Расчет системы кондиционирования

Кондиционирование обеспечивает наилучшее микроклимата в помещении и условия работы точной и чувствительной аппаратуры, и должно выполняться в соответствии с главой СНиП 11-33-75 “Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха”.

Определим количество явного тепла выделяемого в помещении для нашего оборудования в теплый период года, с учетом следующих источников тепловыделения: операторов, солнечной радиации, искусственного освещения, оборудования коммутации.

Определяем воздухообмен явного тепла:

 

G_Я= , м³/ч (4.1)

 

где Q_Я – выделение явного тепла, Вт; с – теплоемкость сухого воздуха, удаляемого общеобменной вентиляцией и подаваемого в помещение, t_УХ=20 ºС, t_ПР=15 ºС.

Явное выделяемое тепло:

 

 (4.2)

 

где Q₁ – тепловыделение от аппаратуры; Q₂ – тепловыделение от источников освещения; Q₃ – тепловыделение от людей; Q₄ – теплопоступление от солнечной радиации сквозь окна.

Тепловыделение от аппаратуры:

 

, Ватт (4.3)

 

 Ватт

где  – коэффициент использования установочной мощности;  – коэффициент загрузки;  – коэффициент одновременной работы аппаратуры;  – коэффициент ассимиляции тепла воздуха помещения при переходе в тепловую энергию; N_ном – номинальная мощность всей аппаратуры.

При ориентировочных расчетах принимают произведение всех четырех коэффициентов равным 0,25.

Тепловыделение от источников освещения:

 

, Ватт (4.4)

 

 Ватт

где  – коэффициент учитывающий количество энергии переходящей в тепло,  = 0,8; N_осв – мощность осветительной установки цеха (12 ламп по 80 Вт каждая).

Тепловыделение от людей:

 

, Ватт (4.5)

 

Ватт

где n – число работающих; q – теплопотери одного человека, равные 80-116 Вт.

Теплопоступление от солнечной радиации сквозь окна:

 

, Вт (4.6)

 

 Вт

где F_ост – площадь окна, м²; m – число окон; k – поправочный множитель, для металлического переплета k=1,25; q – теплопоступление через 1 м² окна, q = 224 Вт/м².

Определяем по формуле (4.2) явное выделяемое тепло:

 Вт

Определяем воздухообмен явного тепла:

G_Я= м³/ч

В теплый период времени, нормальная (средняя) температура в г. Петропавловск составляет Т_нор = 32°С, что больше чем комнатная температура 24°С, и потерь тепла нет, а есть приход тепла, выделяемого в помещении в холодный период года, с учетом следующих источников тепла: персонала, оборудования, искусственного освещения, батарей центрального отопления.

Количество тепла выделяемого первыми тремя источниками тепла не изменилось, по сравнению с летним периодом, поэтому нужен расчет количества тепла выделяемого только батареями центрального отопления.

Всего в комнате 4 батареи, каждую из которых можно представить в виде совокупности вертикальных и горизонтальных труб. Тепловой поток от поверхности нагретых тел можно определить по формуле (4.7):

Q_тел=(л+к)×(Т_n-Т_в) × Fn (4.7)

 

где F_n – площадь тела; Т_n – температура поверхности тела; Т_в – температура окружающего воздуха; л, к – коэффициенты излучения и конвенции (Вт/м×с).

Определим значение л по формуле (4.8) [10]:

л =С_пр×[((273+Т_n)/100)+((273+Т_в)/100)]/(Т_n-Т_в) (4.8)

 

где С_пр – приведенный коэффициент излучения тел в помещении, принимаемый равным 4,9 Вт/cм×к.

Найдем л:

л = 4,9×10^-2×[(273+60)/100)+(273+22)/100)]/(60-22) = 1 Вт/м×к

Определяем значение к по формуле (4.9):

к =А×(Т_n-Т_в) (4.9)

 

где А – коэффициент, принимающий значения: для горизонтальных труб 0,17; для вертикальных труб 0,21.

Найдем значения к:

к_гор = 0,17× (60 - 22) = 6,46 Вт/м×с

к_вер = 0,21×(60-22) = 7,98 Вт/м×с

Каждая батарея состоит их 4-х горизонтальных труб, длиной 930 мм и диаметром 80 мм и 29 вертикальных труб, длиной 540 мм и диаметром 60 мм. Рассчитаем тепловой поток от одной батареи по формуле (4.10):

Q_бат=4×(л+к_гор)×(Т_n-Т_в)×n×Д_гор×L_гор+30×(л+к_вер)×(Т_n-Т_в)×n×Д_вер×L_вер (4.10)

Q_бат=3,14×(1+6,46)×(60-22)×2×6,08×0,93+30×(1+7,98)×0,06×0,54=620 Вт

От четырех батарей, соответственно:

Q_{бат, 4} = 4×620 = 2480 Вт

Определим по формуле (4.11) суммарное количество поступающей теплоты:

 

Q_сум = Q_{бат, 4} + Q_обор + Q_чел + Q_ос (4.11)

 

Q_сум = 2480 + 580 + 625 + 768 = 4453 Вт

Примем потери через стены и окна здания по для холодного и теплого времен года. Для холодного времени года: Т_нар=-12 °С [10], Q_пот.=727 Вт. Для теплого времени года: Т_нар=30⁰ С, Q_пот.=182 (Вт).

Для холодного периода избыток тепла:

Q_изб.т = 4453-727 = 3726 Вт

Для теплого периода избыток тепла:

Q_изб.т = 4453+182 = 4635 Вт

Определим необходимый воздухообмен для теплого и холодного периодов года по формуле (4.12), [10]:

 

L = 3,6×Q_изб.т/С×Р×(Т_вн-Т_нар) (4.12)

 

где С – удельная теплоемкость воздуха, при постоянном давлении она равна 1 кДж/кг с; Р – плотность воздуха 1,2 кг/м³.

Для теплого периода необходим воздухообмен:

L_т = 3,6×4635/12000×(27-22) = 27 м³/час

Для холодного периода года необходим воздухообмен:

L_х = 3,6×3726/12000×(22-12) = 112 м³/час

Норма воздухообмена для помещения определяется СниП II-68-75 составляет 30 м×куб/час на одно место, и соответственно, для двух рабочих мест и двух стоек оборудования, составит:

L_норм = 30×4 = 120 м³/час

Требования, предъявляемые к воздухообмену в помещении СниП II-68-75, более жесткие, чем требования, предъявляемые, для обеспечения отвода явного тепла, как для холодного, так и для теплого периодов года:

L_норм = 870>L_т = 27 м³/час

L_норм = 870>L_х = 112 м³/час

Для обеспечения требуемых норм воздухообмена применяем оконный кондиционер LWH0560AC , который рассчитан на вентиляцию и кондиционирование 25 м² ,их необходимо 4 шт.

Кондиционер LWH0560AC обеспечивает:

- охлаждение воздуха;

- автоматическое поддержание заданной температуры;

- очистка воздуха от пыли;

- вентиляция;

- уменьшение влажности воздуха;

- изменение скорости движения направления воздушного потока;

- воздухообмен с окружающей средой.

Количество кондиционеров в расчете на вентиляцию можно рассчитать по формуле (4.13):

 

n = L_норм /L_q (4.13)

 

где L_q – производительность кондиционера.

Для LWH0560AC , из условия обеспечения вентиляции:

n = 870/320 = 4 шт

В результате проделанного расчета, мы убедились, что требования, предъявляемые СНиП II‑68-75, обеспечивают все нормируемые параметры микроклимата в помещении для оборудования телекоммуникации.

Параметры кондиционера LWH0560ACG:

- потребляемая мощность - 1000 Вт;

- обслуживание площади - 25м²;

- производительность по холоду – 1740 (1500)Вт/час (Ккал/час);

- производительность по воздуху при высокой частоте вращения вентилятора - 400м³/час;

- производительность по воздуху при низкой частоте вращения вентилятора, - 320м³/час.