Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Аналитический обзор и выбор направлений исследований 11
1.1. Анализ общих принципов использования схем систем вентиляции и кондиционирования воздуха 11
1.2. Анализ систем кондиционирования воздуха с прямым испарительным охлаждением 17
1.3. Анализ систем кондиционирования воздуха с косвенным испарительным охлаждением 20
1.4. Анализ систем кондиционирования воздуха с двухступенчатым испарительным охлаждением 23
1.5. Анализ систем кондиционирования воздуха адиабатным увлажнением 25
1.6. Выводы. Цели и задачи исследований 27
Глава 2. Разработка энергоэффективной системы кондиционирования воздуха с адиабатным увлажнением 29
2.1. Система кондиционирования воздуха с местным адиабатным увлажнителем 29
2.2. Исследование обработки воздуха с местным адиабатным увлажнителем
2.2.1 Схема экспериментальной установки 36
2.2.2 Результаты экспериментальных исследований 43
2.2.3 Сравнение работы адиабатных увлажнителей 56
2.3. Алгоритм расчета системы кондиционирования воздуха с местным адиабатным увлажнителем
2.3.1 Алгоритм расчета и построения процессов обработки воздуха на J-d диаграмме 61
2.3.2 Пример расчета системы кондиционирования воздуха с местным адиабатным увлажнителем 66
2.3.3 Область применения системы кондиционирования воздуха с местным адиабатным увлажнителем 74
2.4. Выводы 81
Глава 3. Совершенствование и разработка эффективных алгоритмов расчета систем кондиционирования воздуха 83
3.1. Системы кондиционирования воздуха с прямым испарительным охлаждением 83
3.1.1 Схема системы кондиционирования воздуха с прямым испарительным охлаждением 83
3.1.2 Алгоритм расчета и построения процесса обработки воздуха на J-d диаграмме 84
3.1.3 Пример расчета системы кондиционирования воздуха с прямым испарительным охлаждением 87
3.2. Системы кондиционирования воздуха с косвенным испарительным охлаждением 89
3.2.1 Схемы систем кондиционирования воздуха с косвенным испарительным охлаждением 89
3.2.2 Алгоритм расчета и построения процессов обработки воздуха на J-d диаграмме 94
3.2.3 Пример расчета системы кондиционирования воздуха с косвенным испарительным охлаждением 103
3.3. Системы кондиционирования воздуха с двухступенчатым испарительным охлаждением 114
3.3.1 Схемы систем кондиционирования воздуха с двухступенчатым испарительным охлаждением 114
3.3.2 Алгоритм расчета и построения процессов обработки воздуха на J-d диаграмме 118
3.3.3 Пример расчета системы кондиционирования воздуха с двухступенчатым испарительным охлаждением 121
3.4. Выводы 127
Глава 4. Метрологические характеристики методов расчета и экспериментальных исследований 128
4.1. Классификация погрешностей средств измерений 128
4.2. Метрологические характеристики экспериментальных исследований 131
4.3. Выводы 136
Глава 5. Технико - экономические показатели энергоэффективных схем систем кондиционирования воздуха 137
5.1. Критерии оценки технико - экономических показателей 137
5.2. Дисконтированные коэффициенты, сроки окупаемости 140
5.3. Расчет показателей эффективности применения схемы систем кондиционирования воздуха с местным адиабатным увлажнителем 142
5.4. Выводы 145
Заключение. Основные выводы 147
Условные обозначения 150
Библиографический список
- Анализ систем кондиционирования воздуха с косвенным испарительным охлаждением
- Алгоритм расчета системы кондиционирования воздуха с местным адиабатным увлажнителем
- Алгоритм расчета и построения процесса обработки воздуха на J-d диаграмме
- Расчет показателей эффективности применения схемы систем кондиционирования воздуха с местным адиабатным увлажнителем
Введение к работе
Актуальность темы.
На сегодняшний день проблема энергосбережения является одной из приоритетных задач, связанных с экономическим и техническим развитием и совершенствованием систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Современная тенденция развития систем кондиционирования воздуха в Российской Федерации заключается в повышении надежности и эффективности работы систем и аппаратов, работающих в различных температурных режимах. Наибольший потенциал по энергосбережению имеется в сфере вентиляции и кондиционирования воздуха, потребляющих значительное количество тепловой и электрической энергии и существенно влияющих на тепловой и воздушный режим зданий различного назначения. Выбор схем систем кондиционирования воздуха зависит от многих объективных и субъективных факторов, но в последнее время при выборе схем, основную роль, наряду со стоимостью, играют энергетические показатели: энергоэффективность, потребляемая мощность, расходы теплоты и холода и другие. Выбор схем и принципиальных решений зачастую зависит от желания заказчиков, от архитектурных и конструктивных особенностей и от других факторов. В некоторых случаях удачное решение, осуществленное на одном объекте, оказывается неприемлемым или технически невозможным на другом, поэтому для принятия рациональных схем необходимо прорабатывать многообразие вариантов. В этих условиях для специалистов по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, тепло- и холодоснабжению требуются методики и рекомендации по выбору энергоэффективных схем систем вентиляции и кондиционирования воздуха с испарительным охлаждением и адиабатным увлажнением.
На этой основе автором: разработаны энергоэффективные схемы систем кондиционирования воздуха с испарительным охлаждением, а также новая энергоэффективная схема системы кондиционирования воздуха с местным адиабатным увлажнителем в качестве, которого применялся роторный пластинчатый тепломассообменник; предложены алгоритмы расчетов; проведены экспериментальные испытания; установлены метрологические и экономические параметры.
Цель работы.
Совершенствование систем кондиционирования воздуха с испарительным охлаждением и адиабатным увлажнением, с целью повышения их энергоэффективности.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
исследование существующих систем вентиляции и кондиционирования воздуха с использованием прямого, косвенного и двухступенчатого испарительного охлаждения и с использованием адиабатных увлажнителей;
разработка принципиальных схем компоновки систем кондиционирования воздуха с использованием испарительного охлаждения и адиабатного увлажнения;
разработка рекомендаций для расчета и проектирования систем кондиционирования воздуха с использованием прямого, косвенного и двухступенчатого испарительного охлаждения;
использование в проектировании новой энергоэффективной схемы и оборудования, обеспечивающих достижение одних и тех же конечных результатов при меньших энергетических затратах по сравнению с традиционными решениями.
Основная идея работы состоит в разработке схем систем кондиционирования воздуха, которые позволят значительно сократить потребление теплоты, электроэнергии, в некоторых случаях отказаться от использования искусственного холода или значительно снизить холодильную нагрузку.
Методы исследования включали обобщение известных научных и технических результатов, экспериментальные исследования предлагаемого адиабатного увлажнителя в лабораторных условиях, обработку результатов экспериментов на базе ПЭВМ.
Достоверность результатов научных положений и выводов работы обоснована применением классических положений теории тепломассообмена, моделированием изучаемых процессов, планированием и проведением экспериментов, применением метрологически аттестованных приборов и оборудования.
Научная новизна:
разработана энергоэффективная схема системы кондиционирования воздуха в помещении с адиабатным увлажнителем;
получены экспериментальные данные и аналитические зависимости эффективности обработки воздуха в системе кондиционирования воздуха с местным адиабатным увлажнителем;
определены наиболее эффективные области применения системы кондиционирования воздуха с местным адиабатным увлажнителем;
разработаны схемы и рекомендации по устройству энергоэффективных схем систем кондиционирования воздуха (Р НОСТРОЙ 2.15.6-2013);
построен алгоритм расчетов и построения процессов обработки воздуха на J-d диаграмме для систем с испарительным охлаждением.
Практическое значение работы:
разработан и экспериментально испытан роторный пластинчатый тепломассообменник в качестве адиабатного увлажнителя для повышения энергосбережения систем кондиционирования воздуха;
разработан алгоритм расчета системы кондиционирования воздуха с использованием адиабатного увлажнителя для повышения энергоэффективности систем кондиционирования воздуха;
разработаны принципиальные схемы компоновки систем кондиционирования воздуха с использованием испарительного охлаждения и адиабатного увлажнения.
Реализация результатов работы:
- разработанные схемы и рекомендации по использованию
испарительного охлаждения и адиабатного увлажнения в системах вентиляции и
кондиционирования воздуха включены в стандарт Р НОСТРОЙ 2.15.6-2013
«Инженерные сети зданий и сооружений внутренние. Рекомендации по
устройству энергоэффективных схем систем вентиляции и кондиционирования
воздуха»;
- разработанные схемы и рекомендации по использованию
испарительного охлаждения и адиабатного увлажнителя в системах вентиляции и
кондиционирования воздуха приняты при разработке стандарта
Р НОСТРОЙ/НОП 2.15.6-2013 «Инженерные сети зданий и сооружений
внутренние. Рекомендации по устройству энергоэффективных схем систем
вентиляции и кондиционирования воздуха»;
разработанные системы кондиционирования воздуха приняты при разработке рекомендаций СТО НОСТРОЙ 2.23.164-2014 «Инженерные сети зданий и сооружений внутренние. Устройство холодильных центров. Правила, контроль выполнения, требования к результатам работ»;
материалы диссертационной работы используются в ООО «Волгоградский Промстройпроект» при разработке проектной и рабочей документации систем вентиляции и кондиционирования воздуха (г. Волгоград);
материалы диссертационной работы используются в Техническом центре «Кондиционер» при разработке проектной и рабочей документации (г. Волгоград);
материалы работы используются ООО ИТЦ «ИНТЕЛЛЕКТ» при разработке проектной и рабочей документации (г. Волгоград);
разработанные схемы и рекомендации по использованию косвенного испарительного охлаждения в системах вентиляции и кондиционирования воздуха приняты в ООО НИЦ «Инвент» при разработке проектной документации на торгово-развлекательном многофункциональном комплексе по адресу: г. Москва, ЮАО, Варшавское шоссе д. 140;
материалы диссертационной работы были использованы для реконструкции линии производства адиабатных увлажнителей роторных пластинчатых тепломассообменников на предприятии ООО «ТЭК» (г. Волгоград).
Основные положения, выносимые на защиту:
научные обоснования совершенствования систем кондиционирования воздуха с испарительным охлаждением и адиабатным увлажнением;
схема кондиционирования воздуха с адиабатным увлажнителем;
результаты экспериментальных исследований адиабатного увлажнителя, позволяющие оценить его энергоэффективность от расхода обрабатываемого воздуха и частоты вращения ротора;
экспериментальные зависимости, характеризующие эффективность работы адиабатного увлажнителя от температур воздуха, глубины погружения дисков в воду и других параметров;
выявленная по результатам математических исследований наиболее эффективная область применения систем кондиционирования воздуха с местным адиабатным увлажнителем;
математические расчеты и алгоритмы построения процессов обработки воздуха на J-d диаграмме для систем кондиционирования воздуха с испарительным охлаждением (прямым, косвенным и двухступенчатым).
Апробация результатов работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научных конференциях ВолгГАСУ (2014), а также всероссийских и международных научно-практических конференциях:
X Международная научно-практическая конференция «Тенденции современной науки» (Шеффилд (Англия) 2014 г.);
Всероссийская научно-техническая конференция молодых исследователей «Актуальные проблемы строительства, ЖКХ и техносферной безопасности» (Волгоград 2014 г.);
X Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки» (Прага 2014 г.);
XII Международная научно-техническая конференция «Проблемы теплоэнергетики» (Саратов 2014 г.).
Публикации. Основные результаты по теме диссертации опубликованы в 12 печатных работах, в том числе 5 публикаций в ведущих рецензируемых научно-технических журналах и изданиях, 2 стандарта НОСТРОЙ.
Личный вклад соискателя: разработка методов исследований и создание экспериментальной базы, обработка и анализ полученных результатов, разработка алгоритма инженерного расчета системы кондиционирования воздуха с местным адиабатным увлажнителем, участие во внедрении результатов исследований в практику проектирования.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и общих выводов, списка используемых литературных источников и приложений. Общий объем диссертации включает 173 страницы, содержащие 11 таблиц, 48 рисунков, список используемых источников из 125 наименований и приложения на 9 страницах.
Анализ систем кондиционирования воздуха с косвенным испарительным охлаждением
В настоящее время в число обязательных разделов проектирования вентиляции и кондиционирования воздуха входит раздел «Мероприятия по энергосбережению». В большинстве современных зданий есть помещения, где необходимо поддерживать нормируемую относительную влажность воздуха в холодный период, при этом тепловыделения превышают теплопотери. Чаще всего для охлаждения воздуха в таких помещениях применяют фэнкойлы с подачей холодной воды от холодильных машин или с использованием промежуточных пластинчатых теплообменников, в которых раствором этиленгликоля, поступающим от сухих охладителей (dry-cooler), охлаждают воду [45]. Использование холодильных машин для работы фэнкойлов в холодный период года является нецелесообразным. Относительная влажность воздуха в помещении обеспечивается центральным кондиционером, в котором наружный воздух перегревается в воздухонагревателе первого подогрева, адиабатически охлаждается и увлажняется до требуемого влагосодержания, затем подается в помещение. Описанное решение требует значительных энергетических и капитальных затрат [101]. Для их уменьшения компанией ООО НИЦ «Инвент» предложена схема систем кондиционирования воздуха с центральным кондиционером и местным доводчиком - адиабатным увлажнителем [98].
Известны и другие решения, которые позволяют значительно сократить энергопотребление системами вентиляции и кондиционирования. Одним из средств повышения эффективности является использование систем кондиционирования воздуха с применением прямого, косвенного или двухступенчатого испарительного охлаждения. Для описания систем кондиционирования воздуха, рассмотрим основные параметры техники вентиляции, процессы термодинамики и построения на J-d диаграмме. В термодинамике атмосферный воздух рассматривается как смесь, состоящая из сухого воздуха и водяного пара, который может быть в перегретом, насыщенном или в сконденсированном взвешенном состоянии в виде капельного или ледяного (при отрицательной температуре) тумана. Смесь сухого воздуха с перегретым водяным паром называют ненасыщенным влажным воздухом, а смесь сухого воздуха с насыщенным водяным паром - насыщенным влажным воздухом. При этом условие насыщения рассматривают как равновесное состояние между водяным паром во влажном воздухе и водой в жидкой фазе, при одинаковой температуре. Термодинамические свойства водяного пара и сухого воздуха различны, следовательно, свойства влажного воздуха зависят от его количественного состава. В системах вентиляции и кондиционирования свойства влажного воздуха характеризуются такими основными параметрами, как температура по сухому термометру t, относительная влажность ф, влагосодержание d, энтальпия J, плотность р, температура по мокрому термометру tM, температура точки росы tp, барометрическое давление Рб и удельная теплоемкость с [3, 5, 24, 26, 97].
Ненасыщенный влажный воздух контактирует с открытой поверхностью воды в замкнутой системе. Система изолирована от окружающей среды и не имеет потерь или поступлений теплоты, общее давление воздуха в системе не меняется. Температура воздуха не равна температуре воды, а парциальное давление насыщенного водяного пара над поверхностью воды выше, чем в ненасыщенном воздухе, поэтому между водой и воздухом будет происходить процесс тепло- и массообмена, направленный в сторону более низкого потенциала, а значит, испарение воды и охлаждение воздуха. Процесс будет продолжаться до тех пор, пока не выйдет на стационарный режим.
Для испарения воды требуется теплота (скрытая теплота парообразования), которая вначале поступает от воды и воздуха. Через некоторое время температура воды достигает уровня, когда теплота, передаваемая от воздуха к воде, уравновесится с теплотой, затрачиваемой на испарение воды, и ее температура будет оставаться постоянной, равной температуре мокрого термометра tM. Поскольку система теплоизолирована от внешней среды, далее в процессе тепло-и массообмена понижается только температура воздуха и одновременно увеличивается его влагосодержание и относительная влажность. В момент, когда температура влажного воздуха будет равна температуре воды, изменение его состояния завершится и воздух станет насыщенным. В термодинамике процессом адиабатного насыщения называют процесс насыщения воздуха, в котором отсутствует взаимодействие с окружающей средой [97].
Процесс испарения, происходящий при непосредственном контакте воздуха с поверхностью воды (льда) при температуре мокрого термометра, сочетающий в себе перенос теплоты и массы, сопровождающиеся изменением термодинамического состояния воздушно паровой смеси без теплообмена с окружающей средой, в кондиционировании называют адиабатным охлаждением и увлажнением [45]. Температурой «мокрого» термометра называют температуру, которую принимает ненасыщенный влажный воздух в результате адиабатного тепло- и массообмена с водой в жидком или твердом состоянии, имеющей постоянную температуру после достижения воздухом насыщенного состояния. Разность энтальпий с начальными параметрами Jx и после достижения насыщенного состояния /н невелика, следовательно, процесс адиабатного насыщения называют изоэнтальпийным, хотя на самом деле J\ = JH , только при температуре мокрого термометра tM = О С.
В инженерных расчетах систем вентиляции и кондиционирования воздуха применяется наглядный графический метод с использованием диаграммы влажного воздуха [25, 69, 70, 90, 97, 116, 117]. Общий вид J-d диаграммы влажного воздуха приведен на рисунке 1.1 [90].
Алгоритм расчета системы кондиционирования воздуха с местным адиабатным увлажнителем
Алгоритм расчета систем кондиционирования воздуха с местными адиабатными увлажнителями основан на построении процессов на J-d диаграмме.
Построение процесса обработки воздуха выполняют с использованием J-d диаграммы, на рисунке 2.17, и осуществляют в следующей последовательности.
Для построения процессов обработки воздуха, определяют значение углового коэффициента луча процесса в помещении в холодный и теплый периоды года. Из точки внутреннего воздуха строят луч є, кДж/кг, процесса ассимиляции тепловлагоизбытков: є = 3,6- , (2.6) W где бизб - расчетные полные теплопоступления в помещение, Вт; W - влаговыделения в помещении, кг/ч. Точки с параметрами внутреннего tB, фв и наружного воздуха tH, JH наносят на /-d диаграмму (рисунок 2.17), для этих точек находят необходимые недостающие параметры: влагосодержание dH и температуру мокрого термометра tM для точки В на рисунке 2.17.
Принимают тип адиабатного увлажнителя, и находят для него адиабатный коэффициент эффективности Е. В качестве адиабатного увлажнителя использовался роторный пластинчатый тепломассообменник [1]. Рисунок 2.17 Построение процессов обработки воздуха на J-d диаграмме в системе кондиционирования воздуха с местными адиабатными увлажнителями Н - параметры наружного воздуха, В - параметры внутреннего воздуха, Пн - параметры воздуха на выходе из центрального кондиционера, Пу - параметры воздуха на выходе из увлажнителя, П - параметры приточного воздуха По коэффициенту эффективности, исходя из формулы 2.4, вычисляют значение температуры воздуха на выходе из увлажнителя по формуле: tny= tB-E(tB- tM), (2.7) Через точку В (рисунок 2.17) проводят луч адиабатного увлажнения до изотермы /пу и получают точку Пу, характеризующую параметры приточного воздуха на выходе из увлажнителя: энтальпию 1Щ; влагосодержание йщ. Наносят точку П с параметрами приточного воздуха tn, которую рекомендуется принимать на восемь градусов ниже температуры внутреннего воздуха.
Через точки Пу и П проводят прямую до пересечения с линией влагосодержания наружного воздуха du и получают точку Ян, которой соответствуют параметры приточного наружного воздуха: температура t ; влагосодержание d , энтальпия J . Анализируя схему процесса обработки воздуха с применением местного адиабатного увлажнителя, приведенной на рисунке 2.17, оказывается, что при повышении температуры и влагосодержания наружного воздуха точка приточного воздуха П, и следом за ней точка внутреннего воздуха В, будут смещаться вверх и вправо. Значит, следует определить границу переходного периода, т.е. режим включения холодильной машины, при которой возможна работа данной схемы. Методика построения режима включения холодильной машины приведена на J-d диаграмме, на рисунке 2.18.
Наносят точку В на J-d диаграмме предварительно принимают максимально допустимые параметры воздуха в переходный период до включения холодильных машин и определяют для них недостающие параметры влагосодержания de, энтальпии Je, температуры мокрого термометра tM.
Через точку В проводят луч адиабатного увлажнения воздуха и при коэффициенте эффективности Е, по формуле (2.7) находят точку Пу, характеризующую параметры приточного воздуха на выходе из увлажнителя, по температуре tny, недостающие параметры для точки Пу, влагосодержание dny, энтальпию Jny Рисунок 2.18 Процесс определения границы переходного периода Н - параметры наружного воздуха, В - параметры внутреннего воздуха, Пн - параметры воздуха на выходе из центрального кондиционера, Пу - параметры воздуха на выходе из увлажнителя, П - параметры приточного воздуха Проводят через точку В луч процесса в помещении по линии de = const до пересечения с изотермой tn, сохраняя рабочую разность температур такую же, как и для расчетного холодного периода At = 8 С. Получают точку П и определяют значение энтальпии в этой точке Jn и уточняют массовый расход приточного воздуха, G„, кг/ч, по формуле: Є-3,6 G"= V (2-8) где Q - расчетные полные теплопоступления в помещение, Вт; JB - энтальпия вытяжного воздуха кДж/кг; /п - энтальпия приточного воздуха, кДж/кг. Из уравнения баланса влагосодержаний Gmi-dmi + GTjy-dTjy = dnc (Сщ + GnJ (2.9) определяют массовый расход воздуха Gny на выходе из увлажнителя по формуле: GnH-(dn-dnH) сщ= п;л " ; , (2.10) где расход Gnn, соответствует расходу наружного воздуха, определенного из расчета воздухообмена [91] измеряются в кг/ч, а влагосодержания dn, dw, d , г/кг, соответствуют влагосодержаниям приточного воздуха на выходе из увлажнителя и наружного воздуха, определяемых с помощью построений на J-d диаграмме.
Через точки Пу и П проводят прямую до пересечения с линией d = const и получают точку 77н, характеризующую параметры приточного наружного воздуха: температуру tm, влагосодержание dm, энтальпию Jm. Через точку Пн проводят линию до пересечения с кривой фе = 90%, и получают точку Н. Далее определяют температуру точки Н, которая характеризует границу переходного периода. Значит, при температуре наружного воздуха tH и относительной влажности фн = 90% необходимо включать холодильные установки и переходить на летний режим работы СКВ. Таким образом, определено граничное состояние наружного воздуха, при котором возможна работа предложенной схемы, т.е. режим, требующий включения холодильной машины.
Расчет СКВ с местным адиабатным увлажнителем и построение процессов обработки воздуха на J-d диаграмме описан в п. 2.3.1. Для примера рассмотрим административно - офисное помещение, размером 12x18, площадью 216 м2. Принимают некоторые исходные данные для расчета: - высота от пола до подшивного потолка - 3,3 м; - расчетные теплоизбытки в холодный период года - Qm6 = 15120 Вт, при удельных тепловыделениях q = 10 Вт/м площади помещения; - расчетные влаговыделения в помещении - W = 2,948 кг/ч; - количество людей в помещении - 36 человек; - расчетные параметры наружного воздуха - tH = минус 28 С, /„ = минус 27,5 кДж/кг; - расчетные параметры внутреннего воздуха в холодный период B = 22 С, фв= 35 %; Порядок расчета и построения. Наносят точки с известными параметрами внутреннего и наружного воздуха: tB = 22 С, фв = 35 %; tH = минус 28 С, /н = минус 27,5 кДж/кг, находят для этих точек необходимые недостающие параметры по J-d диаграмме, влагосодержания dH и температуры «мокрого» термометра tM: dH = 0,28 г/кг; tM = 13,02 С.
Алгоритм расчета и построения процесса обработки воздуха на J-d диаграмме
Исходными данными для расчета систем кондиционирования воздуха с косвенным испарительным охлаждением являются: - требуемые параметры внутреннего воздуха, параметры наружного воздуха в теплый период года; - расчетные тепло- и влагоизбытки обслуживаемого помещения; - расчетный воздухообмен (по наружному воздуху) по санитарным либо технологическим требованиям.
Процесс обработки воздуха в системе кондиционирования с косвенным испарительным охлаждением и местными доводчиками приведен на рисунке 3.7. t;c процесс обработки воздуха в системе кондиционирования с косвенным испарительным охлаждением и местными доводчиками Н - параметры наружного воздуха, В - параметры внутреннего воздуха, У- параметры удаляемого воздуха, У2 - параметры удаляемого воздуха после прохождения ротора, ФК - параметры вытяжного воздуха на выходе из форсуночной камеры, П - параметры приточного воздуха, Д - параметры воздуха на выходе из доводчика, С - параметры смешанного воздуха приточного и воздуха на выходе из доводчика. Ha J-d диаграмме (рисунок 3.7) наносят точки внутреннего В, наружного Н и удаляемого У воздуха. Точку У принимают на 1С выше температуры внутреннего воздуха.
Из точки внутреннего воздуха В строят луч процесса ассимиляции тепловлагоизбытков є, кДж/кг, в соответствии с формулой (2.6).
Из точки Н наружного воздуха по dH = const строят луч процесса, отражающий охлаждение приточного воздуха в теплообменнике-охладителе (роторном утилизаторе, пластинчатом или поверхностном теплообменнике).
В зависимости от типа используемого вспомогательного потока воздуха (наружный или вытяжной воздух) строят соответствующий луч процесса адиабатного увлажнения по Jy = const вспомогательного потока.
В случае использования наружного воздуха в качестве вспомогательного потока требуемый расход определяют из соображений экономической целесообразности. Рекомендуется принимать его в объеме обрабатываемого приточного воздуха (±10) %.
В случае использования удаляемого воздуха его расход известен из расчета воздухообмена обслуживаемого помещения или группы помещений.
Подбирают адиабатный увлажнитель с максимально возможным коэффициентом эффективности (по техническим и экономическим соображениям).
Расчет адиабатного увлажнителя выполняют по компьютерной программе подбора оборудования на основании начальных параметров вспомогательного потока воздуха (точки У). На основании программного подбора увлажнителя, рассчитанного по программам предприятий-производителей, определяют температуру охлажденного вытяжного воздуха на выходе из форсуночной камеры /фК.
На J-d диаграмме на пересечении луча процесса адиабатного увлажнения с температурой /фК строят точку ФК, соответствующую параметрам вытяжного воздуха на выходе из форсуночной камеры. Исходя из расхода воздуха во вспомогательном потоке и расхода наружного воздуха, по данным производителя оборудования подбирают теплообменник (роторно-регенеративный, пластинчатый или поверхностного типа), обеспечивающий при заданных параметрах наружного воздуха и вспомогательного потока (после его увлажнения) максимальный коэффициент эффективности.
Теплообменники с максимально возможными теплотехническими характеристиками могут относиться к уникальному оборудованию, имеющему завышенную стоимость, и, как следствие, увеличение сроков окупаемости энергоэффективной схемы СКВ.
На основе результатов подбора теплообменника-утилизатора, выполненного по данным предприятия-производителя определяют параметры приточного и вытяжного воздуха после прохождения ротора. Строят на J-d диаграмме точки П с параметрами приточного воздуха и У2 с параметрами вытяжного воздуха, удаляемого в атмосферу после прохождения ротора.
Производят расчет системы кондиционирования воздуха с применением местных доводчиков - внутренних блоков мультизональной системы или фэнкойлов.
На J-d диаграмме строят процесс охлаждения внутреннего воздуха в местных доводчиках - фэнкойлах. Определяют тип блоков, в зависимости от конструктивных особенностей помещений (настенные, канальные, кассетные), выбирают типоразмер блока и производят расчет производительности блока при заданных параметрах внутреннего воздуха.
По программе подбора оборудования определяют полную Qn, кВт, и явную 2Я, кВт, холодопроизводительности, а также расход воздуха, обрабатываемого блоком, Ьд, м3/ч. Расчет следует производить при средних оборотах (по данным предприятий-производителей оборудования) вентилятора блока [97].
Расчет показателей эффективности применения схемы систем кондиционирования воздуха с местным адиабатным увлажнителем
При проектировании и разработке систем вентиляции и кондиционирования воздуха одним из наиболее существенных вопросов является оценка экономической эффективности. Процедура определения экономической эффективности этих мероприятий состоит из четырех этапов: 1. Определение возможных источников финансирования. 2. Оценка экономического эффекта от внедрения новой техники и технологии. 3. Оценка сравнительной эффективности новшества путем сопоставления экономических показателей. Экономическая эффективность характеризуется соотношением экономического эффекта, полученного в течение года, и затрат, обусловленных внедрением данного мероприятия.
При сравнении различных вариантов новой техники и технологии сопоставляются общие и удельные капиталовложения, себестоимость единицы продукции и прочее. В случае нововведений наиболее низкие затраты могут сопровождаться не только несоответствующими показателями технического уровня и качества новшества, но и высокими удельными капиталовложениями. Простое сопоставление технико-экономических показателей не позволяет выявить наилучший вариант. В данном случае требуется определить общий показатель сравнительной эффективности вариантов на основе сопоставления данных экономии на приведенных затратах.
Необходимо выбрать базовый вариант техники и технологии. Выбор базы необходим для сравнения и приведения вариантов в сопоставимый вид. Так, при оценке уровня технологии производства и выбора технологического решения необходимо провести градацию видов технологий на следующие: устаревшие; базовые; модернизированные и улучшенные; принципиально новые.
При выборе базового варианта техники и технологии обследованию подвергается вся совокупность разновидностей имеющихся решений. Затем генеральная совокупность разбивается на группы, однородные в качественном отношении, с последующим проведением отбора по каждой группе. В некоторых случаях следует прибегать к агрегированию мелких технологических решений до укрупнения групп с целью получения единой базовой модели.
Выбор базы для сравнения исходных показателей новой техники и технологии имеет очень важное значение при определении экономического эффекта, так как сравнительная экономическая эффективность варианта новых технических и технологических решений определяется на основе сопоставления показателей внедряемого и базового варианта. При этом следует иметь в виду: - выбор базы зависит от этапа жизненного цикла новой технологии; - выбор базы и варианта нового решения должен проводиться на разных стадиях жизненного цикла; необходимо оценить показатели эффективности новой конструкции (образца) по сравнению с базовой на стадии НИОКР; Все эти принципы имеют значение при системном анализе инноваций, т.е. при оценке экономической эффективности новшества с показателями, приведенными в сопоставимый вид.
Сопоставимый вид проводится по признакам: объему выпускаемой продукции, структуре номенклатуры, качеству продукции, приведенным затратам, срокам изготовления, социальному и экологическому эффекту. Кроме того, необходимо привести варианты новых решений к одинаковому составу производственных ресурсов, значит, выявить дополнительное оборудование, дополнительную рабочую силу, дополнительные производственные площади и т.д., необходимые для внедрения новшеств. На основе этого необходимо предусмотреть дополнительные капиталовложения на осуществление новых технических или технологических решений.
Помимо приведения и корректировки общих капитальных вложений и себестоимости продукции нужно учитывать, что различные статьи расходов по-разному изменяются в зависимости от изменения объемов производства и объемов продаж. Наиболее ярко это проявляется в динамике изменения постоянных и переменных затрат.
Определение экономической эффективности осуществляется с целью принятия решения о целесообразности внедрения того или иного оборудования и выбора наилучшего из нескольких возможных вариантов.
Экономическая эффективность отражает результаты внедрения оборудования и определяется разностью между денежными доходами и расходами от реализации мероприятий, а также отражает изменение спроса на топливно-энергетические ресурсы в результате замещения более дорогих видов топлива менее дорогими.
Оценка эффективности использования средств, направляемых на внедрение энергоэффективного оборудования, производится на основании следующих показателей: инвестиции (капитальные затраты), тыс. руб.; - годовое сбережение от внедрения того или иного оборудования, тыс. руб./год; - срок окупаемости оборудования, лет; прибыльность мероприятия, т.е. сколько рублей прибыли получено на каждый вложенный рубль. Инвестиции включают все затраты, связанные с общими вложениями на внедрение нового оборудования или проекта. Они включают следующие статьи затрат: