1. Рабочаяразностьтемператур

Разность температур между температурой приточного воздуха, выходя- щего из воздухораспределительных устройств, t_пи температурой воздуха в рабочей зоне помещения t_вназывается рабочей разностью температурΔt_р. Рабочая разность температур выбирается в зависимости от назначения поме- щения,величинытеплопоступлений,способаподачиираспределениявоздуха и других условий. Температура приточного воздуха может быть ниже или выше температуры внутреннего воздуха в рабочей зоне помещения.

Зная расчѐтнуютемпературувоздухаврабочей зонепомещенияt_в,°Си рабочую разность температурΔt_р,°Сможно определить температуру приточ- ного воздуха

t_п=t_в±Δt_р. (9.1)

Если в помещение подается воздух с температурой ниже температуры воздуха в помещении, то при большой разности температурΔt_рчеловеком ощущается холодный неприятный поток из приточных отверстий. Поэтому практикой кондиционирования воздуха ограничивается разность температурΔt_р.

Так,есливоздухподается:

• непосредственноврабочуюзону Δt_р=1–2°С;

• навысоту3мивыше Δt_р=4–6°С;

• навысотуболее4мотпола Δt_р=6–8°С;

• воздухораспределителями(плафонами) Δt_р=8–15°С.

Отработанный воздух из помещения может удаляться из рабочей зоны помещения или воздухоприѐмными устройствами, расположенными выше рабочей зоны. Если воздух удаляется из рабочей зоны, то температура удаляемого воздухаt_убудет равна температуре воздуха внутри помещения,t_в, т. е.t_у= t_в.Однако температура удаляемого из помещения воздухаt_у, как правило, выше температуры воздуха в рабочей зоне. Еѐ необходимо учиты- вать в системах с рециркуляцией воздуха при смешивании двух потоков.

Температуруудаляемоговоздухаможноопределитьпоформуле

t_у= t_в+Δt_у, (9.2)

гдеΔt_у–подогревудаляемоговоздухавышерасчѐтнойтемпературыврабочей зоне помещения, °С.

Степень подогрева удаляемоговоздуха зависит от высоты размещения вытяжного воздухозаборного устройства

Δt_у=gradt(H–h_р.з), (9.3)

гдеgradt−градиенттемпературыповысотепомещениявышерабочейзоны,

град/м;

H–высотаразмещениявытяжноговоздуховода,м;

h_р.з–высотарабочейзоныпомещения.Какправило,принимаетсяh_р.з=2,0м.

Градиент температуры определяется в зависимости от избытков явного тепла в помещении по таблице 9.1.

Таблица 9.1 – Градиента температуры по высоте помещения выше рабочей зоны в зависимости от избытков явного тепла в помещении

Удельныевыделения явнойтеплотыqявн,Вт/м^3	Градиент температуры по высотеgradt,град/м	Примечание
более23,2	0,8–1,5	Меньшие значения при-нимают для холодного периодагода,большие− для теплого
11,6–23,2	0,3–1,2
менее11,6	0–0,5

Рабочая разность температурограничивается заданными параметрами воздуха помещения и, как правило, должна и приниматься максимально большой, ибо от неѐ зависят размеры кондиционеров, каналов и мощность электродвигателей, а следовательно, величины единовременных и эксплуата- ционных затрат. Вместе с тем величина Δt_рдолжна удовлетворять санитарно- гигиеническим требованиям, поэтому ее необходимо проверять расчетом распределения приточного воздуха.

2. ТермодинамическаямодельсистемыкондиционированиявоздухаПроцессподготовкивоздухапередподачейеговкондиционируемое помещение составляет совокупность технологических операций и называется технологиейкондиционированиявоздуха.Технологиятепло-влажностной обработкикондиционируемоговоздухаопределяетсяначальнымипарамет- рамивоздуха,подаваемоговкондиционер,итребуемыми(задаваемыми)

параметрамивоздухавпомещении.

Для выбора способов обработки воздуха строят схему наd-h-диаг- рамме, позволяющую при определенных исходных данных найти такую технологию, которая обеспечит получение заданных параметров воздуха в обслуживаемом помещении при минимальных расходах энергии, воды, воздухаит.д.Такаясхемаобработкивоздуханазываетсятермодинамической моделью системы кондиционирования воздуха (ТДМ). Пример термоди- намической диаграммы показан на рисунке 9.1.

Параметры наружного воздуха, подаваемого в кондиционер для пос- ледующей обработки, изменяются в течение года, месяца и суток в большом диапазоне. Поэтому можно говорить о наружном воздухе как о многомерной

функцииX_н= x_н(t).Соответственно совокупность параметров приточного воздуха есть многомерная функцияX_пр= x_пр(t),а в обслуживаемом помеще- нииX_в= x_в(t) (внутренние параметрыв рабочей зоне).

Рисунок9.1–Обобщѐннаятермодинамическаямодельсистемы кондиционирования воздуха

Термодинамическую модель строят наd-h-диаграмме, а затем опреде- ляют алгоритм обработки воздуха, необходимое оборудование и способ автоматического регулирования параметров воздуха. Построение термодина- мической моделиначинают с нанесения на d-h-диаграмму возможные состояния наружного воздуха данного географического пункта.

Верхней границей является изотермаt_ни изоэнтальпияh_н(предельные параметры теплого периода года). Нижней границей является изотермаt_зми изоэнтальпияh_зм(предельные параметры холодного и переходных периодов года). Предельные значения относительной влажности наружного воздуха принимаются по результатам метеорологических наблюдений. При отсутст- вии данных принимают диапазон отφ_min= 15 %доφ_max= 100 %.Таким образом, многомерная функция возможных параметров наружного воздуха заключена в многоугольникеabcdefg.

Затем наносят наd-h-диаграмму требуемое (расчетное) значение состояния внутреннего воздуха в помещении в рабочей зоне. Наd-h- диаграмме расчѐтные значения могут изображаться по разному:

• одной точкой (например, для прецизионного кондиционирования, когда требуются точные определѐнные параметры температуры и относи- тельной влажности без отклонений);

• линией (например, для отдельных цехов текстильной промышлен- ности, когда колебания относительной влажности недопустимы);

• в виде четырѐхугольника (например для цехов пищевых отраслей промышленности, когда допускается диапазон изменений как температуры, так и относительной влажности).

Для большинства жилых, административных и производственных помещений при комфортном и комфортно-технологическом кондициони- ровании рабочая зона изображается четырѐхугольникомР₁Р₂Р₃Р₄(см. рисунок 9.1) по диапазону оптимальных значений температуры и относи- тельной влажности воздуха внутри помещения.

Далее определяется тепло-влажностное отношение (угловой коэффи- циент) ε и проводятся линии процесса изменения параметров воздуха в помещении через граничные точки рабочей зоныР₁, Р₂, Р₃и Р₄. При отсутствии данных о направлении луча процесса в помещении ориенти- ровочно можно принятьεв кДж/кг:

• технологический цех мясоперерабатывающего предприятия 7000–10000;

• технологическийцехмолокоперерабатывающегопредприятия6000–

8000;

• предприятияторговлииобщественногопитания8500–10000;

• зрительныезалыкинотеатров8500–10000;

–квартиры15000–17000;

• офисныепомещения17000–20000.

Послеэтогостроитсязонапараметровприточноговоздуха.Дляэтого

налинияхε,проведенныхизграничныхточекзоны Р₁,Р₂,Р₃иР₄

откладываютсяотрезки,соответствующиерасчетномуперепадутемператур

∆t_р.Величина∆t_рпринимаетсяпонормамилирассчитывается,исходяизпараметров системы холодоснабжения

В системах кондиционирования с различной степенью рециркуляции для правильного построения процессов обработки воздуха необходимы параметры удаляемого воздуха. Состояние удаляемого воздуха определяется точкамиУна продолжениях тепло-влажностных отношений ε с учѐтом подогрева удаляемоговоздухавыше расчѐтной температурыΔt_у. При этом получается четырѐхугольникУ₁У₂У₃У₄(см. рисунок 9.1).

Таким образом, термодинамическая модель системы кондиционирова- ния воздуха сводится к приведению множества параметров наружного воздуха (многоугольникabcdef) к множеству параметров приточного воздуха (многоугольникП₁П₂П₃П₄),множествупараметроввоздухарабочейзоны

помещения (многоугольникР₁Р₂Р₃Р₄) и множеству параметров удаляемого воздуха (по необходимости)У₁У₂У₃У₄.