Mechanical engineering | Air conditioning, HVAC » Klímatechnikai példák

KLÍMATECHNIKAI PÉLDÁK 2005 1. kérdés: Ismertesse a klímaberendezés rendeltetését, feladatát A klímaberendezés feladata: A szellőző- és klímaberendezések feladata, hogy a helyiség - légállapotát, - a hőmérsékletét, - a relatív légnedvességet, - a légmozgást és - a tisztaságot bizonyos határok között tartsák. A helyiségek levegőjének megújítása lényegében két ok miatt szükséges 1. a helyiség levegőjében levő szennyeződések (gáz, por, szag stb.) eltávolítása; 2. a helyiségben a kellemes, vagy előírt komfortérzetnek megfelelő légállapot (hőmérséklet és relatív nedvességtartalom) fenntartása. 2. kérdés: Ismertesse és vázlaton ábrázolja a légtechnikában alkalmazott levegő elnevezéseket. A DIN 1946 szerint az egyes levegőfajtákat a következőképpen nevezik - szellőzőlevegő amely a helyiségbe belép; - elszívott (elmenő) levegő amely a helyiségből kilép; - visszakeringetett levegő

az elmenőlevegőnek az a része; amelyet a helyiségbe visszavezetnek; - friss levegő (külső) amelyet a szabadból beszívnak; - távozó levegő a szabadba kifújt elmenőlevegő 3. kérdés: Ismertesse a természetes szellőzés fogalmát. Természetes szellőzés: A természetes szellőzés ablak-, rés- vagy aknaszellőzésként (szellőzőkürtő) működhet. A helyiség levegője és a külső levegő közötti nagy hőmérséklet-különbségből következő sűrűségkülönbség esetén kielégítően működik (télen és átmeneti időben). Nagyobb külső hőmérsékletek mellett hatása csökken. Ezért a természetes szellőzés alkalmazhatósága korlátozott. A szellőzőkürtők lakások belső terű helyiségeinek, (amelyek ablakkal nem rendelkeznek) szellőztetésére szolgálnak pl: többlakásos családi házak, társasházak kamrái, fürdőszobái; WC.-i, konyhái 4. feladat: Határozza meg a gépi (mesterséges) szellőzés és a légcsereszám

fogalmát. Gépi befúvásnál és elszívásnál a helyiség levegőjének friss levegőre való cserélése kényszeráramlással történik. A szellőzőlevegő és távozó levegő szállítására ventillátorokat alkalmaznak. A légmennyiség meghatározására a legfontosabb jelzőszám az „n” légcsereszám: h-1 jelentése: 1/óra Ahol: V a levegőtérfogat óránként: m3/h; m3 , VR a helyiség térfogata: A légcsereszám megadja, hogy a szellőztetett helyiség térfogata hányszor cserélődik ki óránként. Az n = 10 légcsereszám azt jelenti, hogy a helyiség VR térfogata egy óra alatt 10-szer cserélődik ki. Gyakorlati mérések és megfigyelések alapján határozták meg egyes helyiségtípusok légcsereszámát, amelyeket különböző előírásokban és szabványokban foglaltak össze. 5. kérdés: Mit jelent a fejadag a légtechnikában? A szellőző-berendezések méretezésének egyik jellemző száma az LR (m3/fő) levegőfejadag, ill. az

ALR frisslevegő-fejadag. A frisslevegő-fejadag óránként és személyenként. meghatározott légmennyiséget jelent, amely a helyiség szellőzőlevegő mennyiségének meghatározásánál szolgál alapul. Különböző rendeltetésű helyiségek levegőfejadagértékeit szabványok írják elő. Azokban a helyiségekben, amelyekben szagforrások vannak (pl. cigarettafüst) a frisslevegő-fejadagot személyenként 30 m3/h-val emelni kell A légcsereszámokban és a levegőfejadag értékeiben termikus (hűtés-fűtés) terheléseket nem vettek figyelembe, így a helyiségben előálló hőmérsékleti viszonyokat e két értékkel nem lehet meghatározni. 5. Példa Tornaterem szellőzése Egy tornateremben (27X45x6 m) n = 4 1/h légcserét alkalmaznak. Meg kell határozni a légmennyiség és a légcsatornák méretét. 5.1 Mekkora légmennyiséget kell a szellözőberendezésnek összesen szállítania? 5.2 A tornaterem szellőzöberendezése álljon négy egységből

Mekkora legyen az egyes egységeknél a frisslevegő-beszívó keresztmetszet, ha a légsebesség nem lépheti túl a wAL = 4m/s értéket? 5.3 Ha a levegő szállítására wAL = 8 m/s sebesség megengedhető A légcsatorna maximálís szélessége B = 600 mm lehet. Milyen magas akkor a légcsatorna? 5.4 A szellőző-berendezés a tornaterem fűtésére is szolgál, így recirkulációs üzemre is lehetőséget kell adni. Milyen a szellőzőberendezés vázlata? MEGOLDÁS: 5.1 Mekkora légmennyiséget kell a szellözőberendezésnek összesen szállítania? 5.2 A tornaterem szellőzöberendezése álljon négy egységből Mekkora legyen az egyes egységeknél a frisslevegő-beszívó keresztmetszet, ha a légsebesség nem lépheti túl a wAL = 4m/s értéket? VZL a 30.000 m3/h negyede = 7500m3/h 5.3 Ha a levegő szállítására wAL = 8 m/s sebesség megengedhető A légcsatorna maximálís szélessége B = 600 mm lehet. Milyen magas akkor a légcsatorna? A

szellőzőlevegő légcsatornájának maximális magassága a H = 430 mm-t nem haladhatja meg. 5.4 A szellőző-berendezés a tornaterem fűtésére is szolgál, így recirkulációs üzemre is lehetőséget kell adni. Milyen a szellőző-berendezés vázlata? 6. Példa Irodaépület szellőzése Egy irodaépület belső zónájának alapterülete: A = 4OX 50 m. A tiszta belmagasság H = 3,0 m 6.1 Az irodaépületben 200 fő dolgozik A DIN 1946 szerint személyenként 60 m3/h friss levegőt kell biztosítani. Határozza meg a frisslevegő mennyiségét, és a légcsereszámot. 6.2 A belső hőterhelések 8-szoros légcserének megfelelő szellőzőlevegő-mennyiséget igényelnek. Mekkora a szellőző levegő mennyisége? 6.3 A frisslevegő-beszívás és a szellőzőlevegő légcsatornája részére gondoskodni kell a megfelelő áttörésről. A friss levegőt: WAL = 4 m/s-al, a szellőzőlevegőt WZL = 8 m/s-al szállítják. Mekkora az áttörések felülete? MEGOLDÁS:

6.1 Az irodaépületben 200 fő dolgozik A DIN 1946 szerint személyenként 60 m3/h friss levegőt kell biztosítani. Határozza meg a frisslevegő mennyiségét, és a légcsereszámot. 6.2 A belső hőterhelések 8-szoros légcserének megfelelő szellőzőlevegő-mennyiséget igényelnek. Mekkora a szellőzőlevegő mennyisége? 6.3 A frisslevegő-beszívás és a szellőzőlevegő légcsatornája részére gondoskodni kell a megfelelő áttörésről. A friss levegőt: WAL = 4 m/s-al, a szellőzőlevegőt WZL = 8 m/s-al szállítják. Mekkora az áttörések felülete? 7. Példa: Nagykonyha szellőzése Egy nagykonyha szellőző- levegőjének mennyisége a következő: mZL = 12500 kg/h, ill. VZL = 10000 m3/h; Az érvényes előírások szerint a konyhák szellőzéséhez n=25 frisslevegős légcser szükséges. 7.1 Elérhető-e a 25-szörös légcsere, ha a konyha méretei: Hosszúság X szélesség X magasság = 12m X 8m X 3,5m 7.2 A szellőzőlevegő vezetésére

aránylag kevés hely van. A légsebesség a légcsatornában a zaj és az energiaköltség miatt ne lépje túl a wZL = 7 m/s-ot. A tartókon való áttörés méretei max. B X H = 0,5X 0,2 m lehetnek. Hogyan kell kialakítani a szellőző levegő vezetését? 7.1 Elérhető-e a 25-szörös légcsere, ha a konyha méretei: hosszúság X szélesség X magasság = 12 m X 8 m X 3,5 m ? 7.2 A szellőzőlevegő vezetésére aránylag kevés hely van. A légsebesség a légcsatornában a zaj és az energiaköltség miatt ne lépje túl a wZL = 7 m/s-ot. A tartókon való áttörés méretei max. B X H = 0,5X 0,2 m lehetnek. Hogyan kell kialakítani a szellőző levegő vezetését? 8. Példa: Belső fekvésű fürdőszoba szellőzése Belső elhelyezésű, WC-vel rendelkező fürdőszobát gépi szellőzéssel, elszívással kell ellátni. A helyiség egy folyosóra nyílik. A szellőző levegőnek az ajtórésen, ill ajtórácson kell az elszívott pótlására szabadon

beáramolnia. Összesen VAb = 400 m3/h levegőt kell elszívni. A kifogástalan beáramlás biztosítására az ajtórésen, vagy a rácson a wZL = 1,0 m/s-ot nem szabad túllépni. A max. résszélesség az ajtón B = 60 cm lehet Mekkora legyen a nyílás magassága, ha a rács lamellái miatt a szabad keresztmetszet csökkenése kb. 15%? MEGOLDÁS: V= A x w A 15%-os lamella fedés figyelembevétele 8. Példa: Aula szellőzése Egy oktatási intézmény auláját szellőző-berendezéssel kell ellátni. A csarnok méretei: hosszúság X szélesség X magasság = 40 mx30 mx4 m. A számításhoz tételezzük fel, hogy 1,5 m2-re jut egy tanuló. 8.1 Mennyi a szellőző levegő mennyisége, ha be kell tartani a személyenkénti 30 m3/h levegőfejadagot? 8.2 A berendezést a felfűtési szakaszban recirkulációs üzemben is kell működtetni. Mekkora a visszakeringető légcsatorna H:B = 1:2 oldalaránynál és wUL = 7 m/s légsebesség esetén? 8.1 Mennyi a szellőző

levegő mennyisége, ha be kell tartani a személyenkénti 30 m3/h levegőfejadagot? X 8.2 A berendezést a felfűtési szakaszban recirkulációs üzemben is kell működtetni. Mekkora a visszakeringető légcsatorna H:B = 1:2 oldalaránynál és wUL = 7 m/s légsebesség esetén? 9. Kérdés: Foglalja össze a légcsatornák és anemosztátok jellemzőit Légcsatornák és anemosztátok Szellőző berendezések légcsatornáit és anemosztátjait úgy kell tervezni és kivitelezni, hogy azok megfeleljenek: - a biztonsági, - a tűz- és nedvességvédelmi, valamint - az akusztikai és a hővédelmi előírásoknak. A légcsatornák anyagául túlnyomórészt: -horganyzott acéllemezt, alumíniumlemezt, -műanyagot, alukasírozott polisztirolhab lemezt (ALP) -esetleg gipszkarton és könnyű építőlapokat használnak. A szellőzőkészüléktől a helyiség anemosztátjáig a légeloszlást nagyon gondosan kell tervezni és kivitelezni. Az alapvezetékbe

fojtószerkezetet építenek be, amellyel a légmennyiség pontosan beállítható. A légcsatornák méretezésénél a megfelelő légsebesség felvételének különösen nagy jelentősége van. Egyrészt a légcsatornáknak elég nagynak kell lenniük, hogy a ventillátor energia-felvétele ne legyen túl nagy, másrészt a nagy légcsatorna-keresztmetszetek nagy beruházási költséget eredményeznek. E két határ között kell az optimális légáramlás sebességét megválasztani. A mennyezeti anemosztát beépítése: 10. Példa: Légcsatorna-rendszer méretezése Az ábrán vázlatosan ábrázolt szellőzőlevegő-elosztó hálózat gerinc- és ágvezetékeinek keresztmetszetét kell meghatározni. A légsebesség a gerincvezetékekben: w = 6 m/s, Az anemosztátokhoz vezető ágvezetékekben pedig w = 3 m/s. A légmennyiség anemosztátonként legyen: VZL = 800 m3/h A szellőzőlevegő mennyisége összesen: VZL = 24 000 m3/h. FELADATOK: 10.1 Hány

anemosztátot (négyszögletes, mennyezeti anemosztát) kell tervezni, és mekkora legyen az egyes ágvezetékek keresztmetszete? 10.2 Milyen oldalméretei lesznek az ágvezetéknek, ha a magasság- szélesség aránya 1:3? 10.3 Milyen max keresztmetszetek várhatók az A-B, B-C, C-D, B-E, C-F gerincvezetékeknél? 10.4 Hány m2 szellőző légcsatornát kell a kimutatásban felvenni és kiírni, ha a légcsatornahosszak adottak? MEGOLDÁS: 10.1 Hány anemosztátot (négyszögletes, mennyezeti anemosztát) kell tervezni, és mekkora legyen az egyes ágvezetékek keresztmetszete? 10.2 Milyen oldalméretei lesznek az ágvezetéknek, ha a magasság- szélesség aránya 1:3? 10.3 Milyen max keresztmetszetek várhatók az A-B, B-C, C-D, B-E, C-F gerincvezetékeknél? 10.4 Hány m2 szellőző légcsatornát kell a kimutatásban felvenni és kiírni, ha a légcsatornahosszak adottak? 11. Példa: Számítógépterem szellőző levegő mennyiségének meghatározása Egy

számítógéptermet klimatizálni kell, amelynek méretei: hosszúság X szélesség X magasság = 25x20X3 m. A hőterhelés legnagyobb részét a QNM gépek által leadott hőmennyiség képezi. Számítógép és nyomtatók gépi hője: QNM = 80 kW Világítás hője: Qs = 35 kW Személyek által leadott hő: QM = 2 kW Mivel a szellőzőlevegőt a padlón keresztül fújjuk be, a szellőző- és elmenő levegő közötti hőmérsékletkülönbség nem haladhat ja meg a Δt = 6 OC-ot. FELADATOK: 11.1 Határozza meg a szellőző levegő mennyiségét és a légcsatorna maximális keresztmetszetét, ha a megengedett légsebesség wZL = 8 m/s lehet. 11.2 A helyiségben, a huzat jelenségek elkerülésére, ne lépje túl a légcsereszám az n = 40 1/h értéket. Teljesül itt ez a feltétel? 11.3 Hogyan történik a szellőző levegő és az elmenő levegő vezetése egy számítógépteremben általában? 11.1 Határozza meg a szellőző levegő mennyiségét és a légcsatorna

maximális keresztmetszetét, ha a megengedett légsebesség wZL = 8 m/s lehet. 11.2 A helyiségben, a huzat jelenségek elkerülésére, ne lépje túl a légcsereszám az n = 40 1/h értéket. Teljesül itt ez a feltétel? 11.3 Hogyan történik a szellőző levegő és az elmenő levegő vezetése egy számítógépteremben általában? A szellőzőlevegő a padlóba épített anemosztátokon (álpadló) át lép be a helyiségbe. Az elmenőlevegő elszívása általában a mennyezet felé történik, ahol az elszívóelemeket közvetlenül a gépek fölé, például a központi egység (szerver) fölé helyezik. 12. Példa Légállapotok leolvasása a h-x diagramban A külső levegő állapota te/φe = + 10 OC/50% A levegőt ti = 25 OC-ra kell felmelegíteni. 12.1 Rajzolja be a légállapot-változást a h-x diagramba és olvassa le az abszolút nedvességtartalom és hőtartalom értékeit. Felfűtés állapotjellemzői: Belépő levegő állapota: te = +

10 OC, φe = 50%, xe = 3,8 g/kg, he = 19,5 kJ/kg. Kilépő levegő állapota: t2 = 25 OC, φ2 = 19%, x2 = 3,8 g/kg, h2 = 34,5 kJ/kg. 12.2 Ezután a levegőt egy légmosóban nedvesítjük φ = 100%-os relatív nedvességtartalomig. Milyen értékek olvashatók le ekkor t, φ, x és h-ra? A légnedvesítés (2-ről 3-ra) mindig egy olyan egyenes mentén megy végbe, amely párhuzamosan halad a hőtartalom vonalaival, vagyis ah = konstans A kilépő levegő állapota mosóval való légnedvesítés után tehát: 12.3 Ezután az utófűtőben a levegőt fűtsük fel t4 = 22 OC-ra. Milyen értékeket kapunk akkor a h - x diagramban? Az utófűtés utáni légállapot jellemzői: 12.4 Vizsgáljunk meg egy gőzbeporlasztásos nedvesítő berendezést. Gőzzel való légnedvesítésnél az állapotváltozás gyakorlatilag olyan egyenes mentén zajlik le, amely a hőmérsékleti vonalakkal közel párhuzamosan halad azaz a t = konstans vonalon. Milyen t, φ, x és h

értékeket engedhet meg a szabályozó-berendezés az előfűtő után, hogy ugyanazt a 4 jelű légállapotot nyerjük az utófűtő után, mint vízzel való légnedvesítés esetén? A gőzzel való nedvesítésnél az állapotváltozást megelőző felfűtési értékeket (állapotjelzőket) lehet leolvasni: 13. Példa: Levegő hűtése a h-x diagramban Nyáron a külső levegőt te = 32 OC-ról és φe = 40%-ról ti = 14 OC-ra, telítési állapotig (φi = 100%) hűtjük le. 13.1 A külső levegő x és h értékeire mi olvasható le a h- x diagramból A külső levegő állapotjelzői: 13.2 A hűtőből kilépő levegőnek milyen φ, x és h értékei vannak? A levegő lehűlése elméletileg azon az egyenesen játszódik le, amely összeköti a hűtő előtti légállapotot a hűtő után kívánt hőmérséklet telítési állapotával. 14. Példa A fűtő- és a nedvesítőteljesítmény számítása frisslevegős üzemben Egy klímaberendezésben a friss

levegő előkészítéshez szükséges fűtő- és nedvesítő teljesítmény szükségletet két különböző helyiség légállapotra határozzuk meg. A légmennyiség lO000 kg/h. A fajhő átszámítás a német szakirodalmi értékre: 1,008 kJ/kgK :3,6 = O,28 Wh/kgK 14.1 Feladat: Határozza meg az elő- és utófűtő fűtőteljesítményét. MEGOLDÁS: MEGOLDÁS: 14.2 Feladat: Mekkorák a nedvesítési teljesítmények? (mennyi a beporlasztott vízmennyiség óránként?) MEGOLDÁS: 15. Példa: A hűtőteljesítmény számítása tisztán frisslevegős üzemben 15.1 Milyen légállapotjellemzők tartoznak az előbbi levegő belépő- és kilépő állapotához? 14.2 Mekkora a hűtőgép által szolgáltatott hűtőteljesítmény? 14.3 Mennyi víz csapódik le óránként, ha a vízmennyiséget a következő képlettel számoljuk: WKü = mZL . (X1b-X3b) ? MEGOLDÁS: