Розрахунок кліматичних установок
Велика кількість кліматичних установок або саморобних кліматичних пристроїв, застосованих для створення мікроклімату в камерах вирощування грибів, придбані або зібрані без будь-якого обгрунтування всіх їх параметрів. Завзято вважається, що знаючи тонаж завантаження камери і кількість подачі повітря вентилятором в кубічних метрах на годину, можна вибрати і придбати кліматичну установку, яка задовільно забезпечить технологію вирощування. Не менш просунутий варіант такої помилки, це робити або купувати за зразком, "як у ..., у нього ж працює!". Кліматичні установки мають і інші, кожна свої, не менш важливі параметри, які є вирішальними при експлуатації установки в реальних умовах виробництва. Ці параметри:
- Опір холодного, гарячого теплообмінників і фільтра самої кліматичної установки руху повітря через неї >> впливає на характеристику установки
- Швидкість виходу повітря після кліматичної установки >> впливає на економічність установки
- Відстань між холодним і гарячим теплообмінником >> впливає на повторне випаровування випавшої вологи
- Запас за характеристикою вентилятора не тільки по продуктивності але і по тиску >> впливає на здатність вентилятора установки забезпечити вентиляцію камери у вітряну погоду
- Температура гарячого і особливо холодного теплоносіїв на які розрахована кліматична установка >> при застосуванні холодного теплоносія з температурою навіть на кілька градусів теплішої від паспортної, продуктивність установки падає на десятки відсотків, а процес осушення повітря стає взагалі неможливим
- Опір протіканню теплоносіїв через холодний і гарячий теплообмінники >> насоси які будуть прокачувати теплоносії повинні мати запас продуктивності і тиску, з урахуванням опорів магістральних живильних трубопроводів, впливів роботи насосів сусідніх кліматичних установок, інакше недолік подачі теплоносіїв знизить продуктивність установки по теплу, холоду і осушенню
- Опір повітропроводів живлячих саму кліматичну установку і повітроводів в камеру вирощування >> впливає на продуктивність кліматичної установки при експлуатації
1. Виходячи з проекту або фактичної конструкції будівлі визначається схема розміщення кліматичної установки, попередня конфігурація повітроводів, місця забору повітря рециркуляції з камери і свіжого з вулиці, кількість рукавів у камері.
2. Розраховується діаметр поліетиленового рукава в камері вирощування.
3. Розраховується форма і перетин повітроводів від кліматичної установки до рукавів.
4. Розраховуються форми і перетину повітроводів живлячих кліматичну установку.
5. Виходячи з розрахункової потужності при найнесприятливіших умовах експлуатації підбираються теплообмінники кліматичної установки, холодний і гарячий. Розрахунком перевіряється: здатність холодного теплообмінника достатньо і ефективно охолоджувати і при цьому осушувати повітря; здатність гарячого теплообмінника розігрівати повітря з потужністю не менше заданої розрахунком.
6. Рахується опір потоку повітря всієї мережі: повітроводи, повітряні клапана, кліматична установка (теплообмінники), фільтри, напрямні сопла, враховується можливий підпір вітру та ін
7. Розраховується номінальна продуктивність і номінальний напір вентилятора. З урахуванням конструкції та дизайну майбутньої кліматичної установки вибирається вентилятор. Без розрахунків по пунктах 1 - 6 правильно вентилятор не підібрати. Варіант - замовити завідомо потужніший, може не спрацювати.
8. Повний повторний перерахунок системи вже відомої конфігурації. Перевіряється правильність вибору теплообмінників, вентилятора і перетинів повітроводів. При необхідності - зробити перевибір теплообмінників, вентилятора і перерахувати починаючи з пункту 5.
Можна замовляти кліматичну установку або ж комплектуючі до неї.
Примітка. При недостатньому досвіді краще розрахунок замовити у фахівців що працюють зі спеціалізованим саме грибівничим кліматичним устаткуванням, а не промисловим, тоді отримаєте кліматичну установку саме для вирощування грибів. Кліматичні установки для промислових, торгових і подібних їм будівель це інша методика розрахунку. Вони схожі, але значення параметрів і вимоги технології зовсім інші. Тоді нагрівання, охолодження, осушення і вентиляція будуть реалізовані повністю, якісно та енергоефективно.
Приклад
Камера вирощування печериці, 33 тонни завантаження компосту, 2 стелажа 1.4м х 25м, 5 ярусів
Два перфорованих поліетиленових рукава розводки повітря в камері вирощування йдуть по крайніх проходах
Кліматична установка трипотокова під охолоджування чиллером, нагрів котел на дровах з накопичувальною ємністю об'ем 1.55 куб.м.
Кліматична установка планується до розміщення в коридорі, висота монтажу 2.3м
Забір повітря рециркуляції по можливості ближче до центрального проходу камери вирощування печериці
Забір свіжого повітря горизонтально через стіну коридору
Викид заміщуємого повітря через вікна в дальній від коридору стіні камери вирощування печериці, сумарна площа вікон 0.5 кв.м.
Продуктивність вентилятора 33х225 = 7425 куб.м./год, у розрахунках приймаємо 7500 куб.м./год
Площа поперечного перерізу поліетиленових рукавів в наповненому стані 7500/(4х3600)=0.52 кв.м.
Діаметр кожного рукава sqrt((4х0.52)/(2х3.14))=0.58 м., приймаємо діаметр 60 см
Півпериметр, ширина рукава в складеному стані 0.6х3.14/2=0.94 м.
Площа поперечного перерізу підвідних повітроводів дорівнює площі поперечного перерізу рукава 0.52/2=0.26 кв.м., вибираємо перетин повітроводу 50см х 50см
Площа поперечного перерізу повітроводу рециркуляції 7500/(4х3600)=0.52 кв.м., вибираємо перетин h=60см х b=90см
Площа поперечного перерізу повітроводу свіжого повітря 7500/(6х3600)=0.35 кв.м., вибираємо перетин h=60см х b=60см (можна вибрати і більший перетин наприклад як у повітроводу рециркуляції)
Ситуації які вимагають максимального охолодження.
На фазі вирощування печериці влітку
подача свіжого повітря 7500х0.4 = 3000 куб.м ./год, температура свіжого повітря 30 гр.С, відносна вологість 60%
осушення при охолодженні складе 10 гр/куб.м .
після кліматичної установки температура повітря 12 гр.С
Енергопотреба з охолодження складе 3х(30-12)х0.25+3х10х0.68=33.9 кВт
На фазі зарощування печериці влітку (скачок температури)
рециркуляція повітря 7500 куб.м./год, температура повітря в камері 20 гр.С, відносна вологість 95%
після кліматичної установки температура повітря 12 гр.С
осушення при охолодженні складе 4 гр/куб.м.
Енергопотреба з охолодження складе 7.5х(20-12)х0.25+7.5х4х0.68=35.4 кВт
Розрахункова потужність гарячого теплообмінника у великій мірі залежить від теплоізоляційних властивостей камери вирощування печериці і повинна враховувати і тепловтрати будівлі в зимовий період. Для спрощення потужність теплообмінника приймають з розрахунку 1 квт на 1 тонну завантаження компосту. У нашому випадку це 33 кВт.
Користуючись програмою підбору вибираємо теплообмінники підходящі по продуктивності з запасом і за габаритами. Приймаємо для наступних розрахунків їх технічні характеристики
Для вибору вентилятора рахуємо втрати тиску контуру рециркуляції повітря при максимальному воздухопотоку, починаємо з кінцевої точки.
Тиск на вході в поліетиленові рукави дорівнюватиме 0.65х(10х10+4х4)+(25/2)х1.5=95 Па
Для спрощення розрахунку порахуємо падіння тиску тільки на довгій стороні воздуховода в камері 6х1.5=9 Па
Дифузор який стоїть в системі після вентилятора призначений для якісного перетворення кінетичної енергії потоку повітря після вентилятора в підвищений тиск в повітроводах, але яким би точно підібраним він не був, вихрові потоки заберуть на себе частину енергії, а значить створять опір. Приймаємо втрати в дифузорі 40 Па.
Перепад тиску після вентилятора буде дорівнює 95+9+40=144 Па
Падіння тиску в конфузорі перед вентилятором складе 0.65х10х10=65 Па
Опір потоку повітря холодного і гарячого теплообмінників беремо з характеристики теплообмінників
У нашому випадку вони становлять 172 і 60 Па відповідно
Тиск входу в повітропровід рециркуляції складе 0.65х4х4=10 Па
Перепад тиску перед вентилятором буде дорівнює 65+172+60+10=307 Па
Сумарний перепад тисків по колу буде дорівнює 144+307=451 Па
Ми не встановлюємо додаткову витяжну вентиляцію, а значить враховуємо тиск напору вітру, і розрідження в зоні забору повітря при несприятливому напрямі вітру
Тиск напору вітру 0,65х18х18=210 Па.
Розрідження в зоні забору повітря 210х0,3=63 Па.
Перепад тисків 210+63=273 Па
Тиск створюємий вентилятором 451+273 = 724 Па
Вибираємо вентилятор середнього тиску з параметрами: продуктивність 7500 куб.м/год, робочий тиск 725 Па
Робимо повний перевірочний перерахунок системи з урахуванням обраних теплообмінників і вентилятора.