Повышение эффективности систем кондиционирования воздуха пищевых предприятий республики Вьетнам тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.03, кандидат технических наук Лэ Хоанг Вьет

• Лэ Хоанг Вьет
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Лэ Хоанг Вьет

Введение.

1. Расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха.

1.1. Расчетные параметры наружного воздуха.

1.2. Расчетные параметры внутреннего воздуха производственно-технологических помещений пищевых предприятий.

1.3. Исследование микроклимата кондиционируемых помещений пищевых предприятий.

1.4. Выводы.

2. Тепловлажностные характеристики кондиционируемых помещений.

2.1. Анализ коэффициента теплопередачи и показателя тепловой инерции ограждающих конструкций кондиционируемых помещений.

2.2. Определение теплоты, поступающей через покрытие зданий.

2.3. Определение теплоты и влаги от внутренних источников.

2.4. Определение тепловлажностного коэффициента и разности температур наружных ограждений и внутреннего воздуха.

2.5. Выводы.

3. Анализ процессов изменения состояния воздуха в помещениях и системах кондиционирования воздуха.

3.1. Анализ рабочей разности температур. Выбор способа воздухораспределения.

3.2. Анализ распределения воздуха при вертикальной подаче приточных струй.

3.3. Анализ распределения воздуха горизонтальными струями в верхней зоне помещений.

3.4. Анализ действующих способов кондиционирования.

3.5. Выводы.

4. Разработка способа кондиционирования для южных климатических районов. Техническая реализация способа.

4.1. Разработка способа кондиционирования для южных климатических районов.

4.2. Технические решения аппаратов с использованием предлагаемого способа кондиционирования.

4.3. Выводы.

5. Основные результаты работы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности систем кондиционирования воздуха пищевых предприятий республики Вьетнам»

Актуальность темы. Холод и кондиционирование воздуха имеют неоспоримые заслуги перед пищевой промышленностью:

- в снабжении населения продуктами питания, установлении связи между зонами производства и потребления, сокращении потерь и сохранении качества продуктов;

- в экономии энергии, благодаря использованию рациональных способов холодильной обработки продуктов при их производстве и хранении;

- в создании благоприятных условий работы и рациональных технологических параметров воздушной среды в помещениях, особенно в помещениях зданий, расположенных в зонах с жарким климатом или с повышенной влажностью.

Системы кондиционирования воздуха относятся к энергоемким системам инженерного оснащения зданий. Принципиально возможны три направления снижения энергетических затрат в системах кондиционирования воздуха:

- выбор таких типов и такого конструктивного исполнения элементов самого здания (ограждающих конструкций, остекления, солнцезащитных устройств и т. д.), которые обладают по возможности наилучшей теплоустойчивостью;

- использование возможно более широких допущений в части изменения диапазона регулируемых параметров воздуха;

- оптимизация режимов работы систем.

В настоящее время широко внедряется энергосберегающая программа в строительном комплексе страны. В эту программу входит решение вопросов, связанных с выбором оптимальных с точки зрения энергосбережения параметров зданий, их компоновки и ориентации; с совершенствованием методов теплотехнических расчетов, в том числе зданий с охлаждаемыми помещениями; с нормированием теплозащиты зданий. Энергосберегающая программа строительного комплекса включает новые научно-экспериментальные направления в строительстве, связанные с современным понятием "здание с эффективным использованием энергии".

Во всем мире вопросам снижения теплопотерь через ограждающие конструкции зданий уделяется большое внимание. В этой области работы ведутся как в направлении улучшения самих конструкций, так и в направлении совершенствования норм строительного проектирования. Это направление объединено в общую проблему "оптимизация теплозащиты ограждающих конструкций" [22, 58, 60, 65].

Использование увеличенного диапазона регулируемых параметров воздушной среды возможно только для комфортных систем кондиционирования, что подтверждается СНиПом 2.04.05.-91* "Отопление, вентиляция и кондиционирование" [57]. При использовании в качестве расчетных допустимых параметров воздуха общее отклонение (в сторону повышения и понижения) температуры разрешается в пределах 3 -г 4 °С. При комфортно-технологическом и технологическом кондиционировании воздуха допустимое отклонение температуры не должно превышать ± 1 °С, а допустимое отклонение влажности ± 5 %.

К решению вопросов оптимизации режимов работы систем кондиционирования следует отнести рациональное использование: рециркуляции внутреннего воздуха, а также теплоты и холода удаляемого воздуха; местной рециркуляции, а также местных догревателей и охладителей; рабочей разности температур приточного и вытяжного воздуха; режимов работы вентиляторов и холодильных машин; способов регулирования параметров микроклимата в помещениях; способов воздухораспределения; способов кондиционирования воздуха.

Каждый из перечисленных вопросов представляет собой оптимизационную задачу.

В данной работе рассматриваются вопросы энергосбережения в системах кондиционирования путем разработки рациональных способов кондиционирования и воздухораспределения, т. е. цикла тепловлажностной обработки воздуха при полном круглогодичном кондиционировании и его распределения в основных производственно-технологических помещениях предприятий пищевой промышленности. При этом рассмотрены процессы кондиционирования воздуха для предприятий, расположенных в регионах с жарким (жарким и влажным) климатом, так как такие процессы в научно-технической литературе рассмотрены менее всего.

Цель и задачи исследования. Целью данной работы является уменьшение энергозатрат в системах кондиционирования производственно-технологических помещений пищевых предприятий республики Вьетнам и других климатических районов с повышенной температурой наружного воздуха.

В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

- определить параметры микроклимата, соответствующие условиям тепловой комфортности для работающих, находящихся на постоянных рабочих местах, с учетом индивидуальных особенностей человека и активности его труда;

- определить тепловые показатели наружных ограждений производственных зданий пищевых предприятий, размещенных в южных районах, с учетом условий тепловой комфортности;

- определить тепловлажностные характеристики производственно-технологических помещений пищевых предприятий;

- определить способ воздухораспределения, обеспечивающий условие тепловой комфортности и технологические требования по кратности воздухообмена и скорости воздуха в рабочей зоне помещений;

- обосновать методику расчета способа воздухораспределения, рекомендуемого для промышленного внедрения;

- определить способ кондиционирования воздуха, применяемый на предприятиях южных районов и являющийся наиболее эффективным по энергозатратам;

- разработать способ кондиционирования, позволяющий уменьшить расход холода при круглогодичной тепловлажностной обработке воздуха;

- разработать технические решения аппаратов для реализации предлагаемого способа кондиционирования воздуха.

Научная новизна. Предложен метод определения параметров микроклимата, соответствующих условиям тепловой комфортности, с учетом индивидуальных особенностей человека и активности его труда.

Обоснован выбор теплоизоляционной конструкции покрытия предприятий с коэффициентами теплопередачи и тепловой инерции, обеспечивающими выполнение условий тепловой комфортности. Выполнена проверка удельного теплового потока, учитывающего совместное действие разности температур и солнечной радиации, на нормируемое значение удельного теплового потока, разности температуры внутренней поверхности покрытий и внутреннего воздуха, а также амплитуды колебания температуры внутренней поверхности покрытий для помещений с постоянными рабочими местами, повышенными требованиями по поддержанию температурно-влажностного режима и санитарно-гигиенических условий.

Обоснован метод расчета верхнего горизонтального воздухораспределения без использования эффекта настилания по теории свободных струй.

На защиту выносятся следующие результаты диссертационной работы:

- метод определения параметров микроклимата в производственно-технологических помещениях, учитывающий условия тепловой комфортности, индивидуальные особенности человека и активность его труда;

- тепловлажностные характеристики производственно-технологических помещений пищевых предприятий с учетом наружных климатических условий и заданных условий комфортности;

- технико-энергетический анализ способов кондиционирования, применяемых на пищевых предприятиях, размещенных в южных районах;

- способ кондиционирования с раздельной холодильной обработкой наружного и внутреннего воздуха; - технико-энергетический анализ способов воздухораспределения (действующих и предлагаемого) в производственно-технологических помещениях пищевых предприятий.

Достоверность результатов. Анализ тепловлажностных характеристик кондиционируемых помещений, способов кондиционирования и воздухораспределения выполнен на основании ГОСТов, отраслевых стандартов и нормативных документов на проектирование систем кондиционирования для производственных помещений пищевой промышленности с использованием стандартных методик измерения параметров и обработки результатов.

Практическое значение работы заключается в следующем: 1) определены тепловлажностные характеристики производственно-технологических помещений пищевых предприятий республики Вьетнам: фактор "комфортности", комфортная температура, тепловыделения человеком и количество наружного воздуха, соответствующее санитарной норме по кислороду при выполнении работы средней тяжести, позволяющие дать комплексную оценку состояния воздушной среды при производстве пищевых продуктов и условий комфортности для работающих, находящихся на постоянных рабочих местах; удельные теплопоступления через наружные ограждения, учитывающие совместное действие разности температур и теплового облучения; удельные тепло- и влагоггритоки, поступающие от внутренних источников в производственно-технологические помещения предприятий; область изменения тепловлажностных коэффициентов лучей процесса кондиционируемых помещений, подтверждающая возможность использования предлагаемого способа кондиционирования; 2) разработан и запатентован способ кондиционирования воздуха для предприятий южных климатических районов (решение о выдаче патента получено в мае 1998 г.), позволяющий уменьшить расход холода по сравнению с наиболее эффективным действующим способом; 3) разработаны технические решения аппаратов, работающих по предлагаемому способу кондиционирования воздуха и выполненных на базе серийно выпускаемых блоков и секций российских кондиционеростроительных заводов; 4) предложен и обоснован горизонтальный способ воздухораспределения с использованием ненастилающихся струй, движущихся и затухающих выше рабочей зоны; 5) выполнен сравнительный анализ энергозатрат в системах кондиционирования с использованием предлагаемых и действующих способов кондиционирования и воздухораспределения; 6) результаты работы могут быть использованы при проектировании систем кондиционирования воздуха предприятий, размещенных в южных районах России, стран СНГ и других стран с наружным климатом, близким к жаркому климату с нормальной и повышенной влажностью.

Реализация результатов работы. Результаты проведенных исследований по способу кондиционирования и воздухораспределения на пищевых предприятиях внедрены в учебный процесс по дисциплинам

Проектирование и расчет оборудования систем кондиционирования воздуха" и "Аэродинамика и вентиляторы" для студентов специализации "Системы кондиционирования воздуха и жизнеобеспечения" специальности "Техника и физика низких температур", а также при выполнении научно-исследовательских работ по теме "Разработать теоретические основы и технику технологического кондиционирования мясоперерабатывающего производства" (№ г. р. 01910055095).

Апробация работы. Основные положения и научные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на следующих конференциях: научных чтениях "Теоретические и практические основы расчета термической обработки пищевых продуктов", посвященных памяти проф. Бражникова A.M. (Москва, МГУПБ, 1997); научных чтениях, посвященных памяти проф. Пелеева А.И. (Москва, МГУПБ, 1998).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Малова Н. Д., Лэ Хоанг Вьет. Анализ процессов кондиционирования воздуха на пищевых предприятиях, расположенных в южных районах. Доклад на научных чтениях "Теоретические и практические основы расчета термической обработки пищевых продуктов", посвященных памяти проф. Бражникова А. М. М.: МГУПБ, 1997. С. 153-154.

2. Лэ Хоанг Вьет, Малова Н. Д. Анализ энергозатрат в системах кондиционирования воздуха производственных помещений пищевых предприятий южных климатических районов. Тезисы докладов на научно-методических чтениях "Техника и процессы в подготовке инженера биотехнологических производств", посвященных 85-летию д.т.н., проф. Соколова В. И. М.: МГУПБ, 1998. С. 72-73.

3. Агарев Е. М., Лэ Хоанг Вьет, Малова Н. Д. Способ кондиционирования воздуха. Решение о выдаче патента по заявке №

97119601/06 от 03.12.1997. ФИПС, 1998.

4. Агарев Е. М., Лэ Хоанг Вьет, Малова Н. Д. Анализ производственных помещений пищевых предприятий как объектов комфортно-технологического кондиционирования воздуха. // Холодильное дело. 1998. №5 . С. 36-39".

5. Лэ Хоанг Вьет, Малова Н. Д. Технические решения систем кондиционирования воздуха пищевых предприятий южных климатических районов. Тезисы докладов на научных чтениях, посвященных памяти проф. Пелеева А. И. М.: МГУПБ, 1998. С.88-90.

Заключение диссертации по теме «Машины и аппараты, процессы холодильной и криогенной техники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения», Лэ Хоанг Вьет

5. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Предложен метод определения параметров микроклимата в помещениях, учитывающий условия тепловой комфортности, индивидуальные особенности человека и активность его труда. Метод позволяет выполнить качественную оценку параметров воздушной среды для работающих, находящихся на постоянных рабочих местах в производственно-технологических помещениях предприятий основных отраслей пищевой промышленности.

2. Определены тепловлажностные характеристики производственно-технологических помещений с учетом наружных климатических условий и заданных требований комфортности.

3. Определен способ воздухораспределения вертикальными струями, подаваемыми сверху вниз, наиболее эффективный по энергозатратам.

4. Предложен способ воздухораспределения горизонтальными ненастилающимися струями, затухающими выше рабочей зоны, позволяющий исключить подачу охлажденного воздуха непосредственно в рабочую зону и уменьшить необходимый расход воздуха, а также энергозатраты на его циркуляцию и распределение в рабочем объеме помещений. Определена возможность использования типовых воздухораспределителей при внедрении предлагаемого способа воздухораспределения.

5. Обоснован расчет горизонтального воздухораспределения без эффекта настилания приточного воздуха по теории свободных струй.

6. Разработан и запатентован способ кондиционирования воздуха в помещениях предприятий, размещенных в южных районах. Способ позволяет уменьшить удельный расход холода на обработку 1кг воздуха на 16-20% при кондиционировании помещений на предприятиях республики

Вьетнам.

7. Разработаны технические решения аппаратов, работающих по предлагаемому способу кондиционирования.

8. Определены годовые и удельные энергозатраты на тепловлажностную обработку воздуха в действующих и предлагаемом способах кондиционирования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Лэ Хоанг Вьет, 1998 год

1. Авдеев A.B. Реальное многообразие оборудования и технологических решений для создания комфортных условий. // АВОК. 1996. №5. С. 27-28

2. Аверин Г.Д., Бражников A.M. и др. Примеры расчетов по курсу "Холодильная техника". /Под ред. Н.Д. Маловой. М.: Агропромиздат, 1986.182 с.

3. Агарев Е. М., Лэ Хоанг Вьет, Малова Н. Д. Анализ производственных помещений пищевых предприятий как объектов комфортно-технологического кондиционирования воздуха. // Холодильное дело. 1998. № 5. С. 36-39.

4. Агарев Е.М., Лэ Хоанг Вьет, Малова Н.Д. Способ кондиционирования воздуха. Решение о выдаче патента по заявке № 97119601/06 от 03.12.97. ФИПС, 1998.

5. Баркалов Б.В., Карпис Е.Е. Кондиционирование воздуха в промышленных, общественных и жилых зданиях. М.: Стройиздат, 1982. 312 с.

6. Баркалов Б.В., Шилькрот Е.О., Моор Л.Ф., Мошкин В.И. Расчет и распределение приточного воздуха. Пособие 1.91 к СНиП 2.04.05-91. М.: Промстройпроект, 1993, 48 с.

7. Богатырев А.Н., Большаков О.В., Тужилкин В.И. и др. Приоритеты развития науки и научного обеспечения в пищевых и перерабатывающих отраслях АПК. М.: МГАПП, 1995. 310 с.

8. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. М.: Высшая школа, 1982.415 с.

9. Борисенков Е.П. Краткий климатический справочник по странам мира. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 240 с.

10. Бражников A.M., Малова Н.Д. Кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1979. 264 с.

11. Бражников A.M., Малова Н.Д. Расчеты систем кондиционирования воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. М.: Агро-промиздат, 1985. 231 с.

12. Бурцев С И., Иванов О.П., Цветков Ю.Н. Тепловой и газовый комфорт с учетом индивидуальных особенностей человека. // Холодильная техника. 1998. №3. С. 30-31.

13. Васильев И.К., Малявина Е.Г. Принципиальные решения систем кондиционирования воздуха. // АВОК. 1996. № 5. С. 4-6.

14. Вишневский Е.П. Оборудование и системы увлажнения воздуха. // АВОК. 1998. №4. С. 40-41.

15. Гоголин A.A. Кондиционирование воздуха в мясной промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1966. 240 с.

16. Гоголин A.A. Холодоснабжение установок кондиционирования воздуха. // Холодильная техника. 1973. № 9. С. 4-6.

17. Гоголин A.A. Об оптимизации работы систем кондиционирования воздуха. // Холодильная техника. 1982. № 6. С. 9-12.

18. Гоголин A.A., Гоголин В.А., Барулин Н.Я., Трускова JI.A. Кондиционирование воздуха. В справочнике: Различные области применения холода. М.: Агропромиздат, 1985. С. 126-209.

19. ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно-технические требования к воздуху рабочей зоны. М.: Комитет стандартов и метрологии СССР, 1988. 28 с.

20. Дерипасов A.M. Кондиционеры центральные каркасно-панельные типа КЦКП. // АВОК. 1998. № 4. С. 52-54.

21. Дросте Д., Кищенко С., Усиевич В. Реконструкция зданий вопросне только финансовый. // АВОК. 1996. № 6. С. 28-30.

22. Ильинский В.М. Строительная теплофизика. М.: Высшая школа, 1974.319 с.

23. Карпис JT.E. Сравнение удельных расходов холода и теплоты различными системами кондиционирования воздуха. И Холодильная техника. 1973. №9. С. 23-25.

24. Карпис Е.Е. Энергосбережение в системах кондиционирования воздуха. М.: Стройиздат, 1986. 269 с.

25. Карпис Е.Е. Новый метод расчета годового потребления холода системами кондиционирования воздуха. // Холодильная техника. 1998. № 3. С. 24-25.

26. Княжев В.А., Сизенко В.И., Рогов И.А. и др. Концепция государственной политики в области здорового питания населения России на период до 2005 года. // Холодильная техника. № 2. 1998. С. 2-4.

27. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1978. 831 с.

28. Крум Д., Роберте Б. Кондиционирование воздуха и вентиляция зданий. / Пер. с англ. Е.Е. Карписа. М.: Стройиздат, 1980. 400 с.

29. Ладыженский P.M. Кондиционирование воздуха. М.: Пищепромиз-дат, 1952. 276 с.

30. Литвинчук Г.Г. Работа современной сплит-системы в условиях низких температур. // АВОК. 1998. № 4. С. 21-25.

31. Лэ Хоанг Вьет, Малова Н. Д. Технические решения систем кондиционирования воздуха пищевых предприятий южных климатических районов. Тезисы докладов на научных чтениях, посвященных памяти проф. Пелеева А. И. М.: МГУПБ, 1998. С.88-90.

32. Малова Н.Д. Совершенствование систем кондиционирования воздуха. // Мясная индустрия СССР. 1981. № 11. С. 19-20.

33. Манербергер A.A., Плотичер М.Г. и др. Основы проектирования предприятий мясной и птицеперерабатывающей промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1965. 384 с.

34. Матросов Ю.А., Бутовский H.H., Гольдштейн Д. Рациональное нормирование стимул повышения энергоэффективности зданий. // АВОК. 1997. № 5. С. 24-29.

35. Наргизян Э.А., Пак М.А. Комплексный подход к проектированию ограждений промышленных зданий и экономия энергии. // АВОК. 1991. № 3,4. С. 6-И.

36. Нестеренко A.B. Основы термодинамических расчетов вентиляции и кондиционирования воздуха. М.: Высшая школа, 1971. 459 с.

37. Нормы технологического проектирования предприятий кондитерской промышленности ВНТП 21-89. М.: ЦНИИпромзернопроект, 1984. 185 с.

38. Нормы технологического проектирования предприятий молочной промышленности. ВНТП 645/1682-92. М.: Минсельхоз России, 1992. 80 с.

39. Нормы технологического проектирования предприятий хлебопекарной промышленности ВНТП 02-92. М.: Минпищепром, 1992. 139 с.

40. Нормы технологического проектирования предприятий мясной промышленности. М.: Минсельхоз России, 1992. 121 с.

41. Отраслевой стандарт. Помещения производственно-технологические предприятий рыбной промышленности. Технические требования. ОСТ 15-218-79. М.: МИНРЫБПРОМ, 1979. 25 с.

42. Павлухин J1.B., Тетеревников В.Н. Производственный климат, вентиляция и кондиционирование воздуха. М.: Стройиздат, 1993. 213 с.

43. Пекер Я.Д. Критерии применения кондиционирования воздуха. В сборнике докладов "Проблемы совершенствования и развития оборудования для кондиционирования воздуха и вентиляции". Харьков: ВНИИкондицио-нер, 1979. С. 22-24.

44. Пеклов A.A., Степанова Т.А. Кондиционирование воздуха. Киев: Вища школа, 1978. 327 с.

45. Conan P.G. Analyse du cycle de fonctionnement viandes traitees refrigerees. Revue Generale du froid. 1978. № 3. P. 239-249.

46. Санитарные и ветеринарные требования к проектированию предприятий мясной промышленности. СН 106-86. М.Минсельхоз России, 1992. 70 с.

47. Санитарные требования к проектированию предприятий молочной промышленности. ВСТП-6.01-92. М.: Минсельхоз России, 1992. 49 с.

48. Справочник проектировщика. Вентиляция и кондиционирование воздуха. / Под ред. H.H. Павлова и Ю.И. Шиплера. Кн. 1 и 2. М.: Стройиздат, 1992.308 с.

49. Справочник. Холодильная техника. / Под ред. A.B. Быкова. М.: Колосс, 1992. 304 с.

50. Строительный каталог. Оборудование для систем кондиционирования воздуха, вентиляции и утилизационное оборудование. Кондиционеры. М.: Сантехниипроект, 1990. 63 с.

51. Строительные нормы и правила. СНиП П-3-79*. Нормы проектирования. Строительная теплотехника. М.: Госстрой СССР, 1986. 109 с.

52. Строительные нормы и правила. Отопление, вентиляция и кондиционирование. СНиП 2.04.05-91*. М.: Минстрой России, 1994. 65 с.

53. Табунщиков Ю.А., Бродач М.М. Научные основы проектирования энергоэффективных зданий. //АВОК. 1998. № 1. С. 5-7.

54. Fanger P.O. Fhormal comform. Danish technical Press Copenhagen. 1970. 244 p.

55. Шилькрот E.O. К вопросу об энергоэффективном здании. // АВОК. 1998. №2. С. 18-19.

56. Штокман Е.А. Системы вентиляции, кондиционирования воздуха и пневмотранспорта табачных фабрик. М.: Пищевая промышленность, 1974. 295 с.

57. Штокман Е.А., Новгородский Е.Е. Вентиляция и кондиционирование воздуха помещений в районах с тропическим климатом. М.: Стройиздат, 1991. 255 с.

58. Штокман Е.А., Шилов В.А. и др. Вентиляция, кондиционирование и система очистки воздуха на предприятиях пищевой промышленности. М.: АСВ, 1997. 688 с.

59. Чернов Ю.С., Староверова A.B. Основные климатические данные по странам Юго-Восточной Азии и Корее. Таблицы ВНИИ гидрометеорологической информации мировой центр данных. М.: Гидрометеоиздат, 1979. 142 с.

60. Эленбергас В.Б. Карбаускайте Ю.П., Станкявичюс В.Ю. Определение оптимального сопротивления теплоотдаче наружных ограждений по энергетическим затратам. // АВОК. 1991. № 3,4. С. 12-15.