Проектирование системы кондиционирования воздуха для общественного здания в г. Казань (расчётная широта 56 градусов с.ш.)

Кратность воздухообмена n (теплый период) определяем по формуле

гдеL – воздухообмен помещения;

V– объем помещения.

Воздухообмены для каждого помещения для теплого и холодного периодов года занесены в таблицу 4.1., 4.2.

Определяем максимальный процент рециркуляции

Соответственно максимальный процент рециркуляции составляет 86%.

Таблица 4.1. Воздухообмены для каждого помещения для теплого периода года.

№ помещения	∑Q, Вт	N, чел.	Lmin, м3/ч	S, м2	V, м3	ΣQ/V	grad t	tух	tпр	tпр*	L, м3/ч	n
101	2197	10	600	82	287	7,7	0,25	25	14	23,5	3497	12
102	950	5	300	20	70	13,6	0,85	26	17	23,5	1022	15
109	1894	10	600	53	185,5	10,2	0,85	26	17	23,5	2037	11
110	1160	2	120	31	108,5	10,7	0,85	26	-3	23,5	1248	12
111	1160	2	120	31	108,5	10,7	0,85	26	-3	23,5	1248	12
112	1160	2	120	31	108,5	10,7	0,85	26	-3	23,5	1248	12
113	1639	2	120	31	108,5	15,1	0,85	26	-14	23,5	1763	16
201	3628	10	600	82	287	12,6	0,85	26	8	23,5	3902	14
202	1214	2	120	32	112	10,8	0,85	26	-4	23,5	1306	12
203	1214	2	120	32	112	10,8	0,85	26	-4	23,5	1306	12
204	1214	2	120	32	112	10,8	0,85	26	-4	23,5	1306	12
209	2002	10	600	53	185,5	10,8	0,85	26	16	23,5	2154	12
210	1887	3	180	31	108,5	17,4	0,85	26	-5	23,5	2030	19
211	1222	2	120	31	108,5	11,3	0,85	26	-4	23,5	1315	12
212	1522	2	120	31	108,5	14,0	0,85	26	-12	23,5	1638	15
213	3917	3	180	31	108,5	36,1	1,35	27	-38	23,5	3317	31
		∑Lmin	4140	м3/ч						∑L=	30336	м3/ч

Таблица 4.2. Воздухообмены для каждого помещения для теплого периода года.

№ помещения	∑Q, Вт	N, чел.	Lmin, м3/ч	Lлето, м3/ч	V, м3	ΣQ/V	gradt	tв,оС	tух, оС	tпр**, оС	tпр, оС
101	1608	10	600	3497	287	5,6	0,25	25	25	24	21
102	618	5	300	1022	70	8,8	0,25	21	21	20	21
109	1392	10	600	2037	185,5	7,5	0,25	21	21	19	21
110	539	2	120	1248	108,5	5,0	0,25	21	21	20	21
111	539	2	120	1248	108,5	5,0	0,25	21	21	20	21
112	539	2	120	1248	108,5	5,0	0,25	21	21	20	21
113	1175	2	120	2363	108,5	10,8	0,85	21	22	21	21
201	1584	10	600	3902	287	5,5	0,25	25	25	24	21
202	551	2	120	1306	112	4,9	0,25	21	21	20	21
203	551	2	120	1306	112	4,9	0,25	21	21	20	21
204	551	2	120	1306	112	4,9	0,25	21	21	20	21
209	1392	10	600	2154	185,5	7,5	0,25	21	21	19	21
210	1223	3	180	2030	108,5	11,3	0,85	20	21	19	21
211	539	2	120	1315	108,5	5,0	0,25	21	21	20	21
212	839	2	120	1638	108,5	7,7	0,25	21	21	19	21
213	3251	3	180	3317	108,5	30,0	1,35	21	23	20	21

5.Расчет воздухораспределения по помещениям

Расчет воздухораспределения и подбор воздухоопределителей осуществляем с помощью программы AirProWebдля трех помещений с максимальными кратностями воздухообмена (см. табл.4.1.). Вычисления занесены в таблицу 5.1.

№	Вид возду-хорас-преде-лителя	Виды
113	COLIBRI CR-a 250-600-4V+ALSc 200-250
210	COLIBRI CR-a 250-600-4V+ALSc 200-250
213	COLIBRI CR-a 315-600-4V

Таблица 5.1. Воздухораспределение в помещениях cмаксимальными кратностями воздухообмена.

6.Построение процессов кондиционирования воздуха

Решение конкретной задачи кондиционирования воздуха заключается в построении на h-d диаграмме процессов, протекающих в кондиционируемом помещении и в кондиционере.Процессы обработки воздуха строим для помещения с максимальным воздухообменом (в нашем случае это помещение 201 – расход воздуха 3900м³/ч). Данные для построения берём из таблицвыше.На  основании полученных данных далее осуществляется компоновка кондиционера и расчет основного оборудования.

Условные сокращения:

Н – наружный воздух;

Н’– наружный воздух после утилизатора теплоты;

П – приточный воздух;

В – воздух в рабочей зоне (внутренний воздух);

У – воздух, удаляемый из помещения;

У+1–удаляемый воздух после вентилятора;

У’– удаляемый воздух после утилизатора теплоты;

СМ – точка смеси.

Процессы обработки воздуха находятся в приложении 2. Пояснения и дополнения к процессам находятся ниже.

Теплый период: t_н=25^оС, h_н=53 кДж/кг.

1, 2, 5, 6, 7, 8, 10 процессы:t_в=25^оС, φ_в=60%;

2 процесс:t_в=25^оС, φ_в=60%; 58% рециркуляция;

3 процесс:t_в=25^оС, φ_в=45%;

4 процесс:t_в=25^оС, φ_в=45%;79% рециркуляция;

5, 6 процессы: t_в=25^оС, φ_в=60%;

7 процесс: t_в=25^оС, φ_в=60%;

8 процесс:t_в=25^оС, φ_в=60%; 53% рециркуляция;

9 процесс: t_в=25^оС, φ_в=56%.

10 процесс:t_в=25^оС, φ_в=60%; 41% в обводном канале.

Холодный период: t_н=-32^оС, h_н=-32 кДж/кг; t_в=25^оС, φ_в=30%.

1 процесс: 86 % рециркуляция;

2 процесс: 79 % рециркуляция;

3 процесс: 71 % рециркуляция;

4 процесс: 39 % в обводном канале;

5 процесс: 73 % рециркуляция; примечание: в этой схеме У’ – воздух после парогенератора;

6процесс: 50 % в обводном канале;

7процесс: 62 % в обводном канале;

9процесс: 82 % рециркуляция;

Примечание: эффективность пластинчатого теплообменника 32%, регенеративного – 50%.

7.Анализ энергетических затрат на реализацию процессов кондиционирования воздуха

В таблице 7.1 изображено по 10 схем обработки воздуха в центральном кондиционере в теплый и 11 схем в холодный периоды года. Для каждой из схем находится мощность оборудования, которое используется в схеме (кВт). Далее мощность переводится в электрическую мощность с учетом коэффициентов пересчета. Так же в таблице для каждой схемы присутствует цена установки со всем оборудованием, которое дополнительно прибавляется к стоимости функциональных блоков (подобранных по программе  CLIMACIAT). Для схем, где требуется холод подбирается чиллер фирмы CiatAQUACIAT2 либо ККБ - компрессорно-конденсаторные блоки фирмы Climaveneta. В случаях где для охлаждения используется промежуточный холодоноситель (вода, р-р этиленгликоля) применяется чиллер. Так же в схемах с применением увлажнения воздуха паром подбираем парогенераторы фирмы Nordmann серии АТ по паропроизводительности.

Нагрузки оборудования находим по формулам:

Где L – расход воздуха в м3/ч,  - плотность воздуха в кг/м3,  - разность энтальпий в кДж/кг,  – разность влагосодержаний в г/кг,  удельная теплоем-кость воды, r – удельнаятеплота парообразования воды, P– давление развиваемое вентилятором в Па, – КПД вентилятора.

Таблица 7.1. Анализ затрат

Схема		Точ-ка	t,оС		ϕ, %	h, кДж/кг	d, г/кг	Блоки	Qт, кВт	Qх, кВт	Nэл, кВт	Cэкспл, $	Cоборуд, €
Теплый период
	н		25		55	53	11	ок			0,76	1,47
	1		19,2		95	53	13,3	во		0,65	0,22	1,12	9545
	2		18,8		100	52,5	13,3	ад			5,04	9,68	35852
	3		22,5		70	52,5	11,8	в (2шт)			2,83	5,43
	п		23,5		66	53,5	11,8	ккб (хм)			0,22	0,42	4200
	в		25		60	55	12
	Сумма											18,12	49597
	н		25		55	53	11
	см		26		55	56	11,8
	1		22,5		70	52,5	11,8	во		4,55	1,52	7,86
	п		23,5		66	53,5	11,8	в (2шт)			2,83	5,43	6767
	в		25		60	55	12	ккб (хм)			1,52	2,91	4200
	Сумма											16,21	10967
	н		25		55	53	11	во		24,1	8,02	41,56
	1		12		100	34,5	8,8	вн	13,7			23,59
	2		22,5		52	45	8,8	в (2шт)			2,83	5,43	3762
	п		23,5		49	46	8,8	ккб (хм)			8,02	15,39	8650
	в		25		45	47,5	9
	Сумма											85,97	12412
	н		25		55	53	11
	см		26,5		43	50,5	9,5	во		20,8	6,93	35,94
	1		12,5		100	34,5	8,8	вн	13,7			23,59
	2		22,5		52	45	8,8	в (2шт)			2,83	5,43	7513
	п		23,5		49	46	8,8	ккб (хм)			6,93	13,31	8200
	в		25		45	47,5	9
	Сумма											78,27	15713
	н			25	55	53	11
	1			19,2	95	53	13,3	ок			0,76	1,47
	2			17	100	47	11,8	во		7,8	2,60	13,48
	3			22,5	70	52,5	11,8	вн	7,15			12,36	9035
	п			23,5	66	53,5	11,8	в (2шт)			2,83	5,43
	в			25	60	55	12	ккб (хм)			2,60	4,99	5300
	Сумма											37,72	14335

Продолжение таблицы 7.1.

Схема	точка	t,оС	ϕ, %	h, кДж/кг	d, г/кг	Блоки	Qт, кВт	Qх, кВт	Nэл, кВт	Cэкспл, $	Cоборуд, €
	н	25	55	53	11
	1	22,5	65	50,5	11	во		3,25	1,08	5,62
	2	22,5	70	52,5	11,8	пг			2,76	5,31	5682
	п	23,5	66	53,5	11,8	в (2шт)			2,83	5,43
	в	25	60	55	12	ккб (хм)			1,08	2,08	4200
	Сумма									18,44	9882
	н	25	55	53	11
	1	18	95	49	11,8	ок (пол)		5,2	0,76+1,73	1,47+8,99
	2	22,5	70	52,5	11,8	вн	4,55			7,86
	п	23,5	66	53,5	11,8	в (2шт)			2,83	5,43	8060
	в	25	60	55	12	ккб (хм)			1,73	3,32	4200
	Сумма									27,08	12260
	н	25	55	53	11
	1	17	95	46,5	11,6	ок (пол)		8,45	0,76+2,82	1,47+14,60
	см	22,5	70	52,5	11,8
	п	23,5	66	53,5	11,8	в (2шт)			2,83	5,43	7319
	в	25	60	55	12	ккб (хм)			2,82	5,41	5300
	Сумма									26,92	12619
	н	25	55	53	11
	1	22,5	65	50,5	11	во		3,25	1,08	5,62	3778
	п	23,5	61	52	11	в (2шт)			2,83	5,43
	в	25	56	54	11,2	ккб (хм)			1,08	2,08	4200
	Сумма									13,13	7978
	н	25	55	53	11
	1	19,2	95	53	13,3	ок			0,31	0,60
	см	22,5	70	52,5	11,8	в (2шт)			2,83	5,43
	п	23,5	66	53,5	11,8						7 329
	в	25	60	55	12
	Сумма									6,03	7 329

Продолжение таблицы 7.1.

Схема	точка	t,оС	ϕ, %	h, кДж/кг	d, г/кг	Блоки	Qт, кВт	Qх, кВт	Nэл, кВт	Cэкспл, $	Cоборуд, €
Холодный период
	н	-32	-	-32	0,3
	см	18,5	41	32	5,1
	1	22,4	30	35,5	5,1	вн	4,55			7,86
	2	22,5	35	37,5	5,8	пг			2,42	4,64	9360
	п	23,5	32	38,5	5,8	в (2шт)			2,83	5,43
	в	25	30	40	5,9
	Сумма									17,94	9360
	н	-32	-	-32	0,3
	1	17,5	2	18	0,3	вн	65			112,32
	2	5	95	18	5,1	ок			0,76	1,47	11031
	см	22,5	35	37,5	5,8	в (2шт)			2,83	5,43
	п	23,5	32	38,5	5,8
	в	25	30	40	5,9
	Сумма									119,22	11031
	н	-32	-	-32	0,3
	см	10	55	21	4,2
	1	6,5	95	21	5,8	ок			0,76	1,47
	2	22,5	35	37,5	5,8	вн	21,5			37,07	11102
	п	23,5	32	38,5	5,8	в (2шт)			2,83	5,43
	в	25	30	40	5,9
	Сумма									43,96	11102
	н	-32	-	-32	0,3
	1	36,5	2	37,5	0,3	вн	90,4			156,12
	2	14,5	95	37,5	9,3	ок			0,76	1,47
	см	22,5	35	37,5	5,8	в (2шт)			2,83	5,43	8003
	п	23,5	32	38,5	5,8
	в	25	30	40	5,9
	Сумма									163,02	8003

Продолжение таблицы 7.1.

Схема	точка	t,оС	ϕ, %	h, кДж/кг	d, г/кг	Блоки	Qт, кВт	Qх, кВт	Nэл, кВт	Cэкспл, $	Cоборуд, €
	н	-32	-	-32	0,3
	см	11,5	70	26	5,8	пг			6,91	13,27
	1	22,5	35	37,5	5,8	вн	15			25,83
	п	23,5	32	38,5	5,8	в (2шт)			2,83	5,43	8616
	в	25	30	40	5,9
	Сумма									44,54	8616
	н	-32	-	-32	0,3
	н'	-1	70	5,5	2,5
	1	31,5	8	37,5	2,5	вн	41,6			71,88
	2	14	95	37,5	9,3	ок			0,76	1,47
	см	22,5	35	37,5	5,8	в (2шт)			2,83	5,43	15437
	п	23,5	32	38,5	5,8
	в	25	30	40	5,9
	Сумма									78,78	15437
	н	-32	-	-32	0,3
	н'	-8	10	-8	0,3
	1	36,5	2	37,5	0,3	вн	59,2			102,21
	2	14,5	95	37,5	9,3	ок			0,76	1,47	12154
	см	22,5	35	37,5	5,8	в (2шт)			2,83	5,43
	п	23,5	32	38,5	5,8
	в	25	30	40	5,9
	Сумма									109,11	12154
	н	-32	-	-32	0,3
	н'	-1	70	5,5	2,5
	1	22	15	28	2,5	вн	29,3			50,54
	2	22,5	35	37,5	5,8	пг			11,40	21,89	14374
	п	23,5	32	38,5	5,8	в (2шт)			2,83	5,43
	в	25	30	40	5,9
	Сумма									77,87	14374

Окончание таблицы 7.1.

Схема	точка	t,оС	ϕ, %	h, кДж/кг	d, г/кг	Блоки	Qт, кВт	Qх, кВт	Nэл, кВт	Cэкспл, $	Cоборуд, €
	н	-32	-	-32	0,3
	н'	-1	70	5,5	2,5
	см	22,5	31	36	5,2
	1	22,5	35	37,5	5,8	пг			2,07	3,98
	п	23,5	32	38,5	5,8	в (2шт)			2,83	5,43	14450
	в	25	30	40	5,9
	Сумма									9,41	14450
	н	-32	-	-32	0,3
	н'	-8	10	-8	0,3
	1	21,5	2	22,5	0,3	вн	42,3			73,01
	2	22,5	35	37,5	5,8	пг			19,01	36,49
	п	23,5	32	38,5	5,8	в (2шт)			2,83	5,43	10883
	в	25	30	40	5,9
	Сумма									114,93	10883
	н	-32	-	-32	0,3
	1	21,6	5	22,5	0,3	вн	69,7			120,41
	2	22,5	35	37,5	5,8	пг			19,01	36,49	6521
	п	23,5	32	38,5	5,8	в (2шт)			2,83	5,43
	в	25	30	40	5,9
	Сумма									162,33	6521

8. Выбор оптимальной комплектации кондиционера. Выбор функциональных блоков центрального кондиционера для СКВ с чиллерами и фэнкойлами

На основе данных расчетов выбираем оптимальные процессы для теплого и холодного периода. Сравниваем затраты необходимые на реализацию каждого процесса.

Исходя из проведенных расчетов выбираем схему 10 для тёплого периода и схему 9 для холодного периода.

Схема центрального кондиционера представлена на рисунке 9.1.

Рис. 9.1. Оптимальная комплектация кондиционера.

Стоимость этой схемы составляет 63358€.

При применении схемы кондиционера с использованием фэнкойлов невозможно использовать рециркуляцию воздуха (т.к. кондиционер подает минимальную норму воздуха), поэтому выбирается следующая схема кондиционера (расход воздуха L_min = 4140м³/ч). Поэтому наиболее выгодная компоновка без рециркуляции представлена на рисунке 9.2.

Рис. 9.1. Комплектация центрального кондиционера для СКВ с чиллерами и фэнкойлами.

Стоимость этой схемы составляет 10851€.

Более подробная информация о выбранной схеме находится в Приложении 3.

9.Подбор фэнкойлов

Рассчитаем производительность фэнкойлов для теплого периода года.

Расчет сведен в таблице 9.1.

Подбор фэнкойлов проводим по программе McQuay. Фэнкойлы серии МСК. Выбирается фэнкойл по мощности. Температура воды на входе 5 °С, на выходе – 12 °С. Температура воздуха 26,1°С.

Подбор фэнкойлов приведен в Приложении 4.

Таблица 9.1. Выбор фэнкойлов для теплого периода

№ помещения	N чел	Lmin, м3/ч	ΣQполн, кВт	Тип фанкойла	Количество	Стоимость
101	10	600	9,05	MCK 010СW	4	3092
102	5	300	3,99	MCK 015СW	1	850
109	10	600	7,96	MCK 025AW	1	1073
110	2	120	4,40	MCK 015СW	1	850
111	2	120	4,40	MCK 015СW	1	850
112	2	120	4,40	MCK 015СW	1	850
113	2	120	6,13	MCK 030BW	1	1080
201	10	600	14,20	MCK 015ВW	4	4351
202	2	120	4,60	MCK 015СW	1	850
203	2	120	4,60	MCK 015СW	1	850
204	2	120	4,60	MCK 015СW	1	850
209	10	600	8,35	MCK 025AW	1	1073
210	3	180	7,14	MCK 020AW	1	1069
211	2	120	4,63	MCK 015СW	1	850
212	2	120	5,71	MCK 025ВW	1	1069
213	3	180	14,44	MCK 020AW	2	2128

         Итого суммарная стоимость фэнкойлов составила 20835 евро. Тогда вся система (ЦК+фэнкойлы) обойдется в 10851+20835=31686 евро