4.3 Расчет системы кондиционирования
Кондиционирование обеспечивает наилучшее микроклимата в помещении и условия работы точной и чувствительной аппаратуры, и должно выполняться в соответствии с главой СНиП 11-33-75 “Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха”.
Определим количество явного тепла выделяемого в помещении для нашего оборудования в теплый период года, с учетом следующих источников тепловыделения: операторов, солнечной радиации, искусственного освещения, оборудования коммутации.
Определяем воздухообмен явного тепла:
GЯ=, м3/ч (4.1)
где QЯ – выделение явного тепла, Вт; с – теплоемкость сухого воздуха, удаляемого общеобменной вентиляцией и подаваемого в помещение, tУХ=20 ºС, tПР=15 ºС.
Явное выделяемое тепло:
(4.2)
где Q1 – тепловыделение от аппаратуры; Q2 – тепловыделение от источников освещения; Q3 – тепловыделение от людей; Q4 – теплопоступление от солнечной радиации сквозь окна.
Тепловыделение от аппаратуры:
, Ватт (4.3)
Ватт
где – коэффициент использования установочной мощности; – коэффициент загрузки; – коэффициент одновременной работы аппаратуры; – коэффициент ассимиляции тепла воздуха помещения при переходе в тепловую энергию; Nном – номинальная мощность всей аппаратуры.
При ориентировочных расчетах принимают произведение всех четырех коэффициентов равным 0,25.
Тепловыделение от источников освещения:
, Ватт (4.4)
где – коэффициент учитывающий количество энергии переходящей в тепло, = 0,8; Nосв – мощность осветительной установки цеха (12 ламп по 80 Вт каждая).
Тепловыделение от людей:
, Ватт (4.5)
где n – число работающих; q – теплопотери одного человека, равные 80-116 Вт.
Теплопоступление от солнечной радиации сквозь окна:
, Вт (4.6)
Вт
где Fост – площадь окна, м2; m – число окон; k – поправочный множитель, для металлического переплета k=1,25; q – теплопоступление через 1 м2 окна, q = 224 Вт/м2.
Определяем по формуле (4.2) явное выделяемое тепло:
GЯ= м3/ч
В теплый период времени, нормальная (средняя) температура в г. Петропавловск составляет Тнор = 32°С, что больше чем комнатная температура 24°С, и потерь тепла нет, а есть приход тепла, выделяемого в помещении в холодный период года, с учетом следующих источников тепла: персонала, оборудования, искусственного освещения, батарей центрального отопления.
Количество тепла выделяемого первыми тремя источниками тепла не изменилось, по сравнению с летним периодом, поэтому нужен расчет количества тепла выделяемого только батареями центрального отопления.
Всего в комнате 4 батареи, каждую из которых можно представить в виде совокупности вертикальных и горизонтальных труб. Тепловой поток от поверхности нагретых тел можно определить по формуле (4.7):
Qтел=(л+к)×(Тn-Тв) ×Fn (4.7)
где Fn – площадь тела; Тn – температура поверхности тела; Тв – температура окружающего воздуха; л, к – коэффициенты излучения и конвенции (Вт/м×с).
Определим значение л по формуле (4.8) [10]:
л =Спр×[((273+Тn)/100)+((273+Тв)/100)]/(Тn-Тв) (4.8)
где Спр – приведенный коэффициент излучения тел в помещении, принимаемый равным 4,9 Вт/cм×к.
Найдем л:
л = 4,9×10-2×[(273+60)/100)+(273+22)/100)]/(60-22) = 1 Вт/м×к
Определяем значение к по формуле (4.9):
к =А×(Тn-Тв) (4.9)
где А – коэффициент, принимающий значения: для горизонтальных труб 0,17; для вертикальных труб 0,21.
Найдем значения к:
кгор = 0,17× (60 - 22) = 6,46 Вт/м×с
квер = 0,21×(60-22) = 7,98 Вт/м×с
Каждая батарея состоит их 4-х горизонтальных труб, длиной 930 мм и диаметром 80 мм и 29 вертикальных труб, длиной 540 мм и диаметром 60 мм. Рассчитаем тепловой поток от одной батареи по формуле (4.10):
Qбат=4×(л+кгор)×(Тn-Тв)×n×Дгор×Lгор+30×(л+квер)×(Тn-Тв)×n×Двер×Lвер (4.10)
Qбат=3,14×(1+6,46)×(60-22)×2×6,08×0,93+30×(1+7,98)×0,06×0,54=620 Вт
От четырех батарей, соответственно:
Qбат, 4 = 4×620 = 2480 Вт
Определим по формуле (4.11) суммарное количество поступающей теплоты:
Qсум = Qбат, 4 + Qобор + Qчел + Qос (4.11)
Qсум = 2480 + 580 + 625 + 768 = 4453 Вт
Примем потери через стены и окна здания по для холодного и теплого времен года. Для холодного времени года: Тнар=-12 °С [10], Qпот.=727 Вт. Для теплого времени года: Тнар=300 С, Qпот.=182 (Вт).
Для холодного периода избыток тепла:
Qизб.т = 4453-727 = 3726 Вт
Для теплого периода избыток тепла:
Qизб.т = 4453+182 = 4635 Вт
Определим необходимый воздухообмен для теплого и холодного периодов года по формуле (4.12), [10]:
L = 3,6×Qизб.т/С×Р×(Твн-Тнар) (4.12)
где С – удельная теплоемкость воздуха, при постоянном давлении она равна 1 кДж/кг с; Р – плотность воздуха 1,2 кг/м3.
Для теплого периода необходим воздухообмен:
Lт = 3,6×4635/12000×(27-22) = 27 м3/час
Для холодного периода года необходим воздухообмен:
Lх = 3,6×3726/12000×(22-12) = 112 м3/час
Норма воздухообмена для помещения определяется СниП II-68-75 составляет 30 м×куб/час на одно место, и соответственно, для двух рабочих мест и двух стоек оборудования, составит:
Lнорм = 30×4 = 120 м3/час
Требования, предъявляемые к воздухообмену в помещении СниП II-68-75, более жесткие, чем требования, предъявляемые, для обеспечения отвода явного тепла, как для холодного, так и для теплого периодов года:
Lнорм = 870>Lт = 27 м3/час
Lнорм = 870>Lх = 112 м3/час
Для обеспечения требуемых норм воздухообмена применяем оконный кондиционер LWH0560AC , который рассчитан на вентиляцию и кондиционирование 25 м2 ,их необходимо 4 шт.
Кондиционер LWH0560AC обеспечивает:
- охлаждение воздуха;
- автоматическое поддержание заданной температуры;
- очистка воздуха от пыли;
- вентиляция;
- уменьшение влажности воздуха;
- изменение скорости движения направления воздушного потока;
- воздухообмен с окружающей средой.
Количество кондиционеров в расчете на вентиляцию можно рассчитать по формуле (4.13):
n = Lнорм /Lq (4.13)
где Lq – производительность кондиционера.
Для LWH0560AC , из условия обеспечения вентиляции:
n = 870/320 = 4 шт
В результате проделанного расчета, мы убедились, что требования, предъявляемые СНиП II‑68-75, обеспечивают все нормируемые параметры микроклимата в помещении для оборудования телекоммуникации.
Параметры кондиционера LWH0560ACG:
- потребляемая мощность - 1000 Вт;
- обслуживание площади - 25м2;
- производительность по холоду – 1740 (1500)Вт/час (Ккал/час);
- производительность по воздуху при высокой частоте вращения вентилятора - 400м3/час;
- производительность по воздуху при низкой частоте вращения вентилятора, - 320м3/час.
Тип заземления в здании – контурный, при котором заземлители располагаются по контуру вокруг здания. Здание имеет следующие размеры: A=60 м, B=15 м (рисунок 4.2).
Рисунок 4.2 – План здания: 1 – помещение узла; 2 – дверь; 3 – окно
Контур состоит из вертикальных электродов – стальных труб длиной lв = 3 м, диаметром d = 50 мм, соединенных горизонтальной полосой длиной равной периметру контура:
L2 = Pк = (А+В+2)·2 (4.14)
Подставляя значения в формулу (4.14) находим:
L2 = Pк = (60+15+2)·2 = 154 м
В качестве горизонтального электрода применим стальную полосу сечением 40´4 мм. Глубина заложения электродов в землю t0 = 0,5м. Удельное сопротивление грунта P = 80 Ом·м. В качестве естественного заземлителя применяются железобетонная арматура сопротивлением RC = 20 Ом.
Ток замыкания на землю IЗ = 70 А.
Расчет производим по методу коэффициента использования.
Требуемое сопротивление растеканию заземлителя ПУЭ, [6]:
RЗ = 125 / IЗ (4.15)
RЗ = 125 /70 = 1,78 Ом
Требуемое сопротивление не естественного заземлителя:
RТР = (RЕ · RЗ)/(RЕ - RЗ) (4.16)
RТР = (20 · 1,78)/(20 – 1,78) = 1,95 Ом
Число вертикальных электродов:
nв = Рк / а (4.17)
где а – расстояние между вертикальными заземлителями, применяется по условию а/ lв = 1;2;3, в данном случае принимаем а=3 м.
Подставляя значения в формулу (4.17), получим:
nв=154/3 =52 шт
Определим расчетное удельное сопротивление грунта для вертикальных и горизонтальных электродов:
Pрасч.в = kC·P (4.18)
где kC – коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и высыхание грунта и зависящий от климатической зоны для Казахстана – kC=1,4; kC' = 2,5 [8].
Подставляя значения в формулу (5.18) получим:
Pрасч.в. = 1,4·80 = 112 Ом·м
Pрасч.г. = 2,5·80 = 200 Ом·м
Расчетное сопротивление растеканию электродов – вертикального Rв:
(4.19)
горизонтального электрода Rг:
(4.20)
Определим по таблице 3.2 и 3.3 [6] коэффициенты использования вертикального и горизонтального электродов: ŋв=0,4; ŋг =0,21.
Найдем сопротивление растеканию принятого группового заземлителя:
Rгр =(Rв ·Rг)/( Rв·ŋг+ Rг·nв· ŋв) (4.21)
Rгр =(30,7 ·3,1)/(30,7·0,21+ 3,1·50·0,4) = 1,39 Ом
Расхождение между требуемым и расчетным сопротивлением заземлителя равно:
ΔR = Rтр- Rгр (4.22)
ΔR= 1,95-1,39 = 0,56 Ом
Уменьшим число заземлителей, принимая расстояние между ними а = 6 м, тогда nв = Рк/а = 154/6 = 26 шт.
Rгр = (30,7·3,1) / (30,7·0,31+3,1·0,61·25) = 1,7 Ом
На рисунке 4.3 изображена схема расположения заземлителей. Расстояние между заземлителями а = 6 м, количество заземлителей nв = 26 шт. В качестве заземляющих проводников принимаем полосовую сталь сечением 48 мм2.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
