Klimatyzacja ze strefowymi nagrzewnicami i ogrzewaniem powietrznym na wykresach i-x powietrza wilgotnego |
Data dodania: 11.07.2012 |
Ogrzewanie powietrzne, w którym czynnikiem grzewczym jest powietrze, jest jednym ze sposobów utrzymywania odpowiedniej temperatury w pomieszczeniach. Sprawdza się doskonale w instalacjach ze względu na bardzo małą pojemność cieplną zapewniając efekt już po kilku minutach.
Rys. 1. Przykładowy schemat systemu klimatyzacji ze strefowymi nagrzewnicami i ogrzewaniem powietrznym
Ten nowoczesny sposób ogrzewania, zapewniający wysoką sprawność energetyczną i automatyczną oraz precyzyjną pracę jest coraz częściej stosowanym rozwiązaniem do ogrzewania pomieszczeń. Za pomocą tych samych kanałów jest możliwość ogrzewania pomieszczeń oraz ich wentylacja i klimatyzacja [1]. W instalacji ogrzewania powietrznego niemal cała ilość ciepła idzie bezpośrednio na ogrzewanie budynku, nie ma czynników pośrednich, takich, jak: woda, grzejniki, podłoga [2]. Zaletą systemu jest także brak zamarzania nośnika ciepła. Mała bezwładność cieplna umożliwia błyskawiczne rozgrzanie wyziębionych pomieszczeń. Przy dobrym wykonawstwie i skutecznym nadzorze podczas budowy ogrzewanie powietrzne może skutecznie i efektywnie zagwarantować warunki komfortu cieplnego ogrzewanych pomieszczeń [3].
W niniejszym artykule chcielibyśmy przedstawić analizę procesów uzdatniania powietrza w systemach klimatyzacji ze strefowymi nagrzewnicami i ogrzewaniem powietrznym na wykresach i-x powietrza wilgotnego. W postaci teoretycznej i obliczeniowej przedstawione zostały metody oraz wskazówki projektowania takich systemów klimatyzacji.
Nagrzewnice kanałowe, inaczej zwane nagrzewnice strefowe, pozwalają na uzyskanie wymaganych, różnych parametrów powietrza w wielu pomieszczeniach, strefach dużych pomieszczeń, o innych obciążeniach cieplnych [4]. Czynnikiem grzewczym może być gorąca woda lub para, energia elektryczna lub spaliny ze spalania gazu i oleju. Montuje się je wewnątrz pomieszczenia w kanałach wentylacyjnych.
Zasady teoretyczne projektowania systemu klimatyzacji w okresie zimowym z ogrzewaniem powietrznym W takim wypadku trzeba zmienić założone parametry powietrza w pomieszczeniu lub projektować inny system klimatyzacji.
PRZYKŁAD 1
Na wykresie i-x powietrza wilgotnego (rys. 6.) obliczenia rozpoczyna się od naniesienia zadanych parametrów powietrza zewnętrznego punktu Z (-20ºC, 100%) oraz powietrza w pomieszczeniu – punkty P1 (20ºC, 60%) i P2 (22ºC, 55%). Następnie określamy współczynniki kierunkowe procesów zmiany stanu powietrza dla każdego pomieszczenia ze wzorów (1) i (2):
ε1 = (4,80 – 3,75) kW / 0,7 g/s = 1500 kJ/kg
• dla pomieszczenia P2:
ε2 = (1,55 – 2) kW / 0,9 g/s = -500 kJ/kg
Określamy parametry powietrza nawiewanego dla każdego pomieszczenia. Obliczenia zaczynamy, względnie wyżej opisanej metody, od pomieszczenia P1. Dla pomieszczenia P1 obliczamy zawartość wilgoci powietrza nawiewanego według wzoru (3):
xN1 = 8,7 g/kg – 0,7 g/s / (0,25 m3/s · 1,2 kg/m3) = 6,37 g/kg
Na przecięciu linii xN1 = 6,37 g/kg i linii ε1 = 1500 kJ/kg znajduje się punkt N1 – punkt stanu powietrza nawiewanego do pomieszczenia P1 (iN1 = 38,6 kJ/kg, xN1 = 6,37 g/kg, odczytano z rys. 6.). Odpowiednio z warunkiem xN2 = xN1 określamy punkt N2 – stan powietrza nawiewanego do pomieszczenia P2 – który leży na przecięciu linii ε2 = -500 kJ/kg i linii xN1 = 6,37 g/kg (xN1 = xN2) (iN2 = 45,8 kJ/kg, odczytano z rys. 6.).
Następnie na przecięciu linii xN1 = 6,37 g/kg i linii φ = 90% określamy punkt O, charakteryzujący parametry powietrza nawiewanego po komorze zraszania 4 (iO = 24,0 kJ/kg, odczytano z rys. 6.) oraz na przecięciu linii iO = 24,0 kJ/kg i linii xZ = 0,8 g/ kg określamy punkt K, odpowiadający parametrom powietrza po nagrzewnicy wstępnej.
Ogólną wydajność powietrza GO dla pomieszczeń obliczono za pomocą wzoru (4): GOZ = 0,25 + 0,42 = 0,67 m3/s = 2412 m3/h Przy czym strumień objętościowy powietrza wentylacyjnego dla pomieszczenia P2 określono, korzystając ze wzoru (5):
GO2Z = (1,55 – 2) kW / [(45,0 – 45,9) kJ/kg · 1,2 kg/m3] = 0,42 m3/s = 1512 m3/h
Nagrzewnica wstępna i wtórna ogrzewa dostatecznie powietrze do parametrów nawiewu dla pomieszczenia P1 – punkt N1. W przypadku pomieszczenia P2 powietrze dogrzewane jest za pomocą nagrzewnicy strefowej od poziomu temperatury tN1 = 22,2ºC
. Moc cieplną nagrzewnicy wstępnej 3 (rys. 1.) określono za pomocą wzoru (6):
QZ = 0,67 m3/s · [24,0 – (-18,4)] kJ/kg · 1,2 kg/m3 = 34,09 kW
Moc cieplną nagrzewnic strefowych powietrza 12 określono ze wzorów (7) i (8):
Q1 = 0 kW
• dla pomieszczenia P2:
Q2 = 0,42 m3/s · (45,8 – 38,6) kJ/kg · 1,2 kg/m3 = 3,63 kW
Rys. 2. Proces obróbki powietrza dla systemu klimatyzacji ze strefowymi nagrzewnicami
PRZYKŁAD 2 (...)
PRZYKŁAD 3 (...)
Podsumowanie
Dla przedstawionych systemów klimatyzacji pracujących w okresie zimowym z ogrzewaniem powietrznym opisano szczegółowo zasady teoretyczne projektowania. Ukazano przebieg zmian stanu powietrza klimatyzacyjnego na wykresie i-x powietrza wilgotnego oraz przypadek przebiegu zmian stanu powietrza klimatyzacyjnego w systemie z nagrzewnicami strefowymi ogrzewaniem powietrznym na wykresie i-x powietrza wilgotnego, gdy temperatura nawiewu dla pomieszczenia >45ºC i zostaje zmieniona poniżej tego zakresu. Załączone przykłady obliczeniowe dla opisanych przypadków będą niewątpliwie dodatkową pomocą przy zgłębianiu tego typu rozwiązań.
LITERATURA |
POLECAMY WYDANIA SPECJALNE
-
Pompy ciepła 2023-2024
-
Pompy ciepła 2021-2022
-
Pompy ciepła 2022-2023
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2022
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2023
-
Pompy ciepła 2020-2021
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020
-
Pompy ciepła 2019-2020
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019