Учет подробной климатической информации в расчетах годовых затрат на кондиционирование воздуха Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

строительная теплофизика и энергосбережение

Учет подробной климатической информации в расчетах годовык затрат на кондиционирование воздуха

H.A. Михальцова, Е.А. Тарасова

МГСУ

Сравнение энергозатрат и затрат воды выполнено для систем кондиционирования воздуха (СКВ), работающих по разным технологическим схемам: прямоточной системы со вторым подогревом и системы с первой рециркуляцией и управляемыми процессами охлаждения и увлажнения.

Примененные аппараты обработки воздуха указаны в схемах на рис. 1.

Эти два варианта обработки приточного воздуха рассматривались в помещении боулинга и в гостиных одной элитной квартиры жилого здания. Помещения отличаются значениями требуемых опти-

мальных параметров внутреннего воздуха: для боулинга температура ^ должна быть в пределах 18-21 °С, относительная влажность 6 40%-50%,

' в '

луч процесса обработки воздуха в холодный период года ех =18611 кДж/кг, в теплый период года ет = 14702 кДж/кг. Для помещений гостиных 1 в интервале 20-24 °С, 6в в пределах 30%-50%, луч процесса обработки воздуха в помещении: ех = 23890 кДж/кг, ет = 10940 кДж/кг. Для удобства сравнения результатов расчета расходы кондиционного воздуха приведены к 10 000 м3/ч.

Анализ работы центральных СКВ в течение года

Наименование помещения

СКВ Зона регулирования Боулинг Гостиные

Повторяемость, °/0 ч/год Повторяемость, °/0 ч/год

к 1 52,14 4569 44,88 3931

i >s m и X m t V (и Д m U ш 2 7,72 676 5,05 442

3 13,84 1212 30,26 2651

4 5,54 485 4,7 413

05 9" II 5 3,8 333 4,4 385

H 0 6 3,36 294 3,36 294

% к Q. 7 13,6 1191 7,35 644

С Итого 100 8760 100 8760

1 53,85 4717 9,49 831

t .D 3 * 2 0,58 51 33,42 2928

3 14,72 1289 - -

ф I к Ф 5 5 4 0,89 78 4,7 413

я * Q. (D С С ^ 5 3,65 320 34,47 3020

6 1,41 124 3,45 302

ф к s S и I 7а 0,39 34 0,4 35

к <U с I 76 0,87 76 1,54 135

1s 5- m 8 0,86 75 0,63 55

<u a ! 9 2,28 200 0,89 78

'о 0 и m (j Q. ф Ф U с 0 и й. 10 6,14 538 2,7 236

11 5,27 462 1,82 158

u с со 12 7,14 625 4,44 389

и 13 1,95 171 2,05 180

Итого 100 8760 100 8760

Таблица 1. Продолжительность работы в зоне регулирования.

строительная теплофизика и энергосбережение

Рисунок 1. Принципиальные схемы кондиционирования воздуха в помещении:

а) прямоточная СКВ с двумя подогревами;

б) СКВ с первой рециркуляцией и управляемыми процессами увлажнения и охлаждения.

1 — приемный блок; 2 — блок фильтра; 3 — блок воздухонагревателя первого подогрева; 4 — блок воздухоохладителя; 5 — блок сотового увлажнения; 6 — блок воздухонагревателя второго подогрева; 7 — вентиляторный блок; 8 — насос для подачи воды в блок увлажнения; 9 — насосный центр; 10 — испаритель; 11 — компрессор; 12 — конденсатор; 13 — вентилятор охлаждения конденсатора; 14 — вытяжной вентилятор; 15 — блок приемный смесительный.

438 5 2009

строительная теплофизика и энергосбережение

проводился с использованием / —ё диаграммы влажного воздуха графоаналитическим способом по данным о границах возможных сочетаний параметров наружного воздуха и их повторяемостях, которые были приняты по данным [2]. Так как использованная климатическая информация не позволяет выделить сочетания параметров наружной среды в различное время суток, для сравнения приняты помещения, работающие круглосуточно.

На / — ё диаграмму нанесли границы зон наружного климата в г. Москве (рис.2). Каждой зоне наружного климата отвечает определенная последовательность обработки воздуха, а границы зон

определяют значения параметров наружного воздуха, при которых следует переходить с одного режима обработки воздуха на другой. При построении использованы рекомендации [1]. В этих границах на рис.2 выделены зоны обработки воздуха для упомянутых выше систем в помещении боулинга. А в таблице 1 приведены продолжительности стояния сочетаний температуры и энтальпии наружного воздуха в каждой из выделенных зон.

Следует отметить, что для прямоточной схемы обработки воздуха расход приточного воздуха Оп постоянен в течение года и больше минимально необходимого расхода наружного воздуха. В СКВ

Рисунок 2. Алгоритм функционирования СКВ. а — прямоточная СКВ:

1 — нагрев в воздухонагревателе первой ступени (ВН1), адиабатное увлажнение и нагрев в воздухонагревателей второй ступени (ВН2); 2 — адиабатное увлажнение и нагрев в ВН2; 3 — нагрев в ВН2; 4 — отсутствие обработки; 5 — сухое охлаждение в поверхностном воздухоохладителе (ПВО) до / , увлажнение при / =сопз1 и нагревание в ВН2; 6 — «мокрое» охлаждение в ПВО и нагрев в ВН2; 7 — нагрев в ВН1, охлаждение в ПВО и снова нагрев в ВН2. б — СКВ с рециркуляцией:

1 — смешение Эмин наружного воздуха (н.в.) с рециркуляционным (р.в.), нагрев в ВН1 и адиабатное увлажнение; 2 — смешение переменного расхода н.в. с р.в. и

адиабатное управляемое увлажнение; 3 — смешение Э мин н.в. с р.в. и нагрев в ВН2; 4 — отсутствие обработки; 5 — смешение переменного расхода н.в.; 6 — адиабатное управляемое увлажнение; 7а — управляемое сухое охлаждение до ^^ макс; 7б — управляемое охлаждение и осушение воздуха до ^^ макс; 8 — смешение Э мин н.в. с р.в. политропное охлаждение и осушение; 9 — смешение Э мин н.в. с р.в., охлаждение смеси в ПВО, нагрев в ВН2; 10 —

смешение Э

'н.в. с р.в., нагрев до луча 8ко, политропное

охлаждение и осушение смеси; 11 — охлаждение Э нмакс = Эп н.в. в ПВО, нагрев в ВН2; 12 — нагрев Э нмакс = Эп н.в. в ВН2, до луча 8 , охлаждение в ПВО; 13 — смешение переменного расхода н.в. с р.в. и нагрев в ВН2.

строительная теплофизика и энергосбережение

строительная теплофизика и энергосбережение

строительная теплофизика и энергосбережение

с первой рециркуляцией и управляемыми процессами охлаждения и увлажнения расход Оп постоянен, но расход наружного воздуха может изменяться от минимального значения Омин до макси-

н "

мального О макс = О .

нп

Для прямоточной со вторым подогревом СКВ характерно потребление теплоты для всех зон обработки, кроме четвертой. В 5-й, 6-й и 7-й зонах требуется потребление искусственного холода, в этих же зонах использованы два альтернативных процесса: охлаждение и нагревание, что противоречит экономии энергии. Вода на увлажнение воздуха нужна в зонах 1, 2 и 5. Для схемы обработки воздуха с первой рециркуляцией и управляемым процессом характерно потребление теплоты в зонах 1, 3, 9, 10, 11, 12 и 13. В зонах 7, 8, 9 и 10 требуется потребление искусственного холода. Потребление воды на увлажнение воздуха необходимо в зонах 1,2 и 6.

Для каждого кондиционера осуществлен подбор всех аппаратов обработки воздуха, насосов и холодильных машин. В таблицах 2, 3 и 4 приведены годовые расходы энергоносителей и воды, а также их стоимости при работе в каждой погодной зоне с учетом повторяемости сочетания параметров наружной среды в каждой зоне для обоих групп помещений.

Выводы

1. Учет подробной климатической информации о распределении сочетаний температуры и энтальпии наружного воздуха позволил оценить энергопотребление и расход воды в СКВ с большой степенью достоверности.

2. Внутренние тепло- и влаговыделения в помещениях значительно влияют на продолжительность

работы в одинаковых погодных зонах и количество зон регулирования. Например, в схеме с 1 рециркуляцией и управляемым процессом в помещении кабинета не задействована зона 3.

3. Прямоточная система уступает системе с рециркуляцией для обоих помещений. Расчетные мощности всех аппаратов обработки приточного воздуха меньше в схеме с рециркуляцией и управляемыми процессами увлажнения и охлаждения и ниже затраты на энергоносители. В СКВ, рассчитанных на 10 000 м3/ч обрабатываемого воздуха, для прямоточной схемы с двумя подогревами в сумме годовые затраты на энергоносители и воду составляет 363546 руб./год для боулингов и 336004 руб./год для гостиных, в то время как для схемы с одной рециркуляцией и управляемыми процессами увлажнения и охлаждения они равны 151847 руб./ год для боулингов и 89885 руб./год для гостиных.

Такое соотношение годовых затрат подтверждает большую экономичность замены прямоточной СКВ на рециркуляционную с управляемыми процессами увлажнения и охлаждения для помещений с меньшим требуемым расходом наружного воздуха.

Список литературы

1. Белова Е.М. Центральные системы кондициони-

рования воздуха в зданиях. — М.: Евроклимат, 2006. — 640 с.

2. Сизов А.М. Форма представления климатичес-

ких данных в виде двухмерных комплексов для проектирования систем кондиционирования воздуха / А.М.Сизов // «Вентиляция и кондиционирование воздуха». Сб. №7. Рига. Изд-во РПИ, 1975, с. 116-123.

442 5 2009