ГОСТ Р 56503-2015. Национальный стандарт Российской Федерации. Системы кондиционирования воздуха. Расчет затрат энергии
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 30.06.2015 № 837-ст)
Примечание
Документ включен в Перечень документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона от 30.12.2009 № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» (Приказ Росстандарта от 02.04.2020 № 687). Документ включен в Перечень документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона от 30.12.2009 № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» (Приказ Росстандарта от 17.04.2019 № 831). Документ включен в Перечень документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона от 30.12.2009 № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» (Приказ Росстандарта от 30.03.2015 № 365). Документ введен в действие с 01.09.2015.
Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 июня 2015 г. № 837-ст
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
РАСЧЕТ ЗАТРАТ ЭНЕРГИИ
Energy performance of buildings. Calculation of energy use
ISO 13790:2008 (E) (NEQ)
ГОСТ Р 56503-2015
ОКС 91.040
Дата введения 1 сентября 2015 года
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным бюджетным образовательным учреждением высшего профессионального образования «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации 465 «Строительство»
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 июня 2015 г. № 837-ст
4 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения международного стандарта ИСО 13790:2008 (E) «Энергетические характеристики зданий. Расчет расхода энергии для отопления и охлаждения помещений» [ISO 13790:2008 (E) «Energy performance of buildings — Calculation of energy use for space heating and cooling», NEQ] в части идеологии методики годового и помесячного расчета энергопотребления системами кондиционирования зданий 5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
Введение
Настоящий стандарт разработан с учетом требований федеральных законов от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».
В документе рассмотрена методика расчета потребления теплоты, холода, воды и электроэнергии на обработку наружного воздуха при кондиционировании воздуха помещений в течение года. Методика расчета энергопотребления системами отопления и вентиляции приведена в СП 50.133300.2012 «СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий». Настоящий стандарт содержит методику, позволяющую выполнить расчет по вероятностно-статистической модели климата, содержащей в себе сочетания энтальпии и влагосодержания наружного воздуха за последние 30 лет, относящиеся к различных временным отрезкам суток, и по данным климатологического «типового» года, содержащим в себе почасовые данные о температуре, энтальпии и влагосодержании наружного воздуха в течение года.
1. Область применения
Настоящий стандарт устанавливает методику расчета годовых затрат теплоты, холода, воды и электроэнергии на обработку наружного воздуха при кондиционировании. Стандарт распространяется на жилые, общественные и производственные здания.
2. Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 16350-80 Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей
ГОСТ 30494-2011 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях
СП 50.13330.2012 СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий
СП 60.13330.2012 СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование
СП 131.13330.2012 СНиП 23-01-99* Строительная климатология Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячно издаваемого информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.
3. Термины, определения и сокращения
3.1 Термины и определения
В настоящем документе применены термины по ГОСТ 30494, СП 131.13330, СП 50.13330, СП 60.13330, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1.1 вероятностно-статистическая модель климата: Таблица фактических повторяемостей в среднем многолетнем разрезе различных сочетаний температуры и относительной влажности, либо энтальпии и влагосодержания наружного воздуха, относящаяся к определенному временному интервалу суток, обладающая полнотой климатической информации (желательно не менее чем за 30 лет) для расчета процессов кондиционирования воздуха.
3.1.2 потребление воды системой кондиционирования воздуха (водопотребление): Количество воды, кг/г, расходуемой системой на увлажнение приточного воздуха и растворение солей, осаждающихся на внутренних элементах в поддоне воздухоувлажнителя за определенный период времени, чаще за год.
3.1.3 потребление пара системой кондиционирования воздуха: Количество пара, кг/г, расходуемого системой на увлажнение приточного воздуха за определенный период времени, чаще за год.
3.1.4 потребление теплоты (теплопотребление) системой кондиционирования воздуха: Количество тепловой энергии, расходуемой системой на нагревание приточного воздуха, Дж/г или МВт·ч/г, за определенный период времени, чаще за год.
3.1.5 потребление холода (холодопотребление) системой кондиционирования воздуха: Количество холода, расходуемого системой на обработку приточного воздуха, Дж/г или МВт·ч/г, за определенный период времени, чаще за год.
3.1.6 потребление электроэнергии (электропотребление) системой кондиционирования воздуха: Количество электроэнергии расходуемой системой на привод электропотребляющего оборудования, кВт·ч/г или МВт·ч/г, за определенный период времени, чаще за год.
3.1.7 «типовой» год: Набор почасовых значений параметров наружной среды, состоящий из реально наблюдавшихся в рассматриваемом географическом пункте значений параметров за отдельные месяцы с наиболее близкими к средним многолетним за последние 30 лет.
1 «Типовой» год, как правило, предназначается для расчетов среднего многолетнего энергопотребления различными системами, поддерживающими микроклимат в помещениях зданий.
2 Для расчетов энергопотребления различными системами составляются «типовые» года с разным набором параметров. 3 Для расчетов энергопотребления ЦСКВ на обработку приточного воздуха используется «типовой» год, отражающий изменения температуры и влажности наружного воздуха и состоящий из температуры и относительной влажности наружного воздуха, либо из энтальпии и влагосодержания наружного воздуха. Второй набор удобнее, т.к. не требует применения для расчетов энергопотребления использования дополнительного параметра — атмосферного давления (при пересчете энтальпии наружного воздуха по температуре и относительной влажности атмосферное давление уже задействовано).
3.2 Сокращения
В настоящем стандарте использованы следующие сокращения:
ХП — холодный период года; ЦСКВ — центральная система кондиционирования воздуха.
4. Общие положения
4.1 В настоящем стандарте приведена методика расчета потребления теплоты, холода, воды и электроэнергии на обработку наружного воздуха для подачи в помещение в качестве приточного в прямоточных ЦСКВ:
- прямоточная с 1-м и 2-м подогревом, а также адиабатным процессом в блоке увлажнителя в ХП и охлаждением в поверхностном воздухоохладителе в ТП (далее — ЦСКВ со 2-м подогревом);
- с 1-м подогревом и адиабатным процессом в блоке увлажнителя, оборудованным обводом воздуха (байпасом) в ХП, и управляемым процессом охлаждения в поверхностном воздухоохладителе в ТП (далее — ЦСКВ с байпасом). По результатам увлажнения воздуха и, следовательно, по затратам энергии эта система близка к ЦСКВ с управляемым процессом увлажнения воздуха;
- с 1-м подогревом и пароувлажнением в ХП, и управляемым процессом охлаждения в поверхностном воздухоохладителе в ТП (далее — ЦСКВ с пароувлажнителем);
- с 1-м подогревом в ХП, и управляемым процессом охлаждения в поверхностном воздухоохладителе в ТП (далее — ЦСКВ без увлажнителя).
4.2 Методика реализуется на персональном компьютере.
4.3 Основными исходными данными для настоящего стандарта служат:
- конфигурация (состав, обеспечивающий обработку воздуха по определенной схеме) ЦСКВ;
- режим работы ЦСКВ (в какие часы суток и сколько дней в году работает ЦСКВ);
- общий расход приточного воздуха;
- климатическая модель района строительства: вероятностно-статистическая для интервала времени, относящегося к времени работы расчетной ЦСКВ (для Москвы модель приведена в таблицах А.1 — А.6 приложения А настоящего стандарта, для некоторых других городов — в ГОСТ 16350), либо «типовой» год;
- барометрическое давление района строительства;
- требования к внутренним условиям в помещениях здания (температуре, относительной влажности воздуха);
- тепловлажностное отношение процесса изменения состояния воздуха в помещении для ТП и ХП. Если в помещении имеются местные аппараты отопления и/или охлаждения, то задается тепловлажностное отношение изменения состояния воздуха в помещении с учетом их работы. Если климатической базой расчета принят «типовой» год, то возможен помесячный расчет с установлением тепловлажностного отношения для каждого месяца дифференцированно;
- расчетный расход воды, проходящий через блок воздухонагревателя;
- расчетный расход воды, проходящий через блок сотового увлажнителя;
- потери напора в гидравлической сети блоков обработки воздуха;
- полный напор, обеспечиваемый работой вентилятора (определяется как сумма потерь напора в аэродинамической сети и в ЦСКВ);
- коэффициенты полезного действия электродвигателей насосов и вентиляторов;
- электрические мощности электродвигателей вентиляторов и насосов воздухонагревателей и увлажнителей;
- электрические мощности электродвигателей вентиляторов, насосов и компрессоров, входящих в состав холодильной машины;
- температура холодной воды, поступающей в секцию воздухоохладителя;
- коэффициент отвода, определяемый качеством воды, поступающей в блок сотового увлажнителя, если неизвестна, принимается 0,3, что соответствует воде средней жесткости;
- средний за год или помесячный холодильный коэффициент холодильной машины;
- энтальпия точки росы для ТП и ХП (при регу \varphi = 100\% лировании по методу «точки росы»);
- энтальпия точки Ко на линии насыщения при и при средней температуре поверхности стенки воздухоохладителя.
4.4 В качестве расчетных внутренних условий принимают оптимальные или допустимые температуру и относительную влажность воздуха по ГОСТ 30494.
4.5 Основными результатами расчетов являются:
- годовое или помесячное тепло- и холодопотребление ЦСКВ, обслуживающими помещение (при помесячном расчете);
- продолжительность теплопотребления, холодопотребления, электропотребления и потребления воды в часах работы системы за год в целом при годовом расчете и за каждый месяц при помесячном расчете.
4.6 Результаты расчета обеспечивают:
а) выяснение уровня энергетических характеристик вновь проектируемых, реконструируемых и эксплуатируемых зданий;
б) возможность сравнения энергетических характеристик различных альтернативных решений проектируемого здания и конфигураций систем кондиционирования воздуха;
в) оценку предполагаемых мероприятий по энергосбережению в эксплуатируемых зданиях с помощью расчета энергопотребления с и без принятия мер по энергосбережению;
г) прогнозирование потребности в энергии на региональном или национальном уровне с помощью расчета энергопотребления типичных зданий — представителей рынка строительства.
4.7 Полученные результаты энергопотребления ЦСКВ следует рассматривать как достаточно вероятные. В каждом конкретном году они могут быть меньше или больше. В расчетах применяют среднюю за многолетний период климатическую информацию, разброс которой от года к году может быть достаточно большим, поэтому использование данных, усредненных за последние 30 лет, не гарантирует близости принятых климатических условий к тем, которые будут наблюдаться в конкретном году.
4.8 Точность расчетов, связанных с усреднением энергопотребления за месяц или даже за сезон, зависит от того, насколько колебания тепловлажностных нагрузок уравновешивают друг друга (насколько принятое в расчете тепловлажностное отношение изменения параметров воздуха в помещении отражает среднее значение). Задание среднего за теплый или холодный период времени тепловлажностного отношения воздуха в помещении в некоторых случаях может снижать точность расчета. При изменении тепловлажностного отношения от 30000 кДж/кг до 80000 кДж/кг энергозатраты изменяются в пределах 13%. В помесячном расчете есть возможность коррекции тепловлажностного отношения для каждого месяца и даже часа (при исходной климатической информации в форме «типового» года) при установлении границ между погодными зонами для каждого месяца (или часа) дифференцированно.
4.9 Для пересчета параметров состояния воздуха по известным температуре и относительной влажности воздуха сначала определяют давление насыщенного пара для каждой из указанных точек по формуле (8.8) СП 50.13330:
p_{\text{п}.\text{н}} = 1,84 \cdot 10^{11}exp(- \frac{5330}{273 + t}). (1)
Значение влагосодержания d, г/(кг с.в.) рассчитывают по формуле
d = \frac{622 \cdot p_{\text{п}.\text{н}} \cdot \varphi}{P_{\text{б}} - p_{\text{п}.\text{н}} \cdot \varphi} = \frac{622 \cdot p_{\text{п}}}{P_{\text{б}} - p_{\text{п}}} . (2)
Энтальпию i, кДж/(кг с.в.), влажного воздуха для диапазона температур от минус 50 °C до плюс 50 °C определяют по формуле
i = 1,006·t + (2501 + 1,805·t)·d/1000, (3)
\varphi где t — температура воздуха, °C;
pп.н — давление насыщенного водяного пара, Па;
Pб — барометрическое атмосферное давление, Па;
pп — парциальное давление водяного пара в воздухе, Па.
4.10 Определение энтальпии воздуха с известными влагосодержанием и относительной влажностью выполняют в такой последовательности: сначала по формуле (2) находят парциальное давление водяного пара в воздухе
p_{\text{п}} = \frac{P_{\text{б}}d}{P_{\text{б}} + 622} . (4)
Затем по формуле (1) определяют температуру воздуха, °C:
t = 273 - \frac{5330}{lnp_{\text{п}} - 25,9282} , (5)
где pп — то же, что в формуле (2);
t — рассчитываемая температура воздуха, °C;
d, Pб — то же, что в формулах (1) — (3).
После этого по формуле (3) определяют энтальпию воздуха. \varphi
4.11 Расчет влагосодержания воздуха с известными энтальпией i и относительной влажностью выполняют в такой последовательности: сначала принимают температуру воздуха t1, зная которую по формуле (1) можно определить давление насыщенного водяного пара pп.н и далее по формулам (2) и (3) найти влагосодержание d1 и энтальпию i1 воздуха. Если i1 < i, следует значение температуры t1 увеличить (если i1 > i, уменьшить). Последовательное приближение к истинным значениям температуры и влагосодержанию воздуха следует продолжать до тех пор, пока значения заданной энтальпии и полученной по предполагаемой температуре не будут отличаться друг от друга более чем на 0,05 кДж/(кг с.в.).
4.12 Влагосодержание воздуха, г/(кг с.в.), с заданной энтальпией и с параметрами, лежащими на линии процесса с известным тепловлажностным отношением, исходящей из точки с известными параметрами, находят по формуле
d = \frac{\epsilon d_{\text{т}} - (i_{\text{т}} - i) \cdot 1000}{\epsilon} , (6)
\epsilon где i — энтальпия воздуха, г/(кг с.в.);
iт, dт — энтальпия, кДж/(кг с.в.), и влагосодержание, г/(кг с.в.), воздуха точки, из которой исходит линия с тепловлажностным отношением .
4.13 Влагосодержание воздуха, г/(кг с.в.), с параметрами, соответствующими пересечению изотермы с известной температурой и линии процесса изменения состояния воздуха с известным тепловлажностным отношением, идущей от точки 1 выше пересечения, находят по формуле
d = \frac{1000i_{1} - \epsilon d_{1} - 1006t}{2501 + 1,805t - \epsilon} , (7)
где — известное тепловлажностное отношение изменения состояния воздуха от точки 1 до точки с искомым влагосодержанием, кДж/(кг влаги);
i1, d1 - значения энтальпии, кДж/(кг с.в.), и влагосодержания, г/(кг с.в.), воздуха в точке 1 рассматриваемого процесса изменения состояния воздуха; t — температура изотермы, °C.
5. Деление области возможных сочетаний энтальпии и влагосодержания наружного воздуха на погодные зоны
5.1 Расчет выполняется с предварительным (по 5.3) построением на I-d-диаграмме погодных зон, в каждой из \tau которых работает определенное оборудование обработки приточного воздуха.
5.2 Продолжительность работы ЦСКВ при конкретном сочетании энтальпии и влагосодержания наружного воздуха , ч, определяют по формулам (8) или (9):
- в расчете по вероятностно-статистической модели
где T — продолжительность работы ЦСКВ за год, ч;
p — повторяемость текущего сочетания параметров климата по климатической модели;
- в расчете по «типовому» году для каждого сочетания параметров наружного воздуха (в период действия ЦСКВ):
При этом учитывают, к какой погодной зоне относится каждое сочетание параметров наружного воздуха. \varphi = 15\% \varphi = 100\%
5.3 Область возможных сочетаний температуры и относительной влажности в районе строительства приближенно на I-d-диаграмме можно очертить линиями постоянной относительной влажности и , а также линией постоянной расч \epsilon_{23} етной энтальпии наружного воздуха в теплый период года. В зависимости от принятой схемы обработки воздуха в установке ЦСКВ эту область на I-d-диаграмме следует разделить на погодные зоны. Нанесение границ погодных зон начинается с \epsilon_{14} вычерчивания на I-d-диаграмме косоугольного четырехугольника В1В2В3В4 области оптимальных или допустимых параметров внутреннего воздуха, образованного изотермами нормируемых СП 60.13330 значений температуры и линиями нормируемых значений максимальной и минимальной относительной влажности. Через точки В2 и В3, ограничивающие четырехугольник максимальным нормируемым значением относительной влажности в ТП года, следует провести линию тепловлажностного отношения процесса в помещении в теплый период года , а через точки В1 и В4, ограничивающие снизу четырехугольник минимальным нормируемым значением относительной влажности в холодный период года, провести линию тепловлажностного отношения процесса в помещении в холодный период года , и на этих линиях отложить соответствующие рабочие разности температур между температурой внутреннего и приточного воздуха. Результатом будет область параметров приточного воздуха П1П2П3П4 (рисунок 1, рисунок 2, рисунок 3, рисунок 4). На рисунках точки В1, В2, В3, В4 не показаны.
Рисунок 1 — Деление на погодные зоны области возможных сочетаний энтальпии и влагосодержания наружного воздуха для ЦСКВ со 2-м подогревом
Рисунок 2 — Деление на погодные зоны области возможных сочетаний энтальпии и влагосодержания наружного воздуха для ЦСКВ с байпасом и управляемым увлажнением
Рисунок 3 — Деление на погодные зоны области возможных сочетаний энтальпии и влагосодержания наружного воздуха для ЦСКВ с пароувлажнителем
Рисунок 4 — Деление на погодные зоны области возможных сочетаний энтальпии и влагосодержания наружного воздуха для ЦСКВ без увлажнения
5.4 Для точек П1, П2, П3, П4 по известным температуре и относительной влажности следует определить влагосодержание и энтальпию по формулам (1) — (3).
5.5 Границы погодных зон и состав оборудования, работающего в конкретной погодной зоне, устанавливаются для каждой схемы обработки приточного воздуха в ЦСКВ. Описание границ погодных зон и состав оборудования, работающего в каждой погодной зоне, приведены в таблицах 1 — 4.
Таблица 1
Определение границ погодных зон сочетаний энтальпии и влагосодержания наружного воздуха при прямоточной схеме обработки воздуха со вторым подогревом
| № зоны | Работающее оборудование <*> | Номер соседней зоны | Граница зоны <**> | Формула для определения границы |
| 1 Зона 1 | - Воздухонагреватель 1-го подогрева; - камера адиабатного увлажнения; - воздухонагреватель 2-го подогрева | 1 Зона 3 | 1 d_{\text{П}_{3}} = const Линия постоянного минимального влагосодержания приточного воздуха в ХП, проведенная через точку П3. | 1 . |
| 2 Зона 2 \varphi = 90\% d_{\text{П}}^{x\text{мин}} = const | 2 i_{\text{О}_{x}} = const Изоэнтальпа, проведенная через точку Оx (на пересечении в ХП и ) максимального увлажнения воздуха в блоке увлажнения | 2 | ||
| 2 Зона 2а | - Камера адиабатного увлажнения; - воздухонагреватель 2-го подогрева | 1 Зона 3а | 1 d_{\text{П}_{3}} = const Линия постоянного минимального влагосодержания приточного воздуха в ХП, проведенная через точку П3. | 1 . |
| 2 Зона 1 | 2 i_{\text{О}_{x}} = const Изоэнтальпа, проведенная через точку Оx (см. показатель 2 к зоне 1). | 2 . | ||
| 3 Зона 4 | 3 \epsilon_{23}(\text{П}_{2} - \text{П}_{3}) = const Прямая, соединяющая точки с максимальной относительной влажностью приточного воздуха: П2 в ТП и П3 в ХП. | 3 . | ||
| 4 Зона 2б \varphi = 90\% d_{\text{П}_{4}} = const | 4 i_{\text{О}_{i}}(d_{\text{П}_{4}}) = const Изоэнтальпа, проведенная через точку Оi (на пересечении линии влагосодержания приточного воздуха через точку П4 и ) — максимального увлажнения в блоке увлажнения в ПП года | 4 | ||
| 3 Зона 2б | - Камера адиабатного увлажнения; - воздухонагреватель 2-го подогрева | 1 Зона 4 | 1 \epsilon_{23}(\text{П}_{2} - \text{П}_{3}) = const Прямая, соединяющая точки с максимальной относительной влажностью приточного воздуха: П2 в ТП и П3 в ХП. | 1 . |
| 2 Зона 2а \varphi = 90\% d_{\text{П}_{4}} = const | 2 i_{\text{О}_{i}}(d_{\text{П}_{4}}) = const Изоэнтальпа, проведенная через точку Оi (на пересечении линии влагосодержания приточного воздуха через точку П4 и ) — максимального увлажнения в блоке увлажнения в ПП года. | 2 . | ||
| 3 Зона 5 \varphi = 90\% d_{\text{П}}^{m\text{макс}} = const | 3 i_{\text{О}_{m}} = const Изоэнтальпа, проведенная через точку Оm (на пересечении линии максимального влагосодержания приточного воздуха через точку П1 и ) — максимального увлажнения в блоке увлажнения в ТП. | 3 . | ||
| 4 Зона 4 | 4 t_{\text{п}}^{m\text{макс}} = const Изотерма, проведенная через точки П1 и П2 с максимальной температурой приточного воздуха в ТП | 4 | ||
| 4 Зона 3 | - Воздухонагреватель 2-го подогрева | 1 Зона 2 | 1 d_{\text{п}}^{x\text{мин}} = const Линия постоянного минимального влагосодержания приточного воздуха в ХП, проведенная через точку П3. | 1 . |
| 2 Зона 4 | 2 \epsilon_{14}(\text{П}_{1} - \text{П}_{4}) = const Прямая, соединяющая точки с максимальной относительной влажностью приточного воздуха: П1 в ТП и П4 в ХП. | 2 . | ||
| 3 Зона 4 | 3 t_{\text{п}}^{x\text{мин}} = const Изотерма, проведенная через точки П3 и П4 с минимальной температурой приточного воздуха в ХП. | 3 . | ||
| 4 Зона 6 | 4 d_{\text{п}}^{m\text{макс}} = const Линия постоянного максимального влагосодержания приточного воздуха в ТП, проведенная через точку П1 | 4 | ||
| 5 Зона 4 | Без обработки | 1 Зона 2 | 1 \epsilon_{23}(\text{П}_{2} - \text{П}_{3}) = const Прямая, соединяющая точки с минимальной относительной влажностью приточного воздуха: П2 в ТП и П3 в ХП. | 1 . |
| 2 Зона 3 | 2 \epsilon_{14}(\text{П}_{1} - \text{П}_{4}) = const Прямая, соединяющая точки с максимальной относительной влажностью приточного воздуха: П1 в ТП и П4 в ХП. | 2 . | ||
| 3 Зоны 5 и 2 | 3 t_{\text{п}}^{m\text{макс}} = const Изотерма, проведенная через точки П1 и П2 с максимальной температурой приточного воздуха в ТП. | 3 . | ||
| 4 Зона 3 | 4 t_{\text{п}}^{x\text{мин}} = const Изотерма, проведенная через точки П3 и П4 с минимальной температурой приточного воздуха в ХП | 4 | ||
| 6 Зона 5 | - Воздухоохладитель; - камера адиабатного увлажнения; - воздухонагреватель 2-го подогрева | 1 Зона 6 | 1 d_{\text{п}}^{m\text{макс}} = const Линия постоянного максимального влагосодержания приточного воздуха в ТП, проведенная через точку П1 в ТП. | 1 . |
| 2 Зона 2б \varphi = 90\% d_{\text{П}}^{m\text{макс}} = const | 2 Изоэнтальпа, проведенная через точку Оm (на пересечении максимального влагосодержания приточного воздуха и ) — максимального увлажнения в блоке увлажнения в ТП. | 2 im макс = const. | ||
| 3 Зона 4 | 3 t_{\text{п}}^{m\text{макс}} = const Изотерма, проведенная через точки П1 и П2 с максимальной температурой приточного воздуха в ТП | 3 | ||
| 7 Зона 6 | - Воздухоохладитель; - воздухонагреватель 2-го подогрева | 1 Зоны 3 и 5 | 1 d_{\text{п}}^{m\text{макс}} = const Линия постоянного максимального влагосодержания приточного воздуха в ТП, проведенная через точку П1 в ТП. | 1 . |
| 2 Зона 7 \varphi = 100\% t_{f}^{\text{мин}} | 2 \epsilon_{\text{К}_{\text{о}}} = const Луч процесса обработки воздуха в воздухоохладителе, проведенный через точку Оm (см. показатель 2 к зоне 5) и точку с минимальной температурой поверхности теплообмена (на 3 °C ниже температуры холодной воды) на линии | 2 | ||
| 8 Зона 7 | - Воздухонагреватель 1-го подогрева; - воздухоохладитель; - воздухонагреватель 2-го подогрева | 1 Зона 3 | 1 d_{\text{п}}^{m\text{макс}} = const Максимальное влагосодержание приточного воздуха в ТП в точке П1. | 1 . |
| 2 Зона 6 \varphi = 100\% t_{f}^{\text{мин}} | 2 \epsilon_{\text{К}_{\text{о}}} = const Луч процесса обработки воздуха в воздухоохладителе, проведенный через точку Оm (см. показатель 2 к зоне 5) и точку с минимальной температурой поверхности теплообмена (на 3 °C ниже температуры холодной воды) на линии | 2 | ||
| <*> Приточный вентилятор установки работает в каждой погодной зоне, включая зону 4. <**> Описание границ зон опирается на построение на I-d-диаграмме области параметров приточного воздуха П1П2П3П4 по 5.3. | ||||
Таблица 2
Определение погодных зон сочетаний энтальпии и влагосодержания наружного воздуха при прямоточной схеме обработки воздуха с обводом камеры увлажнения (байпас) или с управляемым процессом в блоке увлажнения и управляемым процессом осушения в воздухоохладителе
| № зоны | Работающее оборудование <*> | Номер соседней зоны | Граница зоны <**> | Формула для определения границы |
| 1 Зона 1 | - Воздухонагреватель 1-го подогрева; - камера адиабатного увлажнения; - линия байпаса, обвод камеры увлажнения | 1 Зона 3 | 1 d_{\text{П}_{3}} = const Линия постоянного минимального влагосодержания приточного воздуха в ХП, проведенная через точку П3. | 1 . |
| 2 Зона 2а | 2 i_{\text{П}_{3}} = const Изоэнтальпа, проведенная через точку П3 с минимальным теплосодержанием приточного воздуха в ХП | 2 . | ||
| 2 Зона 2а | - Камера адиабатного увлажнения; - линия байпаса, обвод камеры увлажнения | 1 Зона 1 | 1 i_{\text{П}_{3}} = const Изоэнтальпа, проведенная через точку П3 с минимальным теплосодержанием приточного воздуха в ХП. | 1 . |
| 2 Зона 4 | 2 \epsilon_{23}(\text{П}_{2} - \text{П}_{3}) = const Прямая, соединяющая точки с минимальной относительной влажностью приточного воздуха: П2 в ТП и П3 в ХП. | 2 . | ||
| 3 Зона 2б | 3 i_{\text{П}_{2}} = const Изоэнтальпа, проведенная через точку П2 с минимальным теплосодержанием приточного воздуха в ТП | 3 | ||
| 3 Зона 2б | - Камера адиабатного увлажнения; - линия байпаса, обвод камеры увлажнения | 1 Зона 2а | 1 i_{\text{П}_{2}} = const Изоэнтальпа, проведенная через точку П2 с минимальным теплосодержанием приточного воздуха в ТП. | 1 . |
| 2 Зона 5 | 2 i_{\text{П}_{1}} = const Изоэнтальпа, проведенная через точку П1 с максимальным теплосодержанием приточного воздуха в ХП. | 2 . | ||
| 3 Зона 4 | 3 t_{\text{п}}^{m\text{макс}} = const Изотерма, проведенная через точки П1 и П2 с максимальной температурой приточного воздуха в ТП | 3 | ||
| 4 Зона 3а | - Воздухонагреватель 1-го подогрева | 1 Зона 1 | 1 d_{\text{П}_{3}} = const Линия постоянного минимального влагосодержания приточного воздуха в ХП, проведенная через точку П3. | 1 . |
| 2 Зона 4 | 2 \epsilon_{14}(\text{П}_{1} - \text{П}_{4}) = const Прямая, соединяющая точку с минимальной относительной влажностью приточного воздуха: П2 в ТП и П4 в ХП. | 2 . | ||
| 3 Зона 3б | 3 d_{\text{П}_{4}} = const Линия постоянного максимального влагосодержания приточного воздуха в ХП, проведенная через точку П4 | 3 | ||
| 5 Зона 3б | - Воздухонагреватель 1-го подогрева | 1 Зона 2б | 1 d_{\text{П}_{4}} = const Линия постоянного максимального влагосодержания приточного воздуха в ХП, проведенная через точку П4. | 1 . |
| 2 Зона 4 | 2 t_{\text{п}}^{x\text{мин}} = const Изотерма минимальной температуры приточного воздуха в ХП, проведенная через точки П3 и П4. | 2 . | ||
| 3 Зона 7 | 3 d_{\text{П}_{1}} = const Линия постоянного максимального влагосодержания приточного воздуха в ТП, проведенная через точку П1 | 3 | ||
| 6 Зона 4 | Без обработки | 1 Зона 2а | 1 \epsilon_{23}(\text{П}_{2} - \text{П}_{3}) = const Прямая, соединяющая точки с максимальной относительной влажностью приточного воздуха: П2 в ТП и П3 в ХП. | 1 . |
| 2 Зона 3б | 2 \epsilon_{14}(\text{П}_{1} - \text{П}_{4}) = const Прямая, соединяющая точки с минимальной относительной влажностью приточного воздуха: П1 в ТП и П4 в ХП. | 2 . | ||
| 3 Зона 2б | 3 t_{\text{п}}^{m\text{макс}} = const Изотерма максимальной температуры приточного воздуха в ТП, проведенная через точки П1 и П2. | 3 . | ||
| 4 Зона 3а | 4 t_{\text{п}}^{x\text{мин}} = const Изотерма, проведенная через точки П3 и П4 с минимальной температурой приточного воздуха в ХП | 4 | ||
| 7 Зона 5 | - Воздухоохладитель; - камера адиабатного увлажнения; - линия байпаса, обвод камеры увлажнения | 1 Зона 2б | 1 i_{\text{П}_{1}} = const Изоэнтальпа, проведенная через точку П1 с максимальной энтальпией приточного воздуха в ТП. | 1 . |
| 2 Зона 6 | 2 d_{\text{П}_{1}} = const Линия постоянного максимального влагосодержания приточного воздуха в ТП, проведенная через точку П1 | 2 | ||
| 8 Зона 6 | - Воздухоохладитель | 1 Зона 5 | 1 d_{\text{П}_{1}} = const Линия постоянного максимального влагосодержания приточного воздуха в ТП, проведенная через точку П1. | 1 . |
| 2 Зона 7 \varphi = 100\% t_{f}^{\text{мин}} | 2 \epsilon_{\text{К}_{\text{о}}} = const Луч процесса обработки воздуха в воздухоохладителе, проведенный через точку П1 и точку с минимальной температурой поверхности теплообмена (на 3 °C — 5 °C ниже температуры холодной воды) на линии | 2 | ||
| 9 Зона 7 | - Воздухонагреватель 1-го подогрева; - воздухоохладитель | 1 Зона 3б | 1 d_{\text{П}_{1}} = const Линия постоянного максимального влагосодержания приточного воздуха в ТП, проведенная через точку П1. | 1 . |
| 2 Зона 6 \varphi = 100\% t_{f}^{\text{мин}} | 2 \epsilon_{\text{К}_{\text{о}}} = const Луч процесса обработки воздуха в воздухоохладителе, проведенный через точку П1 и точку с минимальной температурой поверхности теплообмена (на 3 °C — 5 °C ниже температуры холодной воды) на линии | 2 | ||
| <*> Приточный вентилятор установки работает в каждой погодной зоне, включая зону 4. <**> Описание границ зон опирается на построение на I-d-диаграмме области параметров приточного воздуха П1П2П3П4 по 5.3. | ||||
Таблица 3
Определение границ погодных зон сочетаний энтальпии и влагосодержания наружного воздуха при прямоточной схеме обработки воздуха с применением пароувлажнителя
| № зоны | Работающее оборудование <*> | Номер соседней зоны | Граница зоны <**> | Формула для определения границы |
| 1 Зона 1 | - Воздухонагреватель 1-го подогрева; - пароувлажнитель | 1 Зона 3а | 1 d_{\text{П}_{3}} = const Линия постоянного минимального влагосодержания приточного воздуха в ХП, проведенная через точку П3. | 1 . |
| 2 Зона 2 | 2 t_{\text{п}}^{x\text{мин}} = const Изотерма, проведенная через точки П3 и П4 с минимальной температурой приточного воздуха в ХП | 2 | ||
| 2 Зона 2 | - Пароувлажнитель | 1 Зона 1 | 1 t_{\text{п}}^{x\text{мин}} = const Изотерма, проведенная через точки П3 и П4 с минимальной температурой приточного воздуха в ХП. | 1 . |
| 2 Зона 4 | 2 \epsilon_{23}(\text{П}_{2} - \text{П}_{3}) = const Прямая, соединяющая точки с минимальной относительной влажностью приточного воздуха: П2 в ТП и П3 в ХП. | 2 . | ||
| 3 Зона 5а | 3 t_{\text{п}}^{m\text{макс}} = const Изотерма, проведенная через точки П1 и П2 с максимальной температурой приточного воздуха в ТП. | 3 . | ||
| 4 Зона 8 | 4 t_{\text{п}}^{m\text{макс}} = const Изотерма, проведенная через точки П1 и П2 с максимальной температурой приточного воздуха в ТП | 4 . | ||
| 3 Зона 3а | - Воздухонагреватель 1-го подогрева | 1 Зона 1 | 1 d_{\text{П}_{3}} = const Линия постоянного минимального влагосодержания приточного воздуха в ХП, проведенная через точку П3. | 1 . |
| 2 Зона 4 | 2 t_{\text{п}}^{x\text{мин}} = const Изотерма, проведенная через точки П3 и П4 с минимальной температурой приточного воздуха в ХП. | 2 . | ||
| 3 Зона 3б | 3 d_{\text{П}_{4}} = const Линия постоянного максимального влагосодержания приточного воздуха в ХП, проведенная через точку П4 | 3 | ||
| 4 Зона 3б | - Воздухонагреватель 1-го подогрева | 1 Зона 4 | 1 \epsilon_{14}(\text{П}_{1} - \text{П}_{4}) = const Прямая, соединяющая точку с минимальной относительной влажностью приточного воздуха: П1 в ТП и П4 в ХП. | 1 . |
| 2 Зона 3б | 2 d_{\text{П}_{4}} = const Линия постоянного максимального влагосодержания приточного воздуха в ХП, проведенная через точку П4. | 2 . | ||
| 3 Зона 7 | 3 d_{\text{П}_{1}} = const Линия постоянного максимального влагосодержания приточного воздуха в ТП, проведенная через точку П1 | 3 | ||
| 5 Зона 4 | Без обработки | 1 Зона 2 | 1 \epsilon_{23}(\text{П}_{2} - \text{П}_{3}) = const Прямая, соединяющая точки с максимальной относительной влажностью приточного воздуха: П2 в ТП и П3 в ХП. | 1 . |
| 2 Зона 3б | 2 \epsilon_{14}(\text{П}_{1} - \text{П}_{4}) = const Прямая, соединяющая точки с минимальной относительной влажностью приточного воздуха: П1 в ТП и П4 в ХП. | 2 . | ||
| 3 Зона 2 | 3 t_{\text{п}}^{m\text{макс}} = const Изотерма, проведенная через точки П1 и П2 с максимальной температурой приточного воздуха в ТП. | 3 . | ||
| 4 Зона 3а | 4 t_{\text{п}}^{x\text{мин}} = const Изотерма, проведенная через точки П3 и П4 с минимальной температурой приточного воздуха в ХП | 4 | ||
| 6 Зона 5а | - Воздухоохладитель | 1 Зона 2 | 1 t_{\text{п}}^{m\text{макс}} = const Изотерма, проведенная через точки П1 и П2 с максимальной температурой приточного воздуха в ТП. | 1 . |
| 2 Зона 4 | 2 t_{\text{п}}^{m\text{макс}} = const Изотерма, проведенная через точки П1 и П2 с максимальной температурой приточного воздуха в ТП. | 2 . | ||
| 3 Зона 8 | 3 d_{\text{П}_{3}} = const Линия постоянного минимального влагосодержания приточного воздуха в ХП, проведенная через точку П3. | 3 . | ||
| 4 Зона 5б | 4 d_{\text{П}_{2}} = const Линия постоянного минимального влагосодержания приточного воздуха в ТП, проведенная через точку П2 | 4 | ||
| 7 Зона 5б | - Воздухоохладитель | 1 Зона 4 | 1 t_{\text{п}}^{m\text{макс}} = const Изотерма, проведенная через точки П1 и П2 с максимальной температурой приточного воздуха в ТП. | 1 . |
| 2 Зона 5а | 2 d_{\text{П}_{2}} = const Линия постоянного минимального влагосодержания приточного воздуха в ТП, проведенная через точку П2. | 2 . | ||
| 3 Зона 7 \varphi = 100\% t_{f}^{\text{мин}} | 3 \epsilon_{\text{К}_{\text{о}}} = const Луч процесса обработки воздуха в воздухоохладителе, проведенный через точку П1 и точку с минимальной температурой поверхности теплообмена (на 3 °C — 5 °C ниже температуры холодной воды) на линии | 3 | ||
| 8 Зона 7 | - Воздухонагреватель 1-го подогрева; - воздухоохладитель | 1 Зона 3б | 1 d_{\text{П}_{1}} = const Линия постоянного максимального влагосодержания приточного воздуха в ТП, проведенная через точку П1. | 1 . |
| 2 Зона 5б \varphi = 100\% t_{f}^{\text{мин}} | 2 \epsilon_{\text{К}_{\text{о}}} = const Луч процесса обработки воздуха в воздухоохладителе, проведенный через точку П1 и точку с минимальной температурой поверхности теплообмена (на 3 °C — 5 °C ниже температуры холодной воды) на линии | 2 | ||
| <*> Приточный вентилятор установки работает в каждой погодной зоне, включая зону 4. <**> Описание границ зон опирается на построение на I-d-диаграмме области параметров приточного воздуха П1П2П3П4 по 5.3. | ||||
Таблица 4
Определение границ погодных зон сочетаний энтальпии и влагосодержания наружного воздуха при прямоточной схеме обработки воздуха без применения блока увлажнения
| № зоны | Работающее оборудование <*> | Номер соседней зоны | Граница зоны <**> | Формула для определения границы |
| 1 Зона 3а | - Воздухонагреватель 1-го подогрева | 1 Зона 4 | 1 t_{\text{п}}^{x\text{мин}} = const Изотерма, проведенная через точки П3 и П4 с минимальной температурой приточного воздуха в ХП. | 1 . |
| 2 Зона 3б | 2 d_{\text{П}_{4}} = const Линия постоянного максимального влагосодержания приточного воздуха в ТП, проведенная через точку П4 | 2 | ||
| 2 Зона 3б | - Воздухонагреватель 1-го подогрева | 1 Зона 4 | 1 \epsilon_{14}(\text{П}_{1} - \text{П}_{4}) = const Прямая, соединяющая точку с минимальной относительной влажностью приточного воздуха: П2 в ТП и П4 в ХП. | 1 . |
| 2 Зона 7 | 2 d_{\text{П}_{1}} = const Линия постоянного максимального влагосодержания приточного воздуха в ТП, проведенная через точку П1. | 2 . | ||
| 3 Зона 3а | 3 d_{\text{П}_{4}} = const Линия постоянного максимального влагосодержания приточного воздуха в ТП, проведенная через точку П4 | 3 | ||
| 3 Зона 4 | Без обработки | 1 Зона 3б | 1 \epsilon_{14}(\text{П}_{1} - \text{П}_{4}) = const Прямая, соединяющая точки с минимальной относительной влажностью приточного воздуха: П1 в ТП и П4 в ХП. | 1 . |
| 2 Зона 3а | 2 t_{\text{п}}^{x\text{мин}} = const Изотерма, проведенная через точки П3 и П4 с минимальной температурой приточного воздуха в ХП. | 2 . | ||
| 3 Зона 5 | 3 t_{\text{п}}^{m\text{макс}} = const Изотерма, проведенная через точки П1 и П2 с максимальной температурой приточного воздуха в ТП | 3 | ||
| 4 Зона 5 | - Воздухоохладитель | 1 Зона 4 | 1 t_{\text{п}}^{m\text{макс}} = const Изотерма, проведенная через точки П1 и П2 с максимальной температурой приточного воздуха в ТП. | 1 . |
| 2 Зона 7 \varphi = 100\% t_{f}^{\text{мин}} | 2 \epsilon_{\text{К}_{\text{о}}} = const Луч процесса обработки воздуха в воздухоохладителе, проведенный через точку П1 и точку с минимальной температурой поверхности теплообмена (на 3 °C — 5 °C ниже температуры холодной воды) на линии | 2 | ||
| 5 Зона 7 | - Воздухонагреватель 1-го подогрева; - воздухоохладитель | 1 Зона 3 | 1 d_{\text{П}_{1}} = const Линия постоянного максимального влагосодержания приточного воздуха в ТП, проведенная через точку П1. | 1 . |
| 2 Зона 5 \varphi = 100\% t_{f}^{\text{мин}} | 2 \epsilon_{\text{К}_{\text{о}}} = const Луч процесса обработки воздуха в воздухоохладителе, проведенный через точку П1 и точку с минимальной температурой поверхности теплообмена (на 3 °C — 5 °C ниже температуры холодной воды) на линии | 2 | ||
| <*> Приточный вентилятор установки работает в каждой погодной зоне, включая зону 4. <**> Описание границ зон опирается на построение на I-d-диаграмме области параметров приточного воздуха П1П2П3П4 по 5.3. | ||||
6. Методика расчета потребления теплоты, холода, электроэнергии и воды системами кондиционирования воздуха
6.1 Расчет энергопотребления различными ЦСКВ выполняется для каждого потока энергии и воды в каждой погодной зоне отдельно.
Расчет по вероятностно-статистической модели климата ведется последовательным построчным перебором повторяемостей сочетаний энтальпии и влагосодержания наружного воздуха. Расчет по «типовому» году — для всех часов работы ЦСКВ в году (с учетом режима работы в сутки и числом рабочих дней в году).
С учетом границ погодных зон, указанных в таблицах 1 — 4, определяют, к какой погодной зоне относится каждое сочетание параметров климата, и по соответствующим ей формулам выполняют расчет энергопотребления ЦСКВ. Продолжительность потребления каждого ресурса определяют по формуле (8) при использовании вероятностно-статистической модели климата или по формуле (9) при использовании «типового» года.
Расходы энергетического ресурса (каждого из: теплоты, холода, электроэнергии, воды), определенные по всем сочетаниям параметров климата в пределах одной погодной зоны, складывают. Полную сумму потребления каждого ресурса определяют сложением потребления этого ресурса во всех погодных зонах. Вентилятор, перемещающий обрабатываемый воздух, работает при всех сочетаниях параметров климата во всех погодных зонах. Электропотребление вентилятора при каждом сочетании энтальпии и влагосодержания наружного воздуха определяют по формуле
N_{\text{вент}} = \frac{GP_{\text{вент}}}{3600\rho_{\text{в}}\eta_{\text{вент}}} \tau, (10)
где G — расход воздуха в ЦСКВ, кГ/ч;
\rho_{\text{в}} Pвент — аэродинамическое сопротивление вентиляционного тракта, Па;
\eta_{\text{вент}} — плотность перемещаемого воздуха, кг/м3;
\tau — коэффициент полезного действия вентилятора ЦСКВ;
- время работы ЦСКВ при рассматриваемом сочетании параметров климата, определяемое по формулам (8), (9).
Ниже рассмотрено теплопотребление, холодопотребление, электропотребление и водопотребление рассматриваемыми ЦСКВ при сочетаниях параметров наружного воздуха, относящихся ко всем погодным зонам. Расчет электропотребления основным вентилятором ЦСКВ при каждом сочетании параметров климата далее не повторяется. Так как в погодной зоне 4 работает только вентилятор, зону 4 далее не рассматривают.
6.2 В погодной зоне 1 (рисунки 1 — 3) определяют:
- теплопотребление на нагрев воздуха в ЦСКВ со 2-м подогревом в первой ступени нагрева по формуле
q_{\text{т}_{1}} = 0,278G(i_{\text{О}_{x}} - i_{\text{н}})\tau; (11)
во второй ступени нагрева по формуле
q_{\text{т}_{2}} = 0,278G(i_{\text{П}_{3}} - i_{\text{О}_{x}})\tau; (12)
- теплопотребление на нагрев воздуха в ЦСКВ с байпасом, ЦСКВ с пароувлажнителем
q_{\text{т}} = 0,278G(i_{\text{П}_{3}} - i_{\text{н}})\tau; (13)
- электропотребление насосом в обвязке воздухонагревателя 1-го подогрева в ЦСКВ со 2-м подогревом, ЦСКВ с байпасом, ЦСКВ с пароувлажнителем
N_{\text{нас}_{1}} = \frac{G_{1}P_{\text{гидр}_{1}}}{3600\rho_{1}\eta_{\text{н}_{1}}} \tau; (14)
- водопотребление сотового увлажнителя в ЦСКВ со 2-м подогревом и ЦСКВ с байпасом
w_{\text{в}} = (1 + f_{w})G(d_{\text{П}_{3}} - d_{\text{н}}) \cdot 10^{- 3}\tau; (15)
- электропотребление насосом в обвязке сотового увлажнителя в ЦСКВ со 2-м подогревом и ЦСКВ с байпасом
N_{\text{нас}_{2}} = \frac{w_{\text{в}}P_{\text{гидр}_{2}}}{3600\rho_{2}\eta_{\text{н}_{2}}} \tau; (16)
- паропотребление в ЦСКВ с пароувлажнителем
w_{\text{п}} = G(d_{\text{П}_{3}} - d_{\text{н}}) \cdot 10^{- 3}\tau; (17)
- электропотребление на выработку пара
N_{\text{п}} = 0,278w_{\text{п}}r\tau, (18)
где G, — то же, что в формуле (10);
i_{\text{О}_{x}} G1 — м i_{\text{П}_{3}} ассовый расход теплоносителя в воздухонагревателе соответствующего ЦСКВ при рассматриваемом сочетании параметров наружного воздуха, кг/ч;
d_{\text{П}_{3}} , iн, — энтальпия точки росы в ХП, наружного воздуха, приточного воздуха в точке П3 соответственно, кДж/(кг с.в.);
, dн — влагосодержание воздуха приточного в точке П3 и наружного соответственно, г/(кг с.в.);
P_{\text{гидр}_{1}} fw P_{\text{гидр}_{2}} — коэффициент отвода засоленной воды из поддона воздухоувлажнителя;
\rho_{1} , \rho_{2} — гидравлическое сопротивление обвязки воздухонагревателя и увлажнителя соответственно, Па;
\eta_{\text{н}_{1}} , \eta_{\text{н}_{2}} — плотность перекачиваемой воды насосом воздухонагревателя и увлажнителя соответственно, кг/м3;
q_{\text{т}_{1}} , q_{\text{т}_{2}} — коэффициент полезного действия насоса в обвязке воздухонагревателя и увлажнителя соответственно;
N_{\text{нас}_{1}} , N_{\text{нас}_{2}} , qт — потребление теплоты на нагрев воздуха в 1-й и 2-й ступенях нагрева для ЦСКВ со 2-м подогревом и в воздухонагревателе ЦСКВ с байпасом и пароувлажнителем, кВт·ч, за время работы при рассматриваемом сочетании параметров климата;
, , Nп — электропотребление насосами соответственно в обвязке воздухонагревателя и сотового увлажнителя, а также на выработку пара, кВт·ч, за время работы ЦСКВ при рассматриваемом сочетании параметров климата;
wв — водопотребление, кг, за время работы ЦСКВ при рассматриваемом сочетании параметров климата;
wп — паропотребление, кг, за время работы ЦСКВ при рассматриваемом сочетании параметров климата;
r — удельная теплота парообразования, принимаемая в зависимости от температуры парообразования (по паспорту пароувлажнителя) при температуре 60 °C r = 2360 кДж/кг, при 70 °C r = 2333 кДж/кг, при 80 °C r = 2308 кДж/кг, при 90 °C r = 2282 кДж/кг, при 100 °C r = 2257 кДж/кг.
6.3 Погодная зона 2 для ЦСКВ со 2-м подогревом (рисунок 1) и ЦСКВ с байпасом (рисунок 2) делится на две подзоны: 2а и 2б. Для ЦСКВ со 2-м подогревом сначала находят энтальпию i, кДж/(кг с.в.), воздуха с параметрами, определяемыми пересечением линии постоянного влагосодержания точки П3 и линии предельного значения относительной влажности после блока увлажнения по 4.10. Если iн <= i, то параметры наружного воздуха соответствуют подзоне 2а, для которой определяются водопотребление сотовым увлажнителем по формуле
w_{\text{в}} = (1 + f_{w})G(d_{\text{О}_{\text{п}}} - d_{\text{н}}) \cdot 10^{- 3}\tau; (19)
- потребление теплоты на нагрев воздуха во второй ступени нагрева по формуле
q_{\text{т}_{2}} = 0,278G(i_{\text{П}_{3}\text{П}_{4}} - i_{\text{н}})\tau. (20)
i_{\text{н}}<i_{\text{П}_{3}} Если для ЦСКВ с байпасом, то параметры наружного воздуха соответствуют подзоне 2а, для которой определяется потребление воды в сотовом увлажнителе по формуле
w_{\text{в}} = (1 + f_{w})G(d_{\text{П}_{2}\text{П}_{3}} - d_{\text{н}}) \cdot 10^{- 3}\tau. (21)
Расход электроэнергии насосом в обвязке сотового увлажнителя для ЦСКВ со 2-м подогревом и ЦСКВ с байпасом определяется по формуле (14).
В подзоне 2б для ЦСКВ со 2-м подогревом определяют:
- потребление воды в сотовом увлажнителе по формуле (15);
- потребление теплоты на нагрев воздуха во второй ступени нагрева по формуле
q_{\text{т}_{2}} = 0,278G(i_{\text{П}_{1}\text{П}_{4}} - i_{\text{н}})\tau. (22)
Для ЦСКВ с байпасом расход воды в сотовом увлажнителе определяется по формуле
w_{\text{н}} = (1 + f_{w})G(d_{\text{П}_{1}\text{П}_{2}} - d_{\text{н}}) \cdot 10^{- 3}\tau, (23)
d_{\text{О}_{\text{п}}} где wв, fw, G, dн, iн, , — то же, что и в формулах (10), (12), (14);
i_{\text{П}_{3}\text{П}_{4}} — влагосодержание точки росы в переходный период года, г/(кг с.в.), определяемое пересечением линий постоянной энтальпии наружного воздуха и линии относительной влажности 90% по 4.11;
d_{\text{П}_{2}\text{П}_{3}} — энтальпия приточного воздуха, кДж/(кг с.в.), рассчитываемая по формуле (3) исходя из температуры точек П3 и П4 и влагосодержания точки росы в переходный период года dоп, кДж/кг;
- влагосодержание воздуха, г/(кг с.в.), с параметрами, описываемыми на I-d-диаграмме линией, соединяющей точки П2 — П3, и энтальпией наружного воздуха iн; определяют по формуле (6) исходя из известной энтальпии наружного воздуха, точки П2, из которой исходит линия П2 — П3 тепловлажностного отношения, кДж/(кг влаги), изменения параметров воздуха в помещении:
\epsilon_{x} = \frac{i_{\text{П}_{2}} - i_{\text{П}_{3}}}{d_{\text{П}_{2}} - d_{\text{П}_{3}}} \cdot 1000. (24)
i_{\text{П}_{2}} Зде i_{\text{П}_{3}} сь — тепловлажностное отношение линии, соединяющей точки П2 и П3, кДж/кг;
d_{\text{П}_{2}} и d_{\text{П}_{3}} — энтальпия воздуха с состоянием в точках П2 и П3, кДж/(кг с.в.);
i_{\text{П}_{1}\text{П}_{4}} и — влагосодержание воздуха с состоянием в точках П2 и П3, кДж/(кг с.в.); d_{\text{О}_{\text{п}}}
d_{\text{П}_{1}\text{П}_{2}} — энтальпия воздуха, кДж/(кг с.в.), с параметрами, описываемыми на I-d-диаграмме изотермой, соединяющей точки П3 — П4, и влагосодержанием точки росы в переходный период года , г/(кг с.в.), определяют по формуле (3);
- влагосодержание воздуха, г/(кг с.в.), с температурой точек П1 и П2 и энтальпией наружного воздуха iн. Определяют по формуле (6) исходя из известной энтальпии наружного воздуха, точки П1, из которой исходит линия тепловлажностного отношения изменения параметров воздуха П1 — П2:
\epsilon = \frac{i_{\text{П}_{1}} - i_{\text{П}_{2}}}{d_{\text{П}_{1}} - d_{\text{П}_{2}}} \cdot 1000. (25)
Электропотребление насосом в обвязке сотового увлажнителя для ЦСКВ со 2-м подогревом и ЦСКВ с байпасом определяют по формуле (16). В зоне 2 у ЦСКВ с пароувлажнителем расход пара определяют по формуле
w_{\text{п}} = G(d_{\text{П}_{2}\text{П}_{3}} - d_{\text{н}}) \cdot 10^{- 3}\tau, (26)
i_{\text{П}_{1}\text{П}_{4}} где — влагосодержание воздуха, г/(кг с.в.), с параметрами, описываемыми на I-d-диаграмме линией, соединяющей точки П2 - П3, и температурой наружного воздуха tн, определяют d_{\text{О}_{\text{п}}} по формуле (7), тепловлажностное отношение линии П2 — П3 рассчитывают по формуле (24);
- энтальпия воздуха, кДж/(кг с.в.), с параметрами, описываемыми на I-d-диаграмме линией, соединяющей точки П3 - П4, и влагосодержанием точки росы в переходный период года , г/(кг с.в.).
Электропотребление парогенератора на выработку пара рассчитывают по формуле (18). d_{\text{н}} \leq d_{\text{П}_{4}} d_{\text{П}_{4}} = const
6.4 Погодная зона 3 для всех рассматриваемых ЦСКВ делится на подзоны: 3а и 3б по линии . Если (подзона 3а), то теплопотребление воздухонагревателя определяют по следующим формулам:
- при ЦСКВ со вторым подогревом в воздухонагревателе второго подогрева:
q_{\text{т}_{2}} = 0,278G(i_{\text{П}_{3}\text{П}_{4}} - i_{\text{н}})\tau; (27)
- при ЦСКВ с байпасом, с пароувлажнителем, без увлажнителя:
q_{\text{т}} = 0,278G(i_{\text{П}_{3}\text{П}_{4}} - i_{\text{н}})\tau. (28)
Если (подзона 3б), потребление теплоты в воздухонагревателе определяют по формулам:
- при ЦСКВ со вторым подогревом в воздухонагревателе второго подогрева:
q_{\text{т}_{2}} = 0,278G(i_{\text{П}_{1}\text{П}_{4}} - i_{\text{н}})\tau; (29)
- при ЦСКВ с байпасом, с пароувлажнителем, без увлажнителя:
q_{\text{т}} = 0,278G(i_{\text{П}_{1}\text{П}_{4}} - i_{\text{н}})\tau, (30)
i_{\text{П}_{3}\text{П}_{4}} где , qт, G, iн — то же, что и в формулах (10), (12), (14);
i_{\text{П}_{1}\text{П}_{4}} — то же, что в формуле (20);
6.5 В погодной зоне 5 для ЦСКВ со вторым подогревом определяют:
- холодопотребление по формуле
q_{x} = 0,278G(i_{\text{н}} - i_{\text{О}_{\text{т}}})\tau; (31)
- водопотребление в сотовом увлажнителе
w_{\text{в}} = (1 + f_{w})G(d_{\text{П}_{1}} - d_{\text{н}}) \cdot 10^{- 3}\tau; (32)
- электропотребление насосом сотового увлажнителя по формуле (15);
- теплопотребление воздухонагревателем второй ступени:
q_{\text{т}_{2}} = 0,278G(i_{\text{П}_{1}} - i_{\text{О}_{\text{т}}})\tau. (33)
Для ЦСКВ с байпасом определяют:
- потребление холода по формуле
q_{x} = 0,278G(i_{\text{н}} - i_{\text{П}_{1}})\tau; (34)
- потребление воды в сотовом увлажнителе по формуле (32);
- потребление электроэнергии насос d_{\text{н}} \leq d_{\text{П}_{2}} ом сотового увлажнителя по формуле (15).
Для ЦСКВ с пароувлажнителем, если (подзона 5а), определяют:
- потребление холода по формуле
q_{x} = 0,278G(i_{\text{н}} - i_{\text{П}_{2}\text{П}_{3}})\tau. (35)
d_{\text{н}}>d_{\text{П}_{2}} Если (подзона 5б), определяют потребление холода по формуле
q_{x} = 0,278G(i_{\text{н}} - i_{\text{П}_{1}\text{П}_{2}})\tau. (36)
Для ЦСКВ без увлажнителя определяют:
где , qт, G, iн — то же, что в формулах (10), (12), (13);
i_{\text{О}_{\text{т}}} qx — потребление холода соответствующей ЦСКВ в соответствующей погодной подзоне по одной из формул (31), (34), (35), (36), кВт·ч;
i_{\text{П}_{1}} — энтальпия, кДж/(кг с.в.), точки росы в теплый период года для ЦСКВ со вторым подогревом;
i_{\text{П}_{1}\text{П}_{2}} — энтальпия, кДж/(кг с.в.), приточного воздуха с параметрами точки П1;
i_{\text{П}_{2}\text{П}_{3}} — энтальпия, кДж/(кг с.в.), воздуха, определяемая по формуле (3) исходя из температуры изотермы П1 — П2 и влагосодержания наружного воздуха dн;
- энтальпия, кДж/(кг с.в.), воздуха с параметрами точки на пересечении линий тепловлажностных отношений процессов изменения состояния воздуха от П1 до П2:
\epsilon_{\text{П}_{1} - \text{П}_{2}} = \frac{i_{\text{П}_{1}} - i_{\text{П}_{2}}}{d_{\text{П}_{1}} - d_{\text{П}_{2}}} \cdot 1000; (37)
и от точки с параметрами наружного воздуха до точки Ко (см. исходные данные):
\epsilon_{\text{н} - \text{К}_{\text{о}}} = \frac{i_{\text{н}} - i_{\text{К}_{\text{о}}}}{d_{\text{н}} - d_{\text{К}_{\text{о}}}} \cdot 1000; (38)
определяют по формуле (3) исходя из известной температуры точек П1 и П2 и влагосодержания воздуха в точке пересечения указанных линий, которое находят по формуле
d = \frac{1000(i_{\text{П}_{1}} - i_{\text{н}}) + \epsilon_{\text{н} - \text{К}_{\text{о}}}d_{\text{н}} - \epsilon_{\text{П}_{1} - \text{П}_{2}}d_{\text{П}_{1}}}{\epsilon_{\text{н} - \text{К}_{\text{о}}} - \epsilon_{\text{П}_{1} - \text{П}_{2}}} , (39)
i_{\text{П}_{2}} i_{\text{П}_{1}}
d_{\text{П}_{1}} зд d_{\text{П}_{2}} есь , — энтальпия, кДж/(кг с.в.), приточного воздуха с параметрами точек П1 и П2;
, — влагосодержание, кДж/(кг с.в.), приточного воздуха с параметрами точек П1 и П2;
iн — d_{\text{К}_{\text{о}}} то же, что в формуле (10); \varphi = 100\%
\epsilon_{\text{П}_{1} - \text{П}_{2}} dн \epsilon_{\text{н} - \text{К}_{\text{о}}} , — влагосодержание воздуха с параметрами наружного воздуха и точки Ко на линии насыщения при и при средней температуре поверхности стенки воздухоохладителя, г/(кг с.в.);
, — значения тепловлажностных отношений процессов от П1 до П2 и от точки с параметрами наружного воздуха до точки Ко, кДж/(кг влаги). Электропотребление компрессором холодильной машины ЦСКВ со вторым подогревом, ЦСКВ с байпасом, ЦСКВ с пароувлажнителем, ЦСКВ без увлажнителя определяют по формуле
N_{x} = \frac{q_{x}}{\eta_{x}} (1 + \frac{N_{\text{в}.\text{к}}^{\text{мощ}} + N_{\text{нас}.\text{в}.\text{о}}^{\text{мощ}}}{N_{\text{компр}}^{\text{мощ}}}); (40)
- электропотребление вентилятором охлаждения конденсатора при воздухоохлаждаемой холодильной машине:
N_{\text{в}.\text{к}} = \frac{G_{\text{в}}P_{\text{в}}}{3600\rho_{\text{в}.\text{к}}\eta_{\text{в}.\text{к}}} \tau; (41)
- электропотребление насосом охлаждения конденсатора при водоохлаждаемой холодильной машине:
N_{\text{нас}_{3}} = \frac{w_{\text{н}.\text{к}}P_{\text{гидр}_{3}}}{3600\rho_{3}\eta_{\text{н}_{3}}} \tau; (42)
- электропотребление насосом в контуре испаритель-воздухоохладитель:
N_{\text{нас}_{4}} = \frac{w_{\text{н}.\text{и}}P_{\text{гидр}_{4}}}{3600\rho_{4}\eta_{\text{н}_{4}}} \tau, (43)
где — то же, что в формулах (8), (9);
Nx — потребление электроэнергии компрессором холодильной машины, кВт·ч;
N_{\text{нас}.\text{в}.\text{о}}^{\text{мощ}} qx — потребление холода соответствующей ЦСКВ в соответствующей погодной подзоне по одной из формул (31), (34), (35), (36), кВт·ч;
N_{\text{в}.\text{к}}^{\text{мощ}} — мощность потребления электроэнергии вентилятором (или насосом) охлаждения конденсатора, кВт;
N_{\text{компр}}^{\text{мощ}} — мощность потребления электроэнергии насосом контура испаритель-воздухоохладитель, кВт;
\eta_{x} — мощность потребления электроэнергии компрессором холодильной машины, кВт;
Nв.к — потребление электроэнергии вентиляторами охлаждения конденсатора воздухоохлаждаемой холодильной машины, кВт·ч;
Gв — расход воздуха в вентиляторах охлаждения конденсатора холодильной машины, кг/ч;
\rho_{\text{в}.\text{к}} Pв — аэродинамическое сопротивление воздушного тракта вентиляторов охлаждения конденсатора холодильной машины, Па;
\eta_{\text{в}.\text{к}} — плотность воздуха, перемещаемого вентиляторами охлаждения конденсатора холодильной машины, кг/м3;
N_{\text{нас}_{3}} — коэффициент полезного действия вентиляторов охлаждения конденсатора холодильной машины;
- потребление электроэнергии насосом охлаждения конденсатора водоохлаждаемой холодильной машины, кВт·ч;
P_{\text{гидр}_{3}} wн.к — расход жидкости в насосе охлаждения конденсатора водоохлаждаемой холодильной машины, кг/ч;
\rho_{3} — гидравлическое сопротивление обвязки насоса охлаждения конденсатора холодильной машины, Па;
\eta_{\text{н}_{3}} — плотность жидкости, перемещаемой насосом охлаждения конденсатора холодильной машины, кг/м3;
N_{\text{нас}_{4}} — коэффициент полезного действия насоса охлаждения конденсатора холодильной машины;
P_{\text{гидр}_{4}} wн.и — расход воды, перемещаемой насосом в контуре испаритель-воздухоохладитель, кг/ч;
\rho_{4} — гидравлическое сопротивление обвязки насоса в контуре испаритель-воздухоохладитель, Па;
\eta_{\text{н}_{4}} — плотность воды, перемещаемой насосом в контуре испаритель-воздухоохладитель, кг/м3;
6.6 В погодной зоне 6 для ЦСКВ со вторым подогревом определяют:
- потребление холода по формуле (30);
- потребление теплоты воздухонагревателем второй ступени по формуле (33).
Для ЦСКВ с байпасом определяют:
Электропотребление компрессором ЦСКВ со вторым подогревом и ЦСКВ с байпасом определяют по формуле (40), насосом охлаждения конденсатора при водоохлаждаемой холодильной машине — по формуле (41), насосом охлаждения конденсатора при водоохлаждаемой холодильной машине — по формуле (42), насосом в контуре испаритель-воздухоохладитель — по формуле (43).
6.7 В погодной зоне 7 для ЦСКВ со вторым подогревом определяют:
- теплопотребление в воздухонагревателе первой ступени по формуле
q_{\text{т}_{1}} = 0,278G(i_{\text{К}_{\text{о}}} - i_{\text{н}}); (44)
- электропотребление насосом в обвязке воздухонагревателя первого подогрева по формуле (14);
- холодопотребление по формуле
q_{x} = 0,278G(i_{\text{К}_{\text{о}}} - i_{\text{О}_{\text{т}}}); (45)
Для ЦСКВ с байпасом, ЦСКВ с пароувлажнителем, ЦСКВ без увлажнения определяют:
- теплопотребление в воздухонагревателе по формуле (44);
- электропотребление насосом в обвязке воздухонагревателя по формуле (14);
- холодопотребление по формуле
q_{x} = 0,278G(i_{\text{К}_{\text{о}}} - i_{\text{П}_{1}}), (46)
i_{\text{К}_{\text{о}}} где qx — потребление холода соответствующей ЦСКВ по одной из формул (45), (46), кВт·ч;
i_{\text{О}_{\text{т}}} iн — энтальпия наружного воздуха, кДж/(кг с.в.);
i_{\text{П}_{1}} — энтальпия воздуха с параметрами точки росы теплого периода, кДж/(кг с.в.);
Электропотребление компрессором ЦСКВ со вторым подогревом, ЦСКВ с байпасом, ЦСКВ с пароувлажнителем, ЦСКВ без увлажнителя определяют по формуле (40), насосом охлаждения конденсатора при водоохлаждаемой холодильной машине — по формуле (41), насосом охлаждения конденсатора при водоохлаждаемой холодильной машине — по формуле (42), насосом в контуре испаритель-воздухоохладитель — по формуле (43).
6.8 В погодной зоне 8 для ЦСКВ с пароувлажнителем определяют:
- потребление холода по формуле (36);
- потребление электроэнергии компрессором по формуле (31);
- паропотребление по формуле
w_{\text{п}} = G(d_{\text{П}_{2}} - d_{\text{н}}) \cdot 10^{- 3}\tau; (47)
d_{\text{П}_{2}} где G, — то же, что в формуле (10);
dн — влагосодержание наружного воздуха, г/(кг с.в.). Электропотребление компрессором ЦСКВ с пароувлажнителем определяют по формуле (40), насосом охлаждения конденсатора при водоохлаждаемой холодильной машине — по формуле (41), насосом охлаждения конденсатора при водоохлаждаемой холодильной машине — по формуле (42), насосом в контуре испаритель-воздухоохладитель — по формуле (43).
Приложение А (справочное)
ПОВТОРЯЕМОСТИ СОЧЕТАНИЙ ЭНТАЛЬПИИ И ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ НАРУЖНОГО ВОЗДУХА В Г. МОСКВЕ ЗА ГОД (ВЕРОЯТНОСТНО-СТАТИСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КЛИМАТА)
Таблица А.1
Повторяемости сочетаний энтальпии и влагосодержания наружного воздуха в г. Москве за год с 8 до 20 часов (вероятностно-статистическая модель климата)
Таблица А.2
Повторяемости сочетаний энтальпии и влагосодержания наружного воздуха в г. Москве за год с 9 до 18 часов (вероятностно-статистическая модель климата)
Таблица А.3
Повторяемости сочетаний энтальпии и влагосодержания наружного воздуха в г. Москве за год с 7 до 15 часов (вероятностно-статистическая модель климата)
Таблица А.4
Повторяемости сочетаний энтальпии и влагосодержания наружного воздуха в г. Москве за год с 15 до 23 часов (вероятностно-статистическая модель климата)
Таблица А.5
Повторяемости сочетаний энтальпии и влагосодержания наружного воздуха в г. Москве за год с 23 до 7 часов (вероятностно-статистическая модель климата)
Таблица А.6
Повторяемости сочетаний энтальпии и влагосодержания наружного воздуха в г. Москве за год за сутки в целом (вероятностно-статистическая модель климата)
Приложение Б (справочное)
ПРИМЕРЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТРЕБЛЕНИЯ ТЕПЛОТЫ, ХОЛОДА, ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ВОДЫ ЗА ГОД РАЗЛИЧНЫМИ ЦСКВ В Г. МОСКВЕ
Рассматриваются ЦСКВ с воздухопроизводительностью 10 000 м3/ч, обслуживающие офисное помещение в г. Москве с режимом работы от 8 до 20 часов. Продолжительность работы в год 2964 ч. В помещении поддерживается температура воздуха 20 °C — 25 °C и относительная влажность 30% — 60%. Технические характеристики оборудования в составе ЦСКВ приняты по данным завода-изготовителя, температурный режим работы ХМ 7 °C — 12 °C, коэффициент отвода fw = 0,3, что соответствует воде средней жесткости. Расчет выполнен на персональном компьютере по вероятностно-статистической модели, приведенной в таблице А.1. Результаты расчетов представлены в таблице Б.1.
Таблица Б.1
Потребление теплоты, холода, электроэнергии и воды в год в каждой погодной зоне различными ЦСКВ