Расчет климатических установок
Большое количество климатических установок или самодельных климатических устройств, применённых для создания микроклимата в камерах выращивания грибов, приобретены или собраны без кокого-либо обоснования всех их параметров. Упорно считается, что зная тоннаж загрузки камеры и количество подачи воздуха вентилятором в кубических метрах в час, можно выбрать и приобрести климатическую установку, которая удовлетворительно обеспечит технологию выращивания. Не менее продвинутый вариант такого заблуждения, это делать или приобретать по образцу. Климатические установки имеют и другие, каждая свои, не менее важные параметры, являющиеся решающими при эксплуатации установки в реальных условиях производства. Эти параметры:
- сопротивление холодного, горячего теплообменников и фильтра самой климатической установки движению воздуха через неё >> влияет на характеристику установки
- скорость выхода воздуха после климатической установки >> влияет на экономичнось установки
- расстояние между холодным и горячим теплообменником >> влияет на повторное испарение выпавшей влаги
- запас по характеристике вентилятора не только по производительности но и по давлению >> влияет на способность вентилятора установки обеспечить вентиляцию камеры в ветренную погоду
- температура горячего и в особенности холодного теплоносителей на которые рассчитана климатическая установка >> при применениии холодного теплоносителя с температурой даже на несколько градусов недостающей до необхомой по паспорту, производительность установки падает на десятки процентов, а процесс осушения воздуха становится вообще невозможным
- сопротивление протеканию теплоносителей через холодный и горячий теплообменники >> насосы которые будут прокачивать теплоносители должны иметь запас производительности и давления, с учетом сопротивлений магистральных питающих трубопроводов, влияний работы насосов соседних климатических установок, иначе недостаток подачи теплоносителей снизит производительность установки по теплу, холоду и осушению
- сопротивление воздуховодов питающих саму климатическую установку и воздуховодов ведущих в камеру выращивания >> влияет на производительность климатической установки при эксплуатации
Для самостоятельного расчета динамики протекающих процессов, приводим список технической литературы и статей, в порядке их возможного применения в расчетах. Знающий осилит. Не всеми источниками при расчетах климатики мы пользуемся. Комплексные расчеты выполняем специализированными программами. А вот всё подготовительное и заключительное - карандашём и калькулятором.
1. Исходя из проекта или фактической конструкции здания определяется схема размещения климатической установки, предварительная конфигурация воздуховодов, места забора воздуха рециркуляции из камеры и свежего с улицы, количество рукавов в камере.
2. Расчитывается диаметр полиэтиленового рукава в камере выращивания.
3. Расчитывается форма и сечение трубопроводов ведущих воздух от климатической установки к рукавам.
4. Расчитываются формы и сечения трубопроводов питающих воздухом климатическую установку.
5. Исходя из расчетной мощности при самых неблагоприятных условиях эксплуатации подбираются теплообменники климатической установки, холодный и горячий. Расчетом проверяется: способность холодного теплообменника достаточно и эффективно охлаждать и при этом осушать воздух; способность горячего теплообменника разогревать воздух с мощностью не менее заданной расчетом.
6. Считается сопротивление потоку воздуха всей сети: воздуховоды, воздушные клапана, климатическая установка (теплообменники), фильтры, направляющие сопла, учитывается возможный подпор ветра и др.
7. Расчитывается номинальная производительность и номинальный напор вентилятора. С учетом конструкции и дизайна будущей климатической установки выбирается вентилятор. Без расчётов по пунктам 1 - 6 правильно вентилятор не подобрать. Вариант - заказать заведомо мощнее, может не сработать.
8. Полный обратный перерасчет системы уже известной конфигурации. Проверяется правильность выбора теплообменников, вентилятора и сечений воздухов. При необходимости - сделать перевыбор теплообменников, вентилятора и пересчитать начиная с пункта 5.
Можно заказывать климатическую установку или же комплектующие к ней.
Примечание. При недостаточном опыте лучше расчёт заказать у специалистов работающих со специализированным именно грибоводческим климатическим оборудованием, а не промышленным, тогда получите климатическую установку именно для выращивания грибов. Климатические установки для промышленных, торговых и подобных им зданий это другая методика расчёта. Они похожи, но значения параметров и требования технологии совсем другие. Тогда нагрев, охлаждение, осушение и вентиляция будут реализованы полностью, качественно и энергоэффективно.
Пример
Камера выращивания шампиньона, 33 тонны загрузки компоста, 2 стелажа 1.4м х 25м, 5 ярусов
Два перфорированных полиэтиленовых рукава разводки воздуха в камере выращивания идущие по крайним проходам
Климатическая установка трехпотоковая под охлаждение чиллером, нагрев котел на дровах с накопительной ёмкостью об'ёмом 1.55 куб.м.
Климатическая установка планируется к размещению в коридоре, высота монтажа 2.3м
Забор воздуха рециркуляции по возможности ближе к центральному проходу камеры выращивания шампиньона
Забор свежего воздуха горизонтально через стену коридора
Выброс замещаемого воздуха через окна в дальней от коридора стене камеры выращивания шампиньона, суммарная площадь окон 0.5 кв.м.
Производительность вентилятора 33х225=7425 куб.м./час, в расчётах принимаем 7500 куб.м./час
Площадь поперечного сечения полиэтиленовых рукавов в наполненном состоянии 7500/(4х3600)=0.52 кв.м.
Диаметр каждого рукава sqrt((4х0.52)/(2х3.14))=0.58 м., принимаем диаметр 60 см
Полупериметр, ширина рукава в сложенном состоянии 0.6х3.14/2=0.94 м.
Площадь поперечного сечения подводящих воздуховодов равна площади поперечного сечения рукава 0.52/2=0.26 кв.м., выбираем сечение воздуховода 50см х 50см
Площадь поперечного сечения воздуховода рециркуляции 7500/(4х3600)=0.52 кв.м., выбираем сечение h=60см х b=90см
Площадь поперечного сечения воздуховода свежего воздуха 7500/(6х3600)=0.35 кв.м., выбираем сечение h=60см х b=60см (можно выбрать и большее сечение например как у воздуховода рециркуляции)
Ситуации требующие максимального охлаждения.
На фазе выращивания шампиньона летом
подача свежего воздуха 7500х0.4=3000 куб.м./час, температура свежего воздуха 30 гр.С , относительная влажность 60%
осушение при охлаждении составит 10 гр./куб.м.
после климатической установки температура воздуха 12 гр.С
Энергопотребность по охлаждению составит 3х(30-12)х0.25+3х10х0.68=33.9 кВт
На фазе заращивания шампиньона летом (скачёк температуры)
рециркуляция воздуха 7500 куб.м./час, температура воздуха в камере 20 гр.С , относительная влажность 95%
после климатической установки температура воздуха 12 гр.С
осушение при охлаждении составит 4 гр./куб.м.
Энергопотребность по охлаждению составит 7.5х(20-12)х0.25+7.5х4х0.68=35.4 кВт
Расчётная мощность горячего теплообменника в большой степени зависит от теплоизоляционных свойств камеры выращивания шампиньона и должна учитывать и теплопотери здания в зимний период. Для упрощения мощность теплообменника принимают из расчёта 1 квт. на 1 тонну загрузки компоста. В нашем случае это 33 кВт.
Пользуясь программой подбора выбираем теплообменники подходящие по производительности с запасом и по габаритам. Принимаем для последующих расчетов их технические характеристики
Для выбора вентилятора считаем потери давления контура рециркуляции воздуха при максимальном воздухопотоке, начинаем с конечной точки.
Давление на входе в полиэтиленовые рукава будет равно 0.65х(10х10+4х4)+(25/2)х1.5=95 Па
Для упрощения расчета посчитаем падение давления только на длинной стороне воздуховода в камере 6х1.5=9 Па
Диффузор стоящий в системе после вентилятора предназначен для качественного превращения кинетической энергии потока воздуха после вентилятора в повышенное давление в воздуховодах, но каким бы точно подобранным он ни был, выхревые потоки заберут на себя часть энергии, а значит создадут сопротивление. Принимаем потери в конфузоре 40 Па.
Перепад давления после вентилятора будет равен 95+9+40=144 Па
Падение давления в конфузоре перед вентилятором составит 0.65х10х10=65 Па
Сопротивления потоку воздуха холодного и горячего теплообменников берём из характеристики теплообменников
В нашем случае они составляют 172 и 60 Па соответственно
Давление входа в воздуховод рециркуляции составит 0.65х4х4=10 Па
Перепад давления перед вентилятором будет равен 65+172+60+10=307 Па
Суммарный перепад давлений по кругу будет равен 144+307=451 Па
Не устанавливаем дополнительную вытяжную вентиляцию, а значит учитываем давление напора ветра, и разрежение в зоне забора воздуха при неблагоприятном направлении ветра
Давление напора ветра 0,65х18х18=210 Па.
Разрежение в зоне забора воздуха 210х0,3=63 Па.
Перепад давлений 210+63=273 Па
Давление создаваемое вентилятором 451+273=724 Па
Выбираем вентилятор среднего давления с параметрами: производительность 7500 куб.м./час, рабочее давление 725 Па
Производим полный проверочный пересчет системы с учётом выбранных теплообменников и вентилятора.