Для помещений музеев требуется стабильное поддержание температуры и влажности воздуха независимо от числа посетителей, которые являются наиболее значимым переменным источником выделения тепла, влаги и вредных газов. На рис. 1 представлено построение на i–dдиаграмме расчетного режима работы многозональной СКВ в помещении музея, где требуется круглый год поддерживать температуру воздуха с точностью tВ = 21 ± 1 °C и относительную влажность ϕВ = 55 ± 5 %. Расчет проведен на климатические параметры для г. Москвы по новым нормам [1]: температура tН = 26,3 °С; энтальпия IН = 57,5 кДж/кг; влагосодержание dН = 12,2 г/кг (т. Н).Примем, что обслуживаемый СВК выставочный зал имеет площадь 900 м2 и разделен на три экспозиционные зоны по 300 м2. На одного посетителя примем удельную площадь 5 м2/чел. Следовательно, расчетное количество посетителей при заполнении зала на 60 % составит: Минимальный расход приточного наружного воздуха при указанной выше норме 20 м3/(ч⋅чел) составит: LПНmin = 108 × 20 = 2160 м3/ч.В зале число посетителей в форме организованных экскурсий может быть больше в четыре раза. Тогда по санитарным нормам необходимый расход приточного наружного воздуха составит LПН = 2160 × 4 = 8640 м3/ч. В целях экономии расхода холода в теплый период года и тепла в холодный период принимаем режим работы центрального кондиционера с переменной рециркуляцией. В смеси приточного воздуха минимальный расчетный расход наружного воздуха LПНmin = 2160 м3/ч. При максимальном заполнении выставочного зала LПН = 8640 м3/ч.Выделения явного тепла и влаги одним взрослым посетителем при tВ = = 21 °С составляют [2] qт.яв = 100 Вт/чел, Wвл = 88 г/(ч⋅чел).При подаче на одного посетителя 20 м3/ч приточного воздуха его ассимиляционная способность должна быть: по явному теплупо влаге Из рис. 1 следует, что максимально возможное влагосодержание воздуха в зоне нахождения людей в выставочном зале отвечает dВmax = 10 г/кг (при tВ = 22 °C и ϕВ = 60 % т. Вmax). Из построения на рис. 1 следует, что при температуре tВmax = 22 °C и ϕВmin = 50 % минимально возможное влагосодержание воздуха в зоне нахождения людей будет dВmin = 8,2 г/кг. Поэтому приточный воздух от центрального кондиционера охлаждаем и осушаем до dВmin = dП = 8,2 г/кг.При ϕОХ = 95 % на линии dОХ = dП = = 8,2 г/кг находим параметры т. ОХ: tОХ = = 12,2 °C, ϕОХ = 34 кДж/кг. С учетом нагрева в приточном вентиляторе и воздуховодах на 1,5 °C температура приточного воздуха от центрального кондиционера будет:tП = 12,2 + 1,5 = 13,7 °C. Ассимиляционная способность приточного воздуха при схеме организации воздухообмена сверху вверх (смесительная вентиляция) будет: по явному теплу Δtасc.ПР = 22 – 13,7 = 8,3 °C, что значительно меньше требуемого Δtасс = 14,6 °C, по влаге: Δdасc.ПР = 10 – 8,2 = 1,8 г/кг, что значительно меньше требуемого Δdасc = 3,6 г/кг. Оцениваем наиболее энергетически рациональный вариант СКВ при производительности по приточному воздуху LП = LПН = 8640 м3/ч. Затраты холода в воздухоохладителе центрального кондиционера в этом режиме: При минимальном числе посетителей в центральном кондиционере охлаждается и осушается смесь, энтальпия которой равна [кДж/кг]:При применении регулируемой рециркуляции внутреннего воздуха расход холода составит [кВт]:Применение регулируемой рециркуляции позволило сократить в системе расход холода: Летом на тепловой режим в выставочном зале оказывают влияние теплопоступления от освещения и трансмиссионные теплопритоки. Для освещения применяются современные энергосберегающие светильники, обеспечивающие требуемую освещенность при удельной затрате электроэнергии 15 Вт/м2. В зону нахождения людей поступает 60 % подводимой к светильникам электроэнергии в виде лучистого тепла: Qт.ПР.ос = 900 × 15 × 0,6 = 8100 Вт.В рассматриваемом выставочном зале трансмиссионные теплопоступления имеют место только через наружное перекрытие, термическое сопротивление которого составляет Rпер = 3,8 (м2⋅ °C)/Вт. Температуру при наличии солнечной радиации на наружной поверхности перекрытия принимаем tпер = 36 °C, а температуру воздуха под перекрытием tВпер = 24 °C. Тогда трансмиссионные теплопотери: При групповом посещении музея выделения от максимального числа посетителей составят по явному теплу Qт.X.пoc = 100 × 108 × 4 = 43 200 Вт; ❏ по влагеWвл.пос = 88 × 108 × 4 = 38 016 г/ч. Охлажденный и осушенный приточный воздух от центрального кондиционера поглотит количество выделений: ❏ по явному теплу ❏ по влагеWвл.асс. П = 8640 × 1,22 ×× (10 – 8,2) = 18 973 г/ч. Для поглощения выделений от людей работа зональных кондиционеров дополнительно обеспечит поглощение: ❏ по явному теплуQасс.X.M = 43 200 – 24 303 = 18 897 Вт; ❏ по влаге:Wасc.П = 38 016 – 18 973 = 19 043 г/ч. По требованиям обеспечения безопасности экспонатов от залива помещений экспозиции водой отказываются от применения в качестве тепло и холодоносителей воды. Воздух в качестве источника тепла и холода энергетически целесообразно использовать в количествах, определяемых санитарно-гигиеническими требованиями. Безопасными для сохранности экспонатов являются экологичные холодильные агенты, которые имеют значительно более высокую удельную теплоемкость. Остающиеся тепло и влагопоступления решено воспринимать в режимах испарения холодильного агента в воздухоохладителях многозональных VRV-систем. Значительным энергетическим преимуществом многозональных VRV-систем является работа одного компрессорно-конденсаторного блока для снабжения фреоном значительного числа местных воздухоохладителей, размещаемых по участкам. Охлаждающая способность любого местного воздухоохладителя может изменяться от 0 % или 100 % до расчетной величины. Это достигается автоматическим сокращением расхода фреона по трубкам воздухоохладителя по команде датчика, контролирующего температуру поступающего на охлаждение внутреннего воздуха. Изменение расхода фреона через местные воздухоохладители, установленные в разных зонах зала музея, контролируются по расходу фреона через центральный компрессорно-конденсаторный блок. Автоматическим изменением частоты вращения приводного электродвигателя компрессора изменяется объем подаваемого к воздухоохладителям холодильного агента. Соответственно изменению расхода холодильного агента в VRV-системе изменяется и потребление электроэнергии на привод компрессора. В музее наиболее удобно местные воздухоохладители VRV-системы расположить за подвесным потолком. В местные воздухоохладители на охлаждение поступает рециркуляционный воздух, забираемый за подвесным потолком. От нагретой арматуры светильников в воздушное пространство за подвесным потолком в рассматриваемом примере будет поступать тепло: Qт.ПР.св = 900 × 15 × 0,4 = 5400 Вт. В местных воздухоохладителях должно быть поглощено: ❏ явного теплаQт.X.асс.М = 18 897 + 8100 + 5400 == 32 397 Вт; ❏ влаговыделенийWвл.асс.М = 19043 г/ч. В многозональной СКВ на базе VRV количество воспринимаемых тепло и влаговыделений в зональных агрегатах изменяется непрерывно в соответствии с перемещением посетителей по зонам помещений экспозиции музея. В каждой зоне количество воспринимаемого полного тепла в испарителе зонального агрегата определяется расчетом и для рассматриваемого примера составляет: Луч процесса охлаждения и осушения рециркуляции воздуха из зоны за подвесным потолком в местном кассетном воздухоохладителе кондиционеров VRV: Кондиционеры типа VRV производства компании Daikin, дистрибьютором которых в России является фирма Daichi [3], обладают способностью осуществлять режимы охлаждения и осушения воздуха при высоких значениях лучей процессов, что и требуется для рассматриваемой СКВ. Холодопроизводительность кассетных воздухоохладителей многозональной VRV-системы в условиях повышенного числа посетителей в зале музея должна быть: На каждую из трех зон зала площадью 300 м2 устанавливаются по четыре воздухоохладителя и холодопроизводительность каждого требуется по полному теплу qXП.кас.VRV: По каталогу [3] выбираем и устанавливаем за подвесным потолком четырехпоточный потолочный блок кассетного типа модели FXYFPKB7V19 типоразмера 40. По табл. 5.1 [3] при параметрах воздуха за подвесным потолком tВпод = 26 °C, tВпод.М = 18 °C и IВпод = = 53 кДж/кг полная холодопроизводительность равна 4,2 кВт, а по явному охлаждению — 3,2 кВт. При высокой скорости вращения вентилятора выбранного кассетного блока производительность по воздуху LПVRV = 720 м3/ч (табл. 2.2 [3]).Вычисляем температуру охлажденного приточного воздуха: Вычисляем конечную энтальпию охлажденного и осушенного рециркуляционного воздуха в расчетном режиме работы местного кассетного воздухоохладителя системы VRV:На рис. 1 на i–dдиаграмме в месте пересечения tп.кас.VRV = 13 °C и IП.VRV = = 36 кДж/кг находим т. ПVRV. Соединяем т. ПVRV и т. Впот, и получим луч процесса охлаждения и осушения в кассетном воздухоохладителе рециркуляционного воздуха. Из построения следует, что луч процесса εVRV = 8682 кДж/кг проходит в границах допустимых изменений параметров воздуха в зоне обитания посетителей музея. Рассматриваемая многозональная СКВ функционирует круглый год. Расчетные условия холодного периода года в климате Москвы [1]: tНХ = –28 °C; dНХ = 0,4 г/кг. В выставочном зале поддерживается минимальная температура tВХ = 20 °C при возможном изменении влагосодержания от dВХmin = 7,2 г/кг до dВХmax = 8,5 г/кг. Построение на i–dдиаграмме представлено на рис. 2. Теперь вычисляем расчетные трансмиссионные теплопотери через перекрытие здания: При отсутствии посетителей, например, в ночные часы, приточный воздух от центрального кондиционера необходимо нагревать. Температура нагретого приточного воздуха должна быть: При наличии в выставочном зале расчетного числа посетителей 108 человек и работе освещения тепловой баланс составляет: Qт.лд + Qт.ПР.ос – Qт.пот == 10 800 + 8100 – 12 079 = 6821 Вт.Для поглощения остающихся тепловыделений в 6821 Вт температура при точного воздуха от центрального кондиционера должна быть: При максимально возможном числе посетителей в расчетных условиях холодного периода года тепловой баланс в трех зонах выставочного зала будет10 800 × 4 + 8100 – 12 079 = 39 221 Вт.Для поглощения максимальных теплоизбытков температура приточного воздуха от центрального кондиционера должна быть: Из построения на i–dдиаграммы рис. 2 видно, что при требуемом влагосодержании приточного воздуха dВХmin = = 7,2 г/кг получение температуры притока tПХmin = 8,8 °C невозможно. Поэтому при наличии в выставочном зале максимального числа посетителей автоматически включатся в работу зональные кассетные воздухоохладители VRV-системы. Температуру приточного воздуха от центрального кондиционера находим по условиям осуществимости режима адиабатного увлажнения, эффективность которого в орошаемом слое ограничивается показателем эффективности не более Ea = 0,9. Наиболее трудным для адиабатного увлажнения является режим наличия в выставочном зале максимально возможного числа посетителей и LП = LПН = 8640 м3/ч.Из построения на рис. 2 следует, что для получения dПmin = 7,2 г/кг наружный воздух нагревается в калорифере первого подогрева до tК = 30,5 °C при tКМ = 11 °C. В пересечении энтальпии IК = 31,3 кДж/кг с вертикальной линией dВХmin = 7,2 г/кг находим tА = tПХ = 13 °C. Вычисляем требуемый показатель эффективности адиабатного увлажнения: Для экономии тепла в СКВ применяется установка утилизации с полосной циркуляцией антифриза, как наиболее надежная в климате России [4]. Вытяжка составляет LУ = 0,9LПН. Расчетом по методике [4] получено, что нагрев приточного наружного воздуха утилизируемым теплом вытяжного воздуха составляет до температуры tНУ = –12 °C и IНУ = –11 кДж/кг. При расчетном режиме наличие 108 человек посетителей центральный кондиционер работает на смеси наружного и рециркуляционного воздуха с энтальпией IВХ = 42 кДж/кг. Вычисляем количество приточного наружного воздуха в смеси для получения IК = 31,3 кДж/кг:Это меньше требуемого по санитарной норме LПНmin = 2160 м3/ч. В калорифере при подаче в трубки горячей воды минимальная температура нагрева воздуха принимается tКУ = 5 °C, что отвечает энтальпии IКУ = 6 кДж/кг. В этом режиме расход в смеси приточного наружного воздуха будет: Соединяем т. КY и т. ВХ и при пересечении с IК = 31,3 кДж/кг получим т. СМ с температурой tСМ = 15,5 °C. Вычисляем требуемую величину Eа для расчетного режима: Эффективность принятого к применению в центральном кондиционере блока адиабатного увлажнения выше определена Eа = 0,9. Вычисляем получаемую температуру приточного воздуха после адиабатного увлажнения смеси приточного воздуха:tAY = tCM – Ea(tCM – tKM) == 15,5 – 0,9 × (15,5 – 11) = 11,5 °C.По построению на рис. 2 видно, что параметры воздуха в зоне нахождения посетителей в музее отвечают нормируемым значениям для холодного периода года. Выводы 1. Для обеспечения нормируемых параметров воздуха в залах экспозиции музеев реализация энергосбережения достигается благодаря применению многозональных СКВ. 2. Обеспечение санитарных норм подачи приточного наружного воздуха при изменяющемся числе посетителей экспозиций музея достигается применением центрального кондиционера с переменной рециркуляцией внутреннего воздуха. При максимальном числе посетителей центральные кондиционеры работают по прямоточной схеме. 3. Для зонального энергосберегающего регулирования температуры и влажности воздуха в зоне обитания посетителей рационально применение многозональной VRV-системы с регулируемым расходом холодильного агента. ❏ 1. СНиП 2301–99. Строительная климатология. — М.: ГУП ЦПП, 2000. 2. Справочник проектировщика. Ч. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 1. — М.: Стройиздат, 1992. 3. Daikin. Системы кондиционирования. Т. 2. VRV. Технический каталог. 4. Кокорин О.Я. Современные системы кондиционирования воздуха. — М.: Физматмет, 2003.