Technika klimatyzacyjna – Poradnik – Hans-Jurgen Ullrich

W publikacji, w sposób kompleksowy omówione zostały takie zagadnienia, jak:
– wymagania stawiane instalacjom klimatyzacyjnym w procesach produkcyjnych oraz przez ludzi (parametry komfortu cieplnego),
– własności powietrza wilgotnego wraz z podstawowymi procesami jego obróbki cieplno-wilgotnościowej,
– podstawy teoretyczne techniki wentylacji (w tym ustalenie stanu ilości powietrza nawiewanego),
– podstawowe elementy instalacji techniki powietrza pomieszczeń (wentylatory, filtry, kanały powietrzne, obliczenia sieci przewodów),
– zasady obliczania obciążenia chłodniczego i cieplnego,
– zasady przepływu powietrza w pomieszczeniach,
– budowa i sposób działania instalacji klimatyzacyjnych, klimatyzatorów, zespołów wody chłodzącej, nawilżaczy i osuszaczy powietrza,
– źródła dźwięku i izolacje akustyczne w instalacjach klimatyzacyjnych,
– aspekt ekonomiczny w projektowaniu i użytkowaniu instalacji klimatyzacyjnych,
– utrzymanie czystości instalacji klimatyzacyjnej podczas jej eksploatacji,
– metody pomiaru i urządzenia pomiarowe stosowane w technice klimatyzacyjnej.

SPIS TREŚCI:

1. Rozwój historyczny i znaczenie klimatyzacji 16

2. Wymagania stawiane instalacjom klimatyzacyjnym 22
2.1. Wymagania stawiane w przemyśle 22
2.1.1. Zakłady produkcji materiałów tekstylnych, włókien celulozowych, papierosów i papieru 22
2.1.2 Przemysł chemiczny. Drukarstwo 23
2.1.3. Przemysł elektroniczny, optyczny i mechaniki precyzyjnej 27
2.2. Wymagania ludzi 28
2.2.1. Zasady ogólne 28
2.2.2. Komfort cieplny i jego parametry 29
2.2.3. Bilans cieplny organizmu ludzkiego 30
2.2.3.1. Temperatura powietrza 32
2.2.3.2. Wilgotność powietrza 34
2.2.3.3. Ruch powietrza 35
2.2.3.4. Temperatura powierzchni ścian 37
2.2.4. Czystość powietrza 38
2.2.5. Hałas w pomieszczeniach 40
2.3. Klimatyzacja muzeów i galerii 40
Pytania sprawdzające 42

3. Powietrze wilgotne 44
3.1 Podstawowe prawa i skład powietrza wilgotnego 44
3.2 Parametry stanu powietrza wilgotnego 45
3.2.1 Ciśnienie pary oraz ciśnienie pary nasyconej 45
3.2.2 Wilgotność właściwa (zawartość wilgoci) 45
3.2.3. Wilgotność względna (j) 46
3.2.4. Gęstość 47
3.2.5. Entalpia właściwa 47
3.2.6. Temperatura termometru suchego 48
3.2.7. Temperatura termometru mokrego 49
3.2.8. Temperatura punktu rosy 50
3.2.9. Ciepło jawne i utajone 51
3.3. Wykres Molliera (h-x) 53
3.4. Zmiany stanu powietrza wilgotnego na wykresie (h-x) 57
3.4.1. Mieszanie dwóch strumieni powietrza suchego i wilgotnego 57
3.4.2. Ogrzewanie powietrza 59
3.4.3. Schładzanie i osuszanie powietrza 61
3.4.4. Nawilżanie powietrza 65
3.4.4.1. Nawilżanie powietrza wodą 65
3.4.4.2 Nawilżanie powietrza parą 67
Pytania sprawdzające 70

4. Podstawy techniki powietrza 72
4.1. Rodzaje wentylacji 72
4.2. Ogólne pojęcia techniki powietrza i zalecenia 74
4.2.1. Brak przeciągu 74
4.2.2. Tłumienie hałasów 75
4.2.3. Definicje 76
4.2.4. Ilość powietrza zewnętrznego 78
4.2.5. Krotność wymian powietrza 82
4.3. Prowadzenie powietrza w pomieszczeniu 83
4.4. Ustalenie ilości powietrza nawiewanego 84
4.4.1. Powietrze nawiewane 84
4.4.2. Ustalenie ilości powietrza wentylacyjnego i stanu powietrza nawiewanego z obciążenia cieplnego pomieszczenia 85
4.4.2.1. Ustalenia ilości powietrza wentylacyjnego przy chłodzeniu suchym 86
4.4.2.2. Ustalenie ilości powietrza wentylacyjnego przy obciążeniu grzewczym 87
4.4.2.3. Ustalenie ilości powietrza wentylacyjnego na podstawie zysków wilgoci 88
4.4.2.4 Ustalenie ilości powietrza wentylacyjnego na podstawie zysków ciepła i wilgoci 90
4.4.3. Ustalenie ilości powietrza zewnętrznego 91
4.4.3.1 Ustalenie zapotrzebowania na powietrze zewnętrzne wg DSZ (dopuszczalne stężenie zanieczyszczeń) 92
4.4.3.2 Ustalenie zapotrzebowania na powietrze zewnętrzne z jakości powietrza w pomieszczeniu 93
Pytania sprawdzające 95

5. Główne elementy instalacji wentylacji powietrza pomieszczeń 96
5.1. Wentylatory 96
5.1.1. Typy wentylatorów 96
5.1.1.1. Ogólne wiadomości 96
5.1.1.2. Wentylatory promieniowe 97
5.1.1.3. Wentylatory typu Air Vent 100
5.1.1.4. Wentylatory osiowe 105
5.1.1.5. Wentylatory poprzeczne 108
5.1.2. Parametry pracy wentylatora 109
5.1.3. Charakterystyki wentylatorów i instalacji 113
5.1.4. Równoległa i szeregowa praca wentylatorów 119
5.1.4.1. Praca równoległa 119
5.1.4.2. Praca szeregowa 120
5.1.5. Instalacje wentylacyjne z utrzymaniem stałego ciśnienia 122
5.1.6. Regulacja wydajności wentylatorów 124
5.1.6.1. Wiadomości ogólne 124
5.1.6.2. Regulacja upustowa (obejściowa) 126
5.1.6.3. Regulacja przez dławienie (ilościowa) 127
5.1.6.4. Regulacja wirowa 128
5.1.6.5. Regulacja prędkości obrotowej 128
5.1.6.6. Regulacja przez przestawienie kąta łopatek w wentylatorach osiowych 131
5.1.7. Rodzaje napędu wentylatorów 131
5.1.7.1. Napęd pasami klinowymi 131
5.1.7.2. Sprzęgła 134
5.2. Elementy oczyszczające powietrze 135
5.2.1. Informacje ogólne 135
5.2.2. Kryteria wyboru filtrów powietrza 136
5.2.3. Podział filtrów powietrza 137
5.2.3.1. Podział filtrów wg metody oczyszczania powietrza 137
5.2.3.2. Podział filtrów wg stopnia oddzielania (filtracji) zanieczyszczeń 139
5.2.3.3. Podział filtrów wg konstrukcji 142
5.3. Kanały powietrzne i ich wyposażenie 145
5.3.1. Wymagania dla systemu rozdziału powietrza 145
5.3.2. Wykonanie kanałów powietrznych 146
5.3.3. Podstawy obliczania kanałów powietrznych 149
5.3.3.1. Równanie ciągłości 150
5.3.3.2. Równanie Bernoulliego 152
5.3.4. Obliczanie sieci kanałów 158
5.3.4.1. Zasady ogólne 158
5.3.4.2. Metoda obliczania sieci kanałów 160
5.3.4.3. Podsumowanie 165
5.3.4.4. Wyposażenie 167
5.4. Wyloty powietrza, pokrywy i oprawy klimatyzacyjne 172
5.4.1. Wiadomości ogólne 172
5.4.2. Nawiewniki powietrza 173
5.4.3. Sufity klimatyzacyjne 178
5.4.4. Nawiewniki w oprawach oświetleniowych 178
5.5. Stropy chłodzone 179
5.5.1. Definicja i zakres stosowania 179
5.5.2. Wydajności i granice stosowania 181
5.5.3. Odmiany konstrukcyjne stropów chłodzonych 183
Pytania sprawdzające 185

6. Obliczenia obciążenia chłodniczego i cieplnego 187
6.1. Obliczenia obciążenia chłodniczego wg VDI 2078 187
6.1.1. Granice stosowania metody 187
6.1.2. Podstawy i definicje 188
6.1.3. Obliczenie obciążenia chłodniczego w oparcie o metodę uproszczoną 193
6.2. Zapotrzebowanie ciepła wg normy DIN 4701 197
6.2.1. Zakres ważności 197
6.2.2 Podstawy metody obliczeniwej i definicje 198
6.2.3. Obliczanie normatywnego zapotrzebowania ciepła dla przypadków normalnych 199
6.3. Uproszczone metody obliczania zapotrzebowania chłodniczego 202
6.3.1. Arkusze obliczeniowe dla przybliżonego wyznaczania obciążeń chłodniczych 203
6.3.2. Wartości przybliżone do wyznaczania obciążenia chłodniczego wg Tabel 205
6.4. Wymiary podstawowych elementów instalacji klimatyzacyjnej 205
6.4.1. Temat zadania 205
6.4.2. Opracowanie dla warunków eksploatacji letniej 207
6.4.3. Opracowanie dla warunków eksploatacji zimowej 211
Pytania sprawdzające 215

7. Przepływ powietrza w pomieszczeniu 217
7.1. Uwagi ogólne 217
7.2. Definicje przestrzennego przepływu powietrza 217
7.3. Obraz przepływu powietrza w pomieszczeniu 220
Pytania sprawdzające 222

8. Instalacje klimatyzacyjne, klimatyzatory i osprzęt 223
8.1. Instalacje klimatyzacyjne 223
8.1.1. Uwagi ogólne 223
8.1.2. Budowa i sposób działania 223
8.1.3. Podział systemów klimatyzacyjnych 225
8.1.4. Instalacje wyłącznie powietrzne 226
8.1.4.1. Systemy klimatyzacyjne jednoprzewodowe 227
8.1.4.2. Systemy klimatyzacyjne dwuprzewodowe 228
8.1.4.3. Systemy klimatyzacyjne strefowe 229
8.1.5. Systemy powietrzno-wodne 229
8.1.5.1. Systemy klimatyzacyjne z klimakonwektorami 230
8.1.5.2. Systemy z konwektorami wentylatorowymi 232
8.2. Klimatyzatory 234
8.2.1. Znaczenie i kierunki rozwoju 234
8.2.2. Typy klimatyzatorów 237
8.2.3. Systemy wieloczłonowe 247
8.2.3.1. Urządzenia wieloczłonowe 247
8.2.3.2. Wieloczłonowe systemy VRF i VRV 247
8.2.3.3. Systemy członowe zespolone z agregatami chłodniczymi 250
8.2.4. Właściwy dobór klimatyzatorów 251
8.3. Zespoły do schładzania wody 259
8.3.1. Wiadomości ogólne 259
8.3.2. Zespoły do schładzania wody ze sprężarkami spiralnymi i tłokowymi 260
8.3.3. Zespoły do schładzania wody ze sprężarkami śrubowymi 262
8.3.4. Zespoły do schładzania wody z turbosprężarkami 263
8.3.5. Absorpcyjne urządzenia chłodnicze do schładzania wody 265
8.3.6. Strumienicowe urządzenie chłodnicze do otrzymywania 266
8.4. Urządzenia schładzające wodę powrotną 267
8.4.1. Wiadomości ogólne 267
8.4.2. Budowa i sposób działania wieży chłodniczej 268
8.4.3. Wymagania jakościowe dla wody 274
8.4.4. Prowadzenie sieci przewodów wodnych 276
8.5. Pompy skroplin 277
8.6. Nawilżanie powietrza 280
8.6.1. Nawilżanie powietrza wodą 280
8.6.1.1. Nawilżacz z odparowaniem dyfuzyjnym 280
8.6.1.2. Nawilżacz rozpylający 281
8.6.1.3. Nawilżacz hybrydowy 284
8.6.2. Nawilżanie powietrza parą 285
8.6.2.1. Nawilżacz powietrza z własną wytwornicą pary 285
8.7. Osuszanie powietrza 286
8.7.1. Metody osuszania powietrza 286
8.7.2. Urządzenia do osuszania powietrza 288
Pytania sprawdzające 290

9. Tłumienie hałasu w instalacjach klimatyzacyjnych 293
9.1. Wiadomości ogólne 293
9.2. Źródła dźwięku i ich przenoszenie 293
9.3. Wytyczne dla emisji dźwięku 294
9.4. Izolacja akustyczna, tłumienie dźwięków 296
Pytania sprawdzające 298

10. Aspekty ekonomiczne instalacji klimatyzacyjnych 299
10.1. Wiadomości ogólne 299
10.2. Możliwości obniżenia kosztów zakupu urządzeń i ich eksploatacji 299
10.3. Stosowanie urządzeń do odzysku ciepła 307
10.4. Obliczenia opłacalności ekonomicznej 315
Pytania sprawdzające 316

11. Utrzymanie urządzeń klimatyzacyjnych w dobrym stanie czystości 317
11.1. Konieczność zapewnienia dobrego stanu czystości instalacji klimatyzacyjnych 317
11.2. Podstawowe czynności inspekcji i dozoru 318
Pytania sprawdzające 320

12. Metody i elementy pomiarowe stosowane w technice klimatyzacyjnej 321
12.1. Wiadomości ogólne 321
12.2. Pomiar temperatury 321
12.2.1. Termometr cieczowy szklany 321
12.2.2. Termometr sprężynowy 322
12.2.3. Termometry rozszerzalnościowe 323
12.2.4. Termometry elektryczne 323
12.2.5. Przyrządy do pomiaru temperatury, których działanie oparte jest na podczerwieni 330
12.3. Pomiar wilgotności powietrza 331
12.3.1. Higrometr 331
12.3.2. Psychrometr 333
12.3.3. Wilgotnościomierz z chlorkiem litu 335
12.3.4. Wilgotnościomierz kondensacyjny 335
12.3.5. Pojemnościowe metody pomiaru wilgotności 336
12.4. Pomiar objętościowego strumienia powietrza 337
12.4.1. Zasada pomiaru 337
12.4.2. Bezpośredni pomiar prędkości przepływu 338
12.4.3. Określenie prędkości powietrza z ciśnienia dynamicznego 341
12.5. Pomiar poziomu ciśnienia akustycznego 341
12.6. Pomiar natężenia oświetlenia 343
Pytania sprawdzające 345

Tabele 347

Rozwiązania pytań sprawdzających 369

Polskie normy dotyczące wentylacji, klimatyzacji i chłodnictwa 377

Literatura 386