Условные обозначения:

1. Элементы систем кондиционирования воздуха (СКВ)

- кондиционер

- радиальный вентилятор

- воздухонагреватель (в/н)

- оросительная камера

- осевой вентилятор

- фильтр для очистки воздуха

- воздухоохладитель (в/о)

- клапан запорный проходной

- трехходовой клапан

- терморегулятор

2. Параметры систем кондиционирования воздуха:

t, С - температура воздуха;

, % - относительная влажность;

d, г/кг - влагосодержание воздуха;

I, КДж/кг – энтальпия воздуха;

P_п, Па – парциальное давление водяных паров;

Н – нормируемые расчётные параметры наружного воздуха в тёплый период года;

Н’ – нормируемые расчётные параметры наружного воздуха в холодный период года;

Н’’ – текущее значение параметров наружного воздуха;

К_I – параметры воздуха за воздухонагревателем или калорифером первого подогрева;

К_II – параметры воздуха за воздухонагревателем или калорифером второго подогрева;

п – параметры воздуха в помещении в тёплый период года;

п’ – параметры воздуха в помещении в холодный период года;

В – параметры воздуха за вентилятором в тёплый период года;

В’ – параметры воздуха за вентилятором в холодный период года;

КО – параметры воздуха за камерой орошения в тёплый период года;

КО’ – параметры воздуха за камерой орошения в холодный период года;

СМ – параметры смеси наружного и рециркуляционного воздуха в переходный период года;

СМ’ – параметры смеси наружного и рециркуляционного воздуха в холодный период года;

Микроклимат помещений с использованием СКВ

Здоровье и работоспособность человека в значительной степени определяются условиями микроклимата и воздушной среды жилых, общественных и производственных зданий. Обеспечение заданных показателей микроклимата является одной из задач специалистов по строительной теплофизике, отоплению, вентиляции и кондиционированию воздуха.

Микроклимат помещения – это состояние внутренней среды помещения, оказывающей воздействие на человека, характеризуемое показателями: температурой воздуха и ограждающих конструкций, влажностью и подвижностью воздуха.

Расчётные параметры микроклимата нормируются в зависимости от функционального назначения помещения, и подразделяются на допустимые и оптимальные. Численные значения температуры, влажности, подвижности воздуха и интенсивность теплового облучения отличаются для этих двух показателей и, кроме того, зависят от периода года.

Оптимальные параметры микроклимата – это сочетание значений показателей микроклимата, которые при длительном систематическом воздействии на человека обеспечивают нормальное состояние организма при минимальном напряжении механизма терморегуляции и ощущение теплового комфорта не менее чем у 80 % людей, находящихся в помещении.

К допустимым параметрам микроклимата отнесены такие сочетания показателей, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать общее и локальное ощущение дискомфорта, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности при усиленном напряжении механизма терморегуляции и не вызывают повреждения или ухудшения состояния здоровья.

Диапазон оптимальных параметров находится внутри зоны допустимых параметров. Параметры воздуха, как оптимальные, так и допустимые, определяются по приложениям 1, 2 СНиП 2.04.05. – 91^* “Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха”. Вышедший межгосударственный стандарт ужесточил в сторону комфортных значений параметры воздуха по-сравнению со СНиП.

Допустимые параметры воздуха для жилых и общественных зданий для холодного и переходного периодов года: t_п = 1822 С, _п  65 %, _п  0,2 м/с. Для тёплого периода года: t_п = t_н + 3 С, _п  65 %, _п  0,5 м/с.

В новых стандартах практически для всех помещений: _п  60 %; для жилых комнат _п  0,15 м/с. Для районов с расчётной температурой наружного воздуха в тёплый период года t_н ^“А” = 25 С и выше или с расчётной влажностью   75 % не даётся никаких отступлений от указанных верхних пределов температуры и влажности внутреннего воздуха.

Оптимальные параметры имеют более жёсткие зафиксированные границы. По данным СНиП для жилых, общественных и административных зданий в холодный период: t_п = 2022 С, _п = 30 45 %, _п  0,2 м/с; в тёплый период: при t_п = 2022 С и _п = 30 60 % - _п  0,2 м/с, а при t_п = 2325 С и _п = 30 60 % -_п  0,3 м/с.

Стандартом указывается допустимое отклонение параметров воздуха: по температуре они ограничены 2 С для оптимальных показателей и 3С – для допустимых показателей; по относительной влажности 7 % для оптимальных и 15 % - для допустимых; по скорости движения воздуха, соответственно, 0,07 и 0,1 м/с.

Показатели микроклимата, принятые в международном стандарте

В стандарте реализован предложенный О. Фонгеером метод оценки комфортности теплового микроклимата помещения. Метод позволяет комплексно учесть радиационную температуру помещения, температуру, относительную влажность и подвижность воздуха, а также теплопродукцию человека и тепловую изоляцию одежды. Количественная характеристика комфортности тепловых условий выражается следующими показателями:

PMV – ожидаемого значения теплоощущения;

PPD – ожидаемой вероятности неприятного теплоощущения, в %.

Значениям PMV соответствует следующая шкала психофизиологического субъективного теплоощущения:

Теплоощущение	Значение PMV
Холодно	-3
Прохладно	-2
Слегка прохладно	-1
Слегка тепло	+1
Тепло	+2
Жарко	+3

Связь между показателями PMV и PPD устанавливается следующими данными и приведена в таблице распределения индивидуальных тепловых ощущений при различных тепловых условиях.

Значение теплоо- щущения PMV	Вероятность неприятного ощущения, % PPD	Процент людей, оценивающих об- становку (не хуже чем)
		Комфортно	Прохладно или тепло	Слегка холодно или слег- ка жарко
1	2	3	4	5
+2	75	5	25	70
+1	25	27	75	95
0	5	55	95	100
-1	25	27	75	95
-2	75	5	25	70

Для случаев, когда PMV лежит в пределах [-2, +2] Фангер предложил формулу, расчёт по которой выполняется на ЭВМ. Были вычислены значения PMV и PPD сочетания оптимальных и допустимых параметров, нормируемых ГОСТ для офисных помещений. Нормируемые сочетания параметров микроклимата офисных помещений в холодный период года и соответствующие значения PMV и PPD приведены ниже:

Темпер. воздуха, С	Радиац. темпер., С	Относит. влаж-ть, %	Подвиж. воздуха, м/с	PMV	PPD
1	2	3	4	5	6
Оптимальное сочетание параметров
20	20	45	0,2	0,15	5,4
20	20	30	0,2	0,07	5,1
19	17	45	0,2	-0,18	5,6
19	17	30	0,2	-0,25	6,2
21	15	45	0,2	-0,11	5,2
21	15	30	0,2	-0,19	5,7
19	21	45	0,2	0,12	5,2
19	21	30	0,2	0,04	5,0
21	19	45	0,2	0,18	5,6
21	19	30	0,2	0,09	5,1
Допустимое сочетание параметров
18	18	30	0,3	-0,31	8,2
18	18	60	0,3	-0,35	8,7
18	16	30	0,3	-0,74	16,8
18	16	60	0,3	-0,85	19,3
23	15	30	0,3	-1,11	27,5
23	15	60	0,3	-1,15	28,6
23	21	30	0,3	0,44	9,7
23	21	60	0,3	0,55	11,9

Из таблицы видно, что оптимальное сочетание параметров полностью отвечает этому понятию. Для допустимых сочетаний их крайние значения могут приводить к тому, что значительный процент людей будет ощущать дискомфорт.

Влажностный режим помещения непосредственно связан с температурой и относительной влажностью воздуха. По данным СНиП II-3-79^* “Строительная теплотехника”:

Влажностный режим	 12 С	(1224) С	24 С
Сухой	< 60	< 50	< 40
Нормальный	60  75	50  60	40  50
Влажный	> 75	60  75	50  60
Мокрый	-	> 75	> 60

Процессы обработки воздуха в I – d диаграмме

В условиях резких колебаний температур в тёплый период года не всегда удаётся обеспечить допустимые параметры в помещении, особенно в тех случаях, когда температура наружного воздуха превышает параметры по климату А. Тем более это невозможно обеспечить, если требуется поддерживать оптимальные параметры. Дело в том, что температура воздуха в помещении для поддержания оптимальных параметров очень часто ниже температуры наружного воздуха. Поэтому для поддержания заданных параметров наружный воздух должен быть предварительно охлаждён и возможно осушен.

Допустимые параметры:

Оптимальные параметры:

Из диаграммы видно, что воздух необходимо охладить до температуры, ниже температуры помещения, так как этот воздух должен поглотить избыточные тепловыделения в помещении и только после этого достигнет параметров в тёплый период. Обычным методом эта задача не решается, требуется сложная термовлажностная обработка воздуха (охлаждение, осушка, увлажнение).

Рассмотрим холодный период года. Система вентиляции может обеспечить только температуру.

Дано: Q_п^х, W_п^х, G

t_н, I_н, t_п

Из I – d диаграммы видно: каковы бы ни были значения Q_п^х, всегда можно достигнуть требуемой температуры, изменяя величину нагрева температуры наружного воздуха в калорифере. Таким образом, решается только одна часть задачи: обеспечивается заданная температура воздуха. А вторая – поддержание заданной влажности, не может быть решена. Действительно, влажность воздуха в помещении целиком зависит от влаговыделений в помещении. При малых влаговыделениях тёплый период смещается влево, при больших – вправо. В тёплый и холодный периоды года оптимальные параметры воздуха системой вентиляции не могут быть достигнуты. Поэтому возникла необходимость создания другой системы: системы кондиционирования воздуха (СКВ).

Кондиционирование воздуха – это создание и автоматическое поддержание в помещении заданных метеорологических условий и чистоты воздуха.

Под СКВ понимают комплекс технических средств термовлажностной обработки воздуха: его перемещение и распределение в помещении, приготовление теплоты и холода, дистанционное управление и контроль.

Аппараты, в которых осуществляется термовлажностная обработка воздуха автоматическим регулированием, называются кондиционерами.

Область применения скв

1. Комфортное кондиционирование, то есть кондиционирование, служащее для обеспечения комфортных условий для труда и отдыха человека при обеспечении оптимальных условий воздушной среды общественных и административных зданий. К ним относятся зрительные залы и фойе театров, зрительные залы кинотеатров, дворцов культуры, клубов при числе зрителей больше 600; обеденные зоны столовых и ресторанов при числе посадочных мест более 250; торговые залы при числе продавцов более 75; часть номеров гостиниц при числе номеров более 500; операционные и отдельные палаты больниц.

2. Технологически комфортное кондиционирование применяется для создания и поддержания по технологическим требованиям в помещении соответствующих условий, а также достаточно комфортных условий для пребывания обслуживающего персонала. Примером может служить текстильная, полиграфическая, табачная, и пищевая промышленность; точное приборостроение; хранилища произведений искусств; вычислительные центры.

3. Технологическое кондиционирование применяется для поддержания заданных параметров воздуха в зависимости от технологического процесса, так как пребывание человека в этих помещениях кратковременно. Примером являются камеры для создания сыра или хранения меха.