Обоснование выбора воздухораспределителей системы воздушного отопления мастерской по ремонту холодильно-вентиляционного оборудования

Введение. При использования систем вентиляции и кондиционирования требуемые параметры рабочей среды могут быть созданы при помощи различных воздуховыпускных устройств. Теоретические и экспериментальные исследования характеристик приточных струй ведутся учеными с 30-х годов прошлого столетия по настоящее время. На основе разработанных закономерностей [1,2] можно определить наиболее рациональную схему расположения и конструкцию воздухораспределителей (ВР) к любому конкретному помещению. Целью данной работы является выбор воздухораспределительных устройств для обеспечения параметров микроклимата в мастерской по ремонту холодильно-вентиляционного оборудования.

Основная часть. Рассматриваемое помещение расположено на территории теплоэнергетического объекта в Ростовской области. Размеры мастерской составляют: длина lп=95м, ширина bп=35м, высота hп=12м. Требуемые параметры микроклимата обеспечиваются системой центрального кондиционирования. На длинной стороне здания, на высоте h=5,2м расположены последовательно соединенные воздуховоды диаметрами 630, 500 и 350мм для обеспечения равномерной раздачи воздуха. В настоящее время ставится задача подбора наиболее простой и в тоже время удовлетворяющей всем технологическим требованиям конструкции ВР.

Используя рекомендации производителя [3,4] , данные исследований [5] и месторасположение трубопроводов было установлено, что для подачи теплого воздуха в помещение могут быть использованы две схемы, представленные на рисунке 1.

схема 1 –подача воздуха сверху вниз наклонными струями; схема 2 – подача воздуха горизонтальными струями выше рабочей зоны Рисунок 1–Схемы подачи приточного теплого воздуха

При использовании этих схем необходимым условием сохранения циркуляции теплого воздуха является отсутствие всплывания струи, которое проверяется по так называемому текущему критерию Архимеда. Критерий Архимеда характеризует соотношение между гравитационными и инерционными силами в поперечном сечении струи.

Методика расчета воздухораспределителей, составленная на основе зависимостей [2,6], представлена в таблице 1. Расчетная температура наружного воздуха составляет t н = –22 ⁰С [7], температура внутреннего воздуха tв н =18⁰С[8]. Удельные отопительные и вентиляционные характеристики приняты по данным [9]. Тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию мастерской составляет Ф =981490 Вт . Высота рабочей зоны принята равной h р . з . =2м [7]

Таблица 1 Методика расчета воздухораспределителей

На основе проведенного анализа были выбраны воздухораспределители, характеристики которых приведены в таблице 2.

Таблица 2     - Характеристика выбранных воздухораспределительных устройств

В результате проведенных расчетов для схемы 1 по формулам, представленным в таблице 1, было установлено, что при использовании всех рекомендуемых воздухораспределителей не выполняется условие сохранения схемы циркуляции, т.е. текущий критерий Архимеда превышает допустимое значение. Следует также отметить, что при использовании всех панельных воздухораспределителей семейства ВПС пропускная способность данных ВР значительно ниже рассчитанного расхода воздуха через отверстие для требуемой тепловой нагрузки мастерской.

На основании этого можно сделать вывод, что для рассматриваемого производственного помещения применение схемы 1 с подачей теплового воздуха сверху вниз наклонными струями является нецелесообразным.

При использовании схемы 2 с решетками КДУ и КПУ критерий Архимеда составляет Ar=0,36, что удовлетворяет требованиям циркуляции воздуха для данной схемы. Причем, такие показатели как избыточная температура воздуха в приточной струе, потери давления и уровень звуковой мощности уменьшаются с увеличением площади сечения воздухораспределителей (рис.2). Зависимости избыточной температуры воздуха от площади сечения ВР описываются степенными уравнениями с коэффициентом аппроксимации, равным единице. Изменения потерь давления представляют собой линейные зависимости. Уменьшение звуковой мощности при увеличении площади сечения характеризуется полиномом второй степени. При одинаковых площадях воздуховыпускных отверстий показатели ВР серии КДУ ниже, чем показатели у серии КПУ. Таким образом, из двух рассматриваемых серий предпочтение следует отдать воздухораспределительным решеткам КДУ с наибольшей площадью сечения.

Рисунок 2 –Изменение теплофизических, аэродинамических и акустических характеристик воздухораспределителей КДУ и КПУ

При расчете систем воздушного отопления с панельными сопловыми ВР и диффузорами было установлено, что по условию «невсплывания» струи не подходят только диффузоры ДПУ-В. Однако по пропускной способности удовлетворяют необходимому расходу теплого воздуха только панельный воздухораспределитель 1ВПС 595х595 с площадью F0=0,0223м2 и сопловый диффузор ДПУ-С-250 с площадью F0=0,046м2. При этом потери давления и уровень звуковой мощности при использовании данных ВР превышают подобные показатели при использовании систем с воздухораспределительными решетками КПУ 650х200 и КДУ 650х200 с наибольшей площадью сечения     F0=0,114м2 (рис.3) из

теплофизические показатели сравниваемых воздухораспределителей

Выводы. На основании проведенных исследований было установлено, что наиболее рациональным вариантом при обеспечении параметром микроклимата в теплый период в мастерской является схема подачи воздуха горизонтальными струями. Раздача воздуха должна осуществляться при помощи двухрядной решетки с поворотными жалюзи КДУ 650х200.

Воздухораспрелители для воздуховодов. Часть 1. . [Электронный ресурс]- Режим доступа: URL:http:// www.arktoscomfort. ru (дата обращения: 24.05.2017)

Строительство и архитектура. 2010. №3(19).С.139-147

Авторы: Токарева Анна Николаевна, кандидат технических наук, доцент, Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВО Донской ГАУ, г.Зерноград, Садымов Виталий Петрович, инженер группы холодильного оборудования, Ростовская АЭС