Сравнение потребления энергоносителей и воды системами кондиционирования воздуха с различными схемами обработки приточного воздуха
Сравнение энергозатрат и затрат воды на поддержание заданного микроклимата в помещениях выполнено для систем кондиционирования воздуха (СКВ), работающих по разным технологическим схемам: прямоточной системы со вторым подогревом и системы с первой рециркуляцией и управляемыми процессами охлаждения и увлажнения.
Примененные аппараты обработки воздуха указаны в схемах (рис. 1). Эти два варианта обработки приточного воздуха рассматривались в помещении боулинга и в гостиных элитных квартир жилых зданий. Помещения отличаются значениями требуемых оптимальных параметров внутреннего воздуха: для боулинга температура tв должна быть в пределах 18 0С–21 0С, относительная влажность в = 40–50%, луч процесса обработки воздуха в помещении для холодного периода года εх =18 611 кДж/кг, для теплого периода года εт =14 702 кДж/кг.
Для помещений гостиных tв лежит в интервале 20–24 0С, ϕв в пределах 30–50%, луч процесса обработки воздуха в помещении εх =23 890 кДж/кг, εт =10 940 кДж/кг. Для удобства сравнения результатов расчета расходы кондиционного воздуха приведены к 10 000 куб. м/час. Требуемый расход наружного воздуха для боулинга составляет 31%, для гостиных — 12%.
Авторы понимают, что поддерживать заданные параметры в таких помещениях было бы экономичнее с помощью системы, снимающей теплоизбытки за счет ассимиляции местными аппаратами. Однако работа, первоначально ставившая перед собой чисто академическую задачу, оказалась интересной своими результатами, так как существуют помещения, для которых применяются и прямоточные, и рециркуляционные системы с бÓльшими, чем это требуется по санитарным нормам, расходами воздуха. Предлагаемый подход определения энергопотребления системами с различными по обработке воздуха схемами позволяет найти наиболее энергоэкономичный, т. е. энергосберегающий, вариант.
Анализ работы центральных СКВ в течение года проводился с использованием
i — d диаграммы влажного воздуха графоаналитическим способом по данным о границах возможных сочетаний температуры и энтальпии наружного воздуха и их повторяемостях, которые были приняты по данным указанного сборника [2]. Так как использованная климатическая информация не позволяет выделить сочетания параметров наружной среды в различное время суток, для сравнения приняты помещения, работающие круглосуточно.
На i — d диаграмму нанесли границы зон наружного климата в Москве (рис. 2). Каждой зоне наружного климата отвечает определенная последовательность обработки воздуха, а границы зон определяют значения параметров наружного воздуха, при которых следует переходить с одного режима обработки воздуха на другой. При построении использованы рекомендации [1]. В этих границах (рис. 2) выделены зоны для упомянутых выше систем в помещении боулинга, а в подрисуночной подписи перечислены аппараты, задействованные в обработке воздуха для каждой погодной зоны. В таблице 1 приведены продолжительности наблюдения сочетаний температуры наружного воздуха и энтальпии в каждой зоне, а значит, и длительности обработки приточного воздуха, соответствующей этой зоне.
Следует отметить, что для прямоточной схемы расход приточного воздуха Gп постоянен в течение года и больше минимально необходимого расхода наружного воздуха. В СКВ с первой рециркуляцией и управляемыми процессами охлаждения и увлажнения расход Gп постоянен, но расход наружного воздуха может изменяться от минимального значения до максимального = Gп.
Для каждого кондиционера осуществлен подбор всех аппаратов обработки воздуха, насосов и холодильных машин и выполнен расчет потребления энергии и воды ими для каждой зоны. Из таблицы 1 видно, что для рециркуляционной системы, обслуживающей помещения с меньшей необходимой долей наружного воздуха, продолжительность работы первого подогрева в зоне 1 снижена. В таблице 2 указаны мощности всех аппаратов обработки наружного воздуха, требуемые для работы в каждой из выделенных зон.
В таблице 3 приведены годовые расходы энергоносителей и воды прямоточными СКВ и СКВ с первой рециркуляцией в каждой погодной зоне с учетом повторяемости сочетания параметров наружной среды для обеих групп помещений.
Для прямоточной со вторым подогревом СКВ характерно потребление теплоты во всех зонах обработки, кроме 4-й. В 5-й, 6-й и 7-й зонах требуется потребление искусственного холода, в этих же зонах использовано два альтернативных процесса (охлаждение и нагревание), что противоречит экономии энергии. Вода на увлажнение воздуха нужна в зонах 1, 2 и 5. Для схемы обработки воздуха с первой рециркуляцией и управляемым процессом характерно потребление теплоты в зонах 1, 3, 9, 10, 11, 12 и 13. В зонах 7, 8, 9 и 10 требуется потребление искусственного холода. Потребление воды на увлажнение воздуха необходимо в зонах 1, 2 и 6.
Из всего вышеизложенного можно сделать следующие выводы.
1. Внутренние тепло- и влаговыделения в помещениях значительно влияют на продолжительность работы в одинаковых по обработке воздуха зонах и на количество зон регулирования. Например, в схеме с первой рециркуляцией и управляемым процессом в гостиных не задействована зона 3.
2. Прямоточная система уступает системе с рециркуляцией для обоих помещений. Расчетные мощности всех аппаратов обработки приточного воздуха меньше в схеме с рециркуляцией и управляемыми процессами увлажнения и охлаждения и ниже потребление энергоносителей. В СКВ, рассчитанных на 10 000 куб. м/ч обрабатываемого воздуха, для прямоточной схемы с двумя подогревами в сумме годовые затраты на энергоносители и воду составляют 363 546 руб./г. для боулингов и 336 004 руб./г. для гостиных, в то время как для схемы с одной рециркуляцией и управляемыми процессами увлажнения и охлаждения они равны 151 847 руб./г. для боулингов и 89 885 руб./г. для гостиных. Такое соотношение годовых затрат подтверждает большую экономичность замены прямоточной СКВ на рециркуляционную с управляемыми процессами увлажнения и охлаждения для помещений с меньшим требуемым расходом наружного воздуха.
3. Применение климатической информации в виде статистического распределения сочетаний температуры и энтальпии наружного воздуха позволяет достаточно подробно оценить энергопотребление и расход воды системами кондиционирования воздуха и выбрать наиболее подходящий и энергоэкономичный вариант. Можно также, определив продолжительность работы каждого аппарата в течение года, оценить целесообразность установки того из них, у которого продолжительность работы меньше.
Литература
1. Белова Е. М. «Центральные системы кондиционирования воздуха в зданиях». — М., «Евроклимат», 2006 г.
2. Сизов А. М. «Форма представления климатических данных в виде двухмерных комплексов для проектирования систем кондиционирования воздуха». // «Вентиляция и кондиционирование воздуха». Сб. №7. — Рига: Изд-во РПИ, 1975, с. 116–123.
| Автор: Е. Г. Малявина, Н. А. Михальцова, Е. А.тарасова Дата: 29.07.2009 Журнал Стройпрофиль 5-09 Рубрика: вентиляция и кондиционирование Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |  |