,
техн. наук,
доцент
ученое звание)
Е.В. Тарасова
2 0 / / г.
«
«Допустить К защите»
(ученое звание)
20
»
2 0 г .
(и.о.ф)
« ^/^» //.^^^^
2<^/^ г.
Назначен рецензент канд. техн. наук
(ученое звание)
Зав. кафедрой канд.техн.наук. доцент
генеральный директор ООО «Дальстам»
Владимир ^(1ихайлович Щетинин
(ученое звание)
А.В. Кобзарь
Илия, имя, отчество)
(и.о.ф)
20 / / г.
(позрйсьу
(ФИО)
«(^6^ »/и^^Я-
20/(^ г.
Защищена в ГЭК с оценкой
Н.С. Ткач
(и.о.ф)
20
/7 г.
УТВЕРЖДАЮ
Директор Инженерной школы
Ф.И.О.
201 г.
В материалах данной выпускной квйлификаим. >й работы не
содержатся сведения, составляющие гос}даз;с(; ую тайну.
и сведения, подлежащие экспортному контролю.
Уполномоченный по экспортному контролю
Ф.И.О.
/
г.
(и.о.ф)
И.А. Журмилова
(подпись)
(и.о.ф)
Руководитель ВКР канд.(должность,
техн. наук,
доцент
ученое звание)
А.В. Кобзарь
Руководитель ОП канд.техн.наук. доцент
^ / / ^ / ^
(подпись)
Подпись
/« »
201 г.
Отзывы:
Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв