Системы вентиляции и кондиционирования

Потоки входящие: электроэнергия.

Потоки исходящие: поток воздуха с определенными физическими свойствами (температурой, влажностью, скоростью).

При проведении энергоаудита систем вентиляции и кондиционирования измеряется потребляемая электрическая энергия. Для оценки производимой полезной работы могут потребоваться измерения таких величин, как скорость вращения вала двигателя, скорость потока воздуха, создаваемый перепад полного давления и др.

Также необходимо обратить особое внимание на потери тепла с удаляемым из помещения воздуха в случае использования вытяжной вентиляции.

Общая структурная схема системы вентиляции представлена на рис 6.

Рис.6.

Если предъявляется требование подогрева или охлаждения воздуха, то в структурной схеме добавляется еще один элемент – кондиционер, изменяющий физические свойства рабочего тела.

Измерение потребляемой вентиляционной установкой электрической мощности, как правило, осуществляется при помощи ваттметров. Мощность трехфазного тока, потребляемая двигателем, может быть замерена двумя однофазными ваттметрами или ваттметром трехфазного тока.

Необходимо заметить, что часто применяются комплексные приборы, позволяющие одновременно производить измерения потребляемой активной, реактивной, полной мощностей; фазного либо линейного напряжения питающей сети; электрического тока, потребляемого нагрузкой и коэффициента мощности.

При отсутствии вышеперечисленного оборудования потребляемая двигателем электрическая мощность может быть определена косвенным образом при измерении напряжения питающей сети, потребляемого тока и коэффициента мощности. Измерения этих величин можно производить с помощью вольтметра, амперметра и фазометра соответственно. В этом случае мощность рассчитывается по формуле:

,

где U – напряжение питающей сети;

I – потребляемый из сети ток;

cos(j) – коэффициент мощности.

Измерительное оборудование, осуществляющее непосредственное измерение механической мощности, отсутствует. Поэтому механическая мощность при вращательном движении может быть определена косвенным способом по формуле:

,

где М – развиваемый двигателем момент;

w – частота вращения вала двигателя.

Измерение частоты вращения, как правило, производится при помощи счетчиков оборотов, тахометров и стробоскопов.

Вращающий момент может быть измерен с помощью балансирного динамометра, который представляет собой устройство с качающимся узлом, момент равновесия которого прямо пропорционален измеряемому моменту. На практике для определения момента, развиваемого двигателем, необходимо его отсоединение от системы вентиляции. При энергоаудите такой метод используется крайне редко. При ориентировочных расчетах для определения вращающего момента и мощности, развиваемых двигателем, допускается использование табл.2.

Таблица 2.

В таблице приняты следующие обозначения : w – фактическая частота вращения; wн – номинальная частота вращения; М – фактический вращающий момент; Мн – номинальный вращающий момент.

Другим, и более точным, способом определения развиваемой двигателем механической мощности является измерение потребляемой двигателем электрической мощности и аналитическое определение потерь в двигателе. Тогда развиваемая двигателем мощность определяется по формуле:

,

где Рэл – потребляемая двигателем электрическая мощность;

DР – потери в двигателе при фактической загрузке.

Измерительное оборудование, осуществляющее непосредственное измерение аэродинамической мощности, отсутствует. Поэтому аэродинамическая мощность может быть определена косвенным способом по формуле:

,

где Н – полное давление (напор), развиваемое вентиляторной установкой, представляющее собой разность полных давлений потока при выходе из вентиляторной установки и при входе в неё;

Q – производительность (объемный расход), представляющая собой объемное количество газа, поступающего в вентиляционную установку за единицу времени.

Полные давления в различных сечениях воздухопровода можно определить путем измерения мало изменяющегося по сечению статического давления (при помощи отверстия в стенке или трубкой) и прибавления к нему (в нагнетательной части воздуховода, а во всасывающей – вычитания) динамического давления, вычисленного по средней скорости:

,

где Рст – измеренное статическое давление, Па;

v – средняя скорость потока, м/с;

r – плотность перемещаемого воздуха, кг/м3.

Если на рассматриваемом участке имеется врезанный прибор для измерения расхода воздуха (ротаметр, сужающее устройство), то используются показания этого устройства. На участках, где таких измерителей нет, объемный расход определяется по средней скорости потока и геометрическим размерам трубопровода по формуле:

,

где v – средняя скорость потока;

F – площадь поперечного сечения на измеряемом участке.

Следовательно, для определения аэродинамической мощности необходимо применение следующих приборов:

·    Для измерения давления – жидкостные манометры, микроманометры;

·    Для отбора давлений в трубопроводах – пневмометрические трубки;

·    Для измерения скорости потока – чашечные и лопастные анемометры, термоанемометры;

·    Для определения параметров окружающего воздуха – барометры (для измерения атмосферного давления), различного рода термометры (для измерения температуры), психрометры (для определения влажности воздуха).

Необходимо отметить, что в настоящее время имеются комплексные приборы, позволяющие проводить измерения скорости, давления и температуры потока воздуха; температуры и влажности воздуха окружающей среды и др.

Измеряется:  Электроэнергия, потребляемая двигателем, напряжение, ток, коэффициент мощности, частота вращения привода, статическое и динамическое давление.

Оценивается: Механическая мощность, потери в двигателе и распределительных сетях.

Рассчитывается: Вращающий момент, аэродинамическая мощность, объемный расход воздуха.