eng
Содержание
Содержание
ПРЕДИСЛОВИЕ .......................................................... 3
РАЗДЕ Л I . ЗНАЧЕНИЕ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ....................................................... 12
1.1
Значение кондиционирования воздуха............................ 13
1.2
Тепловые комфортные условия ..................................... 14
§ 1.2.1 Параметры теплового комфорта ............................. 14
§ 1.2.2 Тепловой баланс человека ........................................................ 16
§ 1.2.3 Пример анализа теплового комфорта ........................................................................ 17
1.3
Параметры воздушной среды, влияющие на комфортное состояние человека ..................................... 19
§ 1.3.1 Влажность ................................................................. 19
§ 1.3.2 Подвижность ........................................ 20
§ 1.3.3 Газовый состав .................................21
1.4
Кондиционирование воздуха и технологические процессы ........................................................................ 23
РАЗДЕЛ II. ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМАМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
И СИСТЕМАМ ВЕНТИЛЯЦИИ ............................................................................ 24
2.1
Основные строительные нормы и правила устройства систем кондиционирования и вентиляции .. 25
2.2
Классификация зданий и сооружений................................................................................. 28
2.3
Требования по кондиционированию и вентиляции жилых,общественных,
административно-бытовых и производственных помещений ........................................................ 31
§ 2.3.1 Общие сведения ........................................................... 31
§ 2.3.2 Санитарно-гигиенические требования ............................................................................... 31
§ 2.3.3 Строительно-монтажные и архитектурные требования ................................................................. 41
§ 2.3.4 Основные эксплуатационные требования ......................................................................... 41
2.4
Особенности кондиционирования и вентиляции жилых, общественных, административно-
бытовых и вспомогательных зданий и помещений промышленных предприятий ............................... 42
§ 2.4.1 Общие положения .................................................... 42
§ 2.4.2 Жилые здания и помещения ................................................................... 44
§ 2.4.3 Здания административных учреждений, проектных и научно-исследовательских организаций ... 45
§ 2.4.4 Общественные здания .......................................................... 47
§ 2.4.5 Вспомогательные здания и помещения промышленных предприятий ........................................ 52
РАЗДЕЛ III. ТИПЫ КОНДИЦИОНЕРОВ ............................................... 54
3.1
ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ ................................................................................ 55
§ 3.1.1 Основные понятия, связанные с работой холодильной машины ................................................... 55
Cистемы вентиляции и кондиционирования6
Раздел I
§ 3.1.2 Схема компрессионного цикла охлаждения ....................................................................................... 56
§ 3.1.3 Основные элементы холодильной машины ......................................................................................... 60
Компрессор ........................................................................... 60
Конденсатор ............................................................................... 67
Испаритель ............................................................72
Вентилятор ............................................................. 74
Регулятор потока ............................................ 74
§ 3.1.4 Работа холодильной машины в режиме теплового насоса ............................................................... 76
§ 3.1.5 Работа кондиционера при пониженных температурах окружающего воздуха .......................... 78
§ 3.1.6 Основные сведения о хладагентах ................................................................. 82
§ 3.1.7 Трубки холодильного контура ........................................................... 85
3.2
КОНДИЦИОНЕРЫ СПЛИТ-СИСТЕМ ...................................................................... 92
§ 3.2.1 Классификация и основные технические характеристики кондиционеров сплит-систем ....... 92
§ 3.2.2 Конструкция .......................................................................... 96
§ 3.2.3 Основные режимы работы ккондиционера ............................................................................ 99
§ 3.2.4 Дополнительные режимы работы кондиционера ............................................................................ 100
§ 3.2.5 Мультизональные системы кондиционирования ............................................................................. 101
3.3
СИСТЕМЫ НА БАЗЕ КОМПРЕССОРНО-КОНДЕНСАТОРНЫХ БЛОКОВ
(СИСТЕМЫ ПРЯМОГО РАСШИРЕНИЯ) ....................................................§ 3.3.1 Компрессорно-конденсаторные (внешние) блоки ........................................................................... 115
§ 3.3.2 Испарительные (внутренние) блоки ...................................................................................... 126
§ 3.3.3 Работа компрессорно-конденсаторных блоков с центральными кондиционерами ................ 134
§ 3.3.4 Недостатки системы на базе компрессорно-конденсаторных блоков
и типовые ошибки при проектировании, монтаже и эксплуатации ........................................................ 135
3.4
СИСТЕМЫ C ЧИЛЛЕРАМИ И ФАНКОЙЛАМИ ....................................................................... 138
§ 3.4.1 Общие сведения, состав, принципы работы, область применения .............................................. 138
§ 3.4.2 Основные элементы и параметры системы чиллер-фанкойлы ...................................................... 139
§ 3.4.3 Чиллеры, типы чиллеров ................................................... 149
§ 3.4.4 Охладители жидкости ....................................................................................... 196
§ 3.4.5 Насосные станции ................................197
§ 3.4.6 Фанкойлы............................................................................ 202
§ 3.4.7 Теплохладоносители для систем чиллеров и фанкойлов ................................................................. 208
§ 3.4.8 Основные ошибки при проектировании и монтаже систем с чиллерами и фанкойлами ....... 211
3.5
КРЫШНЫЕ КОНДИЦИОНЕРЫ ...................................................... 214
§ 3.5.1 Общие сведения, состав, принципы работы, область применения .............................................. 214
§ 3.5.2 Типология, характеристики и конструкция крышных кондиционеров ..................................... 215
Cодержание7
Значение кондиционирования воздуха
§ 3.5.3 Управление крышными кондиционерами .............................. 227
§ 3.6.4 Дополнительное оборудование ............................228
3.6
ШКАФНЫЕ КОНДИЦИОНЕРЫ ..................................................................... 234
§ 3.6.1 Общие сведения, состав, принципы работы, область применения .............................................. 234
§ 3.6.2 Конструкция шкафных кондиционеров ................................................................... 238
§ 3.6.3 Управление шкафными кондиционерами ......................................................................... 239
§ 3.6.4 Дополнительное оборудование ................................................................................ 240
3.7
ПРЕЦИЗИОННЫЕ КОНДИЦИОНЕРЫ ..................................................................... 241
§ 3.7.1 Общие сведения, состав, область применения ................................................................ 241
§ 3.7.2 Конструкция внутренних блоков прецизионных кондиционеров ............................................... 249
§ 3.7.3 Выносные конденсаторы и охладители ...................................................................... 251
§ 3.7.4 Обеспечение работы прецизионного кондиционера в режиме охлаждения
при низких температурахнаружного воздуха ............................................................................. 252
§ 3.7.5 Управление прецизионными кондиционерами ................................................................. 253
§ 3.7.6 Дополнительное оборудование ........................................................................... 257
3.8
ЦЕНТРАЛЬНЫЕ КОНДИЦИОНЕРЫ ........................................................................... 259
§ 3.8.1 Общие сведения, состав, принципы работы, область применения .............................................. 259
§ 3.8.2 Конструкция и режимы работы центрального кондиционера ..................................................... 261
§ 3.8.3 Конструкция и работа отдельных агрегатов и секций кондиционера ........................................ 265
Воздушные клапаны ............................................................................ 265
Секция фильтрации ............................................................................ 267
Секция охлаждения .......................................................................... 269
Секция нагрева ............................................................................... 271
Секция увлажнения ............................................................................... 275
Секция рукуперации тепла (теплоутилизаторы) ................................................................. 277
Вентиляторная секция ............................................................................................ 281
Секция шумоглушения ............................................................................. 283
§ 3.8.4 Управление центральными кондиционерами .................................................................................... 284
РАЗДЕ Л I V. ВЕНТИЛЯЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И АКСЕССУАРЫ .................................... 288
4.1
ВЕНТИЛЯТОРЫ ............................................................. 289
Осевые вентиляторы ......................................................................... 290
Центробежные вентиляторы ......................................................................................... 290
Тангенциальные вентиляторы ...................................................................................... 291
Область применения и подбор вентиляторов ............................................................. 291
Cистемы вентиляции и кондиционирования8
Раздел I
4.2
ВЕНТИЛЯТОРНЫЕ АГРЕГАТЫ ..............................292
Канальные вентиляторные агрегаты............................................................................................ 293
Крышные вентиляторные агрегаты ............................................................................................. 294
4.3
ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ............................................................................... 295
Приточные установки ............................................................................. 295
Вытяжные установки ................................................................. 296
Приточно-вытяжные установки ........................................................... 297
Приточки с терморекуперацией ........................................................ 297
Воздушно-тепловые завесы ......................................................... 300
4.4
ШУМОГЛУШИТЕЛИ .......................................................... 302
4.5
ВОЗДУШНЫЕ ФИЛЬТРЫ ...................................................... 304
4.6
ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛИ ...............................308
4.7
ВОЗДУХОВОДЫ ................................................................................. 310
Металлические воздуховоды ........................................................................ 310
Металлопластиковые воздуховоды ...................................................... 312
Гибкие и полугибкие воздуховоды ............................................................ 312
Неметаллические воздуховоды ................................................. 315
Достоинства и недостатки различных типов воздуховодов ........................................................... 315
4.8
ЗАПОРНЫЕ И РЕГУЛИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ........................................................ 316
Воздушные клапаны ....................................................................... 316
Диафрагмы регулирующие ........................................................................... 317
Обратные клапаны ................................................................................... 318
4.9
ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛИ И УСТРОЙСТВА ВОЗДУХОУДАЛЕНИЯ ............................................ 319
Решетки ........................................................................................... 320
Щелевые воздухораспределительные устройства .................................................................. 321
Плафоны ............................................................................................ 321
Насадки с форсунками........................................................... 322
Сопла ....................................................................... 322
Перфорированные панели ......................................................................... 323
Насадки для подачи воздуха в рабочую зону .................................................................................... 324
Воздухораспределители с очисткой воздуха ...................................................................................... 324
4.10
ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ .............................................................. 326
Значение кондиционирования воздуха
РАЗДЕ Л V. ИСТОЧНИКИ ШУМА В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ
И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЕГО СНИЖЕНИЮ.................................. 330
5.1
ИСТОЧНИКИ ШУМА, ИЗМЕРЕНИЕ И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ШУМА............................................. 331
5.2
ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ И ПОГЛОЩЕНИЕ ШУМА........................................................................................... 341
5.3
ШУМ, СОЗДАВАЕМЫЙ ВЕНТИЛЯЦИОННЫМИ УСТАНОВКАМИ И
КОНДИЦИОНЕРАМИ ... 343
5.4
МЕРЫ ПО СНИЖЕНИЮ ШУМА В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ
И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ... 346
§ 5.4.1 Меры, относящиеся к самому источнику шума ............................................................. 346
§ 5.4.2 Меры, относящиеся к путям передачи шума .................................................................................... 348
5.5
ШУМ ОТ СИСТЕМЫ ГИДРАВЛИКИ ............................................................................... 353
РАЗДЕЛ VI. РАЗРАБОТКА СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ.............. 354
6.1
КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ ................................. 355
§ 6.1.1 Классификация систем кондиционирования .......................................................... 355
§ 6.1.2 Классификация систем вентиляции ..................................................................... 358
6.2
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ 364
§ 6.2.1 Общие сведения о кондиционируемых помещениях ...................................................................... 364
§ 6.2.2 Расчетные внутренние параметры в кондиционируемых помещениях ...................................... 365
§ 6.2.3 Расчетные параметры наружного воздуха......................................................................................... 365
§ 6.2.4 Этапы проектных работ.................................................................................... 366
§ 6.2.5 Программа и организация пусконаладочных испытаний ............................................................. 367
6.3
РАСЧЕТ СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ ........................................................ 369
§ 6.3.1 Расчет теплового баланса помещения ................................................................... 369
§ 6.3.2 Расчет тепловлажностного баланса помещения .............................................................................. 375
§ 6.3.3 Расчет воздухообмена ........................................................................................ 386
§ 6.3.4 Аэродинамический расчет воздушных сетей .................................................................................... 394
§ 6.3.5 Гидравлический расчет жидкостных коммуникаций ...................................................................... 402
6.4
ПРИНЦИПЫ ВЫБОРА СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА И ВЕНТИЛЯЦИИ ........ 405
РАЗДЕЛ VII. АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
И ВЕНТИЛЯЦИИ ............................................................................. 406
7.1
ПРИНЦИПЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ .................................................... 407
7.2
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ ....................................................................... 408
§ 7.2.1 Датчики..........................................................410
7.2.2
Регуляторы и контроллеры............................................................................. 411
§ 7.2.3 Регулирующие органы и исполнительные механизмы .................................................................... 416
Cистемы вентиляции и кондиционирования10
Раздел I
7.3
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ВОПРОСЫ НАЛАДКИ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ........ 420
§ 7.3.1 Переносные и стационарные неавтоматические измерительные приборы ................................ 420
§ 7.3.2 Дополнительные устройства автоматики ............................................................................... 421
7.4
АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕКЦИЙ КОНДИЦИОНЕРОВ И ВЕНТУСТАНОВОК ....................................... 423
§ 7.4.1 Регулирование и автоматизация работы вентиляторов................................................................. 423
§ 7.4.2 Автоматизация воздушных фильтров .............................................................................. 425
§ 7.4.3 Автоматизация воздухонагревателей .........................426
§ 7.4.4 Автоматизация воздухоохладителей ....................................................................... 427
§ 7.4.5 Автоматизация пароувлажнителей .................................................................... 427
§ 7.4.6 Автоматизация воздухо-воздушного теплоутилизатора .............................................................. 427
РАЗДЕЛ VIII. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ МОНТАЖА СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ
И ВЕНТИЛЯЦИИ ............................................................................ 428
8.1
ПОГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫЕ ОПЕРАЦИИ И ТРАНСПОРТИРОВКА ........................................... 429
8.2
МОНТАЖ ХОЛОДИЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ .......................................................................... 430
§ 8.2.1 Монтаж кондиционеров с воздушным охлаждением и осевыми вентиляторами .................... 431
§ 8.2.2 Монтаж кондиционеров с воздушным охлаждением и центробежными вентиляторами ..... 434
§ 8.2.3 Монтаж компрессорно-конденсаторных блоков и чиллеров с водяным охлаждением
конденсатора ........................................................................... 434
Требования к водоподготовке ................................................................ 435
Механическое фильтрование ...................................................................................... 435
§ 8.2.4 Монтаж кондиционеров сплит-систем ........................................................................................ 436
§ 8.2.5 Монтаж фанкойлов.................................................................. 437
8.3
МОНТАЖ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ..............................439
§ 8.3.1 Циркуляционные насосы ................................................................................ 440
§ 8.3.2 Расширительные баки ............................................................................................ 442
§ 8.3.3 Аккумулирующие баки 442
§ 8.3.4 Клапаны .................................................................................... 442
§ 8.3.5 Гидравлические схемы и балансировка систем тепло- и холодоснабжения ................................ 443
8.4
МОНТАЖ ТРУБОПРОВОДОВ ........................................................... 445
§ 8.4.1 Монтаж фреоновых трубопроводов ........................................................................ 445
§ 8.4.2 Монтаж дренажных трубопроводов ................................................................. 447
§ 8.4.3 Монтаж трубопроводов гидравлических систем ............................................................................. 448
8.5
МОНТАЖ ВОЗДУХОВОДОВ ................................................................... 457
8.6
УСТАНОВКА ТЕРМОСТАТА В ПОМЕЩЕНИИ ............................................................................. 463
Cодержание11
Cистемы вентиляции и кондиционирования
Значение кондиционирования воздуха
РАЗДЕЛ IX. ПРИМЕРЫ................................................................................. 464
9.1
ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ОБОРУДОВАНИЯ ....................................... 465
СКВ на базе кондиционеров сплит-систем и система естественной вытяжной вентиляции
жилых помещений
Система технической вентиляции на базе приточной установки и вытяжного крышного вентилятора ... 466
СКВ на базе сплит-системы с приточной вентиляцией ............................................................................... 467
СКВ на базе «чиллера-фанкойлов», совмещенная с центральным отоплением и система естественной
вентиляции административного здания ........................................................................................................ 468
СКВ на базе «чиллера-фанкойлов» и система приточно-вытяжной механической вентиляции
офисных помещений ................................................................................. 469
СКВ на базе «чиллера-фанкойлов» и система приточно-вытяжной механической вентиляции здания
гостиницы ..................................................................................... 470
СКВ зала кинотеатра на базе центрального приточно-рециркуляционного кондиционера ............ 471
СКВ технологического помещения на базе прецизионного шкафного кондиционера ...................... 471
СКВ выставочного зала на базе центрального кондиционера с утилизацией тепла вытяжного
воздуха в перекрестно-точном теплообменнике .......................................................................................... 472
СКВ операционной на базе приточно-вытяжного автономного кондиционера ................................. 372
Система вентиляции административного здания на базе поэтажных приточно-вытяжных
вентиляционных установок с утилизацией тепла вытяжного воздуха ................................................... 473
СКВ на базе крышных кондиционеров и система естественной вытяжной вентиляции торгового зала .... 474
СКВ спортивного зала на базе крышных кондиционеров с секцией вытяжного вентилятора ........ 475
СКВ на базе кондиционера «сплит-системы с приточной вентиляцией» и система естественной
вытяжной вентиляции коттеджа .............................................................................................. 476
СКВ на базе «чиллера-фанкойлов» и приточно-вытяжная установка с утилизацией тепла
вытяжного воздуха коттеджа ........................................................................... 477
Децентрализованная система кондиционирования жилого здания ........................................................ 478
9.2
ПРИМЕРЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА........................ 384
§ 9.2.1 Разработка системы кондиционирования офисного помещения на базе
кондиционеров сплит-систем ....................................................................... 480
§ 9.2.2 Разработка системы кондиционирования офисного помещения на базе
кондиционера сплит-системы с притоком свежего воздуха ........................................................... 483
§ 9.2.3 Разработка системы кондиционирования для группы офисных помещений
на базе чиллера-фанкойлов ............................................................ 488
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ......................................................................... 496
ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ И ПЕРЕВОДНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ,
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ЗАРУБЕЖНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ.............................................. 500
ПРЕДИСЛОВИЕ
С уважением,
Генеральный директор компании
ЕВРОКЛИМАТ
Г.Ю. Горовой
Cистемы вентиляции и кондиционирования
Уважаемый читатель, книга «Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика» впервые
увидела свет в 2000 году. Именно тогда специалисты компании ЕВРОКЛИМАТ — одной из ведущих фирм на
российском рынке климатических систем — подготовили к печати первое издание будущего бестселлера. В то
время рынок климатического оборудования в России только начал развиваться и дефицит специальной
литературы ощущался наиболее остро. На этом фоне книга «Системы вентиляции и кондиционирования.
Теория и практика» стала настоящим прорывом. Это было первое пособие, в котором представлены необхо-димые
материалы для проектирования, монтажа и наладки систем вентиляции и кондиционирования воздуха.
Время показывает, насколько необходимой и востребованной остается эта книга. За минувшие семь лет
она разошлась тиражом в 25000 экземпляров! Стоит добавить, что именно с книги «Системы вентиляции
и кондиционирования. Теория и практика» начиналась серия «Библиотека климатехника», ставшая столь
популярной среди специалистов отрасли и студентов профильных вузов.
Но время не стоит на месте: появляются новые виды оборудования для кондиционирования и вентиляции,
создаются принципиально новые климатические системы, меняются нормативы. Шагая в ногу со временем, мы
подготовили для вас книгу «Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика. Новая редакция».
Претерпев ряд серьезных изменений и дополнений, существенно увеличившись в объеме, эта книга стала еще
более актуальной и полезной современным специалистам в повседневной работе.
Наибольшей доработке подверглась техническая часть книги: современное климатическое оборудование,
принципы его работы и управления, типовые схемы различных систем кондиционирования. Рассмотрены новые
типы фреонов и современные компрессоры.
Полностью переработаны разделы, касающиеся чиллеров, центральных кондиционеров, кондиционеров
сплит-систем, автоматики. Отдельные главы посвящены мультизональным системам и крышным конди-
ционерам.
Большое внимание уделено методам повышения энергоэффективности холодильных машин и новым
систем кондиционирования — геотермальным системам, системам «водяная петля» и др.
Приведен обзор новых нормативных документов: СНиПов и ГОСТов, появившихся в последнее время.
Рассмотрены типовые ошибки при проектировании, монтаже и эксплуатации систем на базе компрес-
сорно-конденсаторных блоков и систем с чиллерами и фанкойлами.
В новую редакцию книги также вошли материалы курсов повышения квалификации проектировщиков,
которые проводятся специалистами компании ЕВРОКЛИМАТ совместно с Государственной Академией стро-
ительства и ЖКК России (Госстроем РФ).
Я надеюсь, что книга «Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика. Новая редакция»
поможет российским климатехникам лучше узнать и умело использовать современное климатическое оборудо-
вание, создавая комфортный микроклимат в жилых, общественных и производственных помещениях.
В заключение хочу выразить благодарность Ананьеву В.А., Балуевой Л.Н. и Мурашко В.П. — бессменным
авторам этой книги; Гальперину А.Д., Городову А.К., Еремину М.Ю., Звягинцевой С.М. и Седых И.В — участ-
вовавшим в подготовке первого издания; а также Веринчук Е.В., Макарову С.С., Свиридову В.А. и Усеинову С.З. —
принимавшим непосредственное участие в подготовке новой редакции книги.
Предлагаемая вниманию читателей книга является коллективным трудом специалистов
компании ЕВРОКЛИМАТ — члена Российской ассоциации инженеров АВОК.
Главная и важнейшая задача книги — дать специалистам знание о современных системах
кондиционирования и вентиляции зданий и особенностях их применения. Даже при первом
знакомстве с книгой становится очевидным, что она создана на основе долговременных
методических наработок ее авторов. Материал книги построен системно правильно и
тщательно отфильтрован. Очевидно, что книга является первым изданием в России, в кото-
ром изложены новейшие разработки в области систем кондиционирования и вентиляции воздуха.
Особая привлекательность работы авторов связана с тем обстоятельством, что в книге
изложены не только вопросы теории и сведения по нормативным документам, она также
содержит многочисленные примеры практического использования систем кондиционирования
и вентиляции. Безусловно, что эти примеры являются результатом практических разработок
компании ЕВРОКЛИМАТ, характеризуют профессионализм авторов и глубину их знаний.
Различные главы книги не равноценны с точки зрения насыщенности материалом, но вместе
с тем вдумчивый читатель сможет не только самостоятельно разобраться в материале книги,
но, что очень важно, и использовать его как руководство к практическим действиям.
Это издание вполне может стать настольной книгой для широкого круга специалистов:
проектировщиков, архитекторов, научных сотрудников, преподавателей ВУЗов и студентов,
для которых особенно остро ощущается дефицит современных материалов.
Появление таких изданий свидетельствует, что задачи, и идеи АВОК находят практичес-
кое воплощение в трудах ее членов. Хочется надеяться, что такие необходимые издания будут
появляться и впредь.
Президент АВОК,
профессор, член-корреспондент РААСН
ТАБУНЩИКОВ Ю.А.
Данная книга, написанная сотрудниками одной из ведущих компаний России в области
климатехники — ЕВРОКЛИМАТ, является первым обобщающим практическим пособием.
В ней представлен очень нужный материал для проектирования, монтажа и наладки систем
вентиляции и кондиционирования воздуха и их элементов.
Книга, безусловно, будет незаменима для проектных и монтажных организаций и для
персонала центров сервисного обслуживания таких систем. В ней много нового материала, и
поэтому она, несомненно, нужна специалистам, повышающим свою квалификацию в области
вентиляции и кондиционирования.
По существу, это первое издание, объединяющее вопросы теории и практики,
необходимые специалистам в повседневной работе. Хочется надеяться, что это издание –
не последнее, что в следующих изданиях будут учтены рекомендации профессионалов,
которые прочтут эту книгу, а новые виды оборудования будут представлены еще более
широко.
Профессор, д.т.н.,
академик РААСН,
заслуженный деятель Науки и Техники России
БОГОСЛОВСКИЙ В.Н.
Здоровье, работоспособность да и просто са-
мочувствие человека в значительной степе-
ни определяются условиями микроклимата и
воздушной среды в жилых и общественных
помещениях, где он проводит значительную
часть своего времени.
По мере насыщения зданий современны-
ми отопительно-вентиляционными система-
ми, осветительной техникой и разнообразным
электробытовым оборудованием все более
очевидным становится выражение: “Дом – это
машина для жилья”.
Если говорить о физиологическом воздей-
ствии на человека окружающего воздуха, то
следует напомнить, что человек в сутки
потребляет около 3 кг пищи и 15 кг воздуха.
Что это за воздух, какова его свежесть и чис-
тота, душно, жарко или холодно человеку в
помещении, во многом зависит от инженер-
ных систем, специально предназначенных для
обеспечения воздушного комфорта.
Среди таких систем можно выделить:
систему вентиляции, систему отопления (либо
комбинированную отопительно-вентиляци-
онную систему) и систему кондиционирова-
ния воздуха (СКВ). Воздушное отопление,
совмещенное с вентиляцией, создает в поме-
щении вполне удовлетворительный микро-
климат и обеспечивает благоприятные усло-
вия воздушной среды. СКВ представляет собой
систему более высокого порядка (с большими
возможностями). Принципиальное преиму-
щество состоит в том, что, помимо выпол-
нения задач вентиляции и отопления, СКВ по-
зволяет создать благоприятный микроклимат
ЗНАЧЕНИЕ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
(комфортный уровень температур) в летний,
жаркий период года благодаря использова-
нию в своем составе фреоновой холодильной
машины.
Таким образом, подготовка воздуха в СКВ
может включать его охлаждение, нагрев,
увлажнение или осушку, очистку (фильтрацию,
ионизацию и т.п.), причем система позволяет
поддерживать в помещении заданные
кондиции воздуха независимо от уровня и
колебаний метеорологических параметров
наружного (атмосферного) воздуха, а также
переменных поступлений в помещение тепла
и влаги.
Следует отметить, что системы конди-
ционирования по своему назначению под-
разделяются на комфортные и технологи-
ческие.
Комфортные СКВ предназначены для
создания и автоматического поддержания
температуры, относительной влажности, чис-
тоты и скорости движения воздуха, отвечаю-
щих оптимальным санитарно-гигиеническим
требованиям.
Технологические СКВ предназначены для
обеспечения параметров воздуха, в максималь-
ной степени отвечающих требованиям опре-
деленного производственного или техноло-
гического процесса.
Для того чтобы понять, насколько все-
таки жизненно необходимо поддержание в
помещении определенных метеорологических
параметров, рассмотрим более подробно
основные понятия, связанные с комфортным
кондиционированием.
1.1
14
Раздел I
а теплоощущения человека оказывают
влияние в основном следующие четыре фак-
тора: температура и влажность воздуха, ско-
рость его перемещения (подвижность) и тем-
пература ограждающих поверхностей
помещения. При различных комбинациях
этих параметров тепловые ощущения челове-
ка могут оказываться одинаковыми.
Необходимо иметь в виду, что, хотя теп-
лоощущение и определяется перечисленными
параметрами, не любое их сочетание обеспе-
чивает комфортные условия. Каждый из этих
параметров может быть изменен не произ-
вольно, а только в некоторых определенных
пределах, удовлетворяющих условиям ком-
фортных теплоощущений.
Знание допустимых пределов колебаний
температуры, влажности и подвижности воз-
духа позволяет регламентировать применение
тех или иных видов СКВ.
Если человек не ощущает ни холода, ни
перегрева, ни движения воздуха около тела,
метеорологические кондиции окружающей
его воздушной среды (с учетом температуры
поверхности ограждений) считаются в тепло-
вом отношении комфортными.
Иными словами, он чувствует себя ком-
фортно в том случае, когда от него нормаль-
но (без форсирования теплоотдачи) отводит-
ся столько тепла, сколько вырабатывает его
организм, т.е. комфортное теплоощущение
человека зависит от баланса между теплоге-
нерацией и теплопотерями в окружающую
среду. В результате теплогенерации и тепло-
потерь внутренняя температура человеческо-
го тела поддерживается на уровне 36,6– 36,8 °С
и управляется довольно сложным механиз-
мом автоматической терморегуляции
организма: уменьшением или увеличением
потока крови через кожный покров, а также
усиленным или заторможенным обменом ве-
ществ (расходом энергии). Температура кож-
ного покрова человека зависит от парамет-
ров окружающего воздуха и в среднем равна
33 °С.
На рис.1.1 представлены кривые, показы-
вающие изменение температуры кожного
покрова различных участков тела человека.
Как можно заметить, между разными
зонами существуют некоторые отличия тем-
пературных уровней. Традиционно средней
температурой считается температура лба, со-
Рис. 1.1
Изменение
температуры
кожного покрова
различных участков
тела в условиях покоя
в зависимости
от изменения
температуры
окружающей среды
1.2 ТЕПЛОВЫЕ КОМФОРТНЫЕ УСЛОВИЯ
§ 1.2.1 Н
Параметры
теплового
комфорта
15
Значение кондиционирования воздуха
ставляющая примерно 32 оС при температуре
окружающей среды 20—21 °С.
Благодаря автоматической терморегуля-
ции организма человек приспосабливается к
изменению параметров окружающего возду-
ха. Однако эта терморегуляция эффективна
лишь при медленных и малых отклонениях
параметров от нормальных, необходимых для
хорошего самочувствия. При больших и бы-
стрых отклонениях параметров воздушной
среды нарушаются физиологические функ-
ции организма: терморегуляция, обмен
веществ, работа сердечно-сосудистой и не-
рвной системы и т.п. При этом могут на-
блюдаться и серьезные отклонения в орга-
низме человека. Например, у людей, попавших
в условия “перегрева”, повышается темпера-
тура тела, резко снижается работоспособ-
ность, появляется повышенная раздражи-
тельность и т.п.
На диаграмме (рис. 1.2) приведена зависи-
мость производительности труда от измене-
ния температуры окружающей среды. Как
видим из графика, наблюдается резкое паде-
Рис. 1.2
Зависимость
производительности
труда от изменений
температуры
окружающей среды
ние показателей производительности труда
при превышении температуры более 26 °С.
Задача кондиционирования воздуха состо-
ит в поддержании таких параметров воздуш-
ной среды, при которых каждый человек
благодаря своей индивидуальной системе
автоматической терморегуляции организма
чувствовал бы себя комфортно, т.е. не заме-
чал влияния этой среды.
С гигиенической точки зрения наиболее
благоприятный уровень температуры, поддер-
живаемой в жилом помещении, составляет
22 °С, а допустимые колебания от 21 до 23 °С.
Более низкая температура воздуха, например
18 °С, рекомендуемая в нормативных материа-
лах при проектировании отопительных сис-
тем, оценивается как “прохладно” и “холодно”.
При этом следует отметить, что в микро-
климатических условиях, которые принято
считать “нормальными”, обычно до 10% людей
ощущают различную степень дискомфорта.
Это объясняется разными социальными усло-
виями жизни: привычным климатом, одеждой,
питанием, жилищными условиями и пр.
16
Раздел I
Известным исследователем параметров
комфорта и качества воздушной среды Оле
Фангером предложена формула теплового ба-
ланса между человеческим телом и окружаю-
щей средой. В этой формуле принимается за
основу теплообмен человека, находящегося в
покое, в состоянии температурного баланса с
внешней средой. При этом безразлично, како-
ва точно его температура. В этих условиях
вырабатываемое количество тепла равно теп-
лу, отводимому во внешнюю среду, из чего
следует:
M=W+ Q д+ Q к ,
где
М – количество тепла,
вырабатываемого организмом, Вт/кв.м;
W – объем производимой
механической работы, Вт/кв.м;
Qд – общее количество тепла,
выделяемого при дыхании, Вт/кв.м;
Qк – общее количество тепла,
отводимого через кожу, Вт/кв.м.
Количество отводимого от человеческого
тела тепла зависит от нескольких переменных
параметров, и главным образом от следую-
щих:
разницы температур (положительной
или отрицательной) между телом и окружа-
ющей воздушной средой;
потерь (или получения) тепла от окру-
жающих стен;
кожных испарений (охлаждения при
испарении);
явных и скрытых потерь тепла при ды-
хании соответственно за счет теплопроводно-
сти и испарения.
Теплота, выделяемая организмом челове-
ка, передается в окружающую среду через
кожный покров радиационным теплообме-
ном, конвекцией, теплопроводностью (явная
теплота) и испарением (скрытая теплота), а
также путем выдыхания теплого воздуха.
Радиационный теплообмен происходит
между человеком и поверхностями огражде-
ний, его величина и направление зависят от
температуры этих поверхностей. Теплота, пе-
редаваемая конвекцией и теплопроводностью,
зависит от температуры, влажности и скорости
воздуха, вида и теплопроводности одежды.
Испарение влаги с поверхности тела че-
ловека (скрытый теплоотвод) осуществляет-
ся за счет разности парциальных давлений
водяных паров в насыщенном слое у поверх-
ности тела и в воздухе помещения. При этом
расходуется теплота (энергия) организма,
идущая на испарение влаги. Теплоотдача ис-
парением будет всегда тем больше, чем ниже
значение относительной влажности при дан-
ной температуре воздуха в помещении.
Уменьшение относительной влажности при-
водит к увеличению разности парциальных
давлений пара у поверхности тела человека и
в окружающем воздухе и тем самым к увели-
чению испарения.
Комфортные кондиции воздушной среды
могут иметь различные значения и зависят
главным образом от интенсивности труда,
совершаемого человеком, и его одежды.
В зависимости от состояния организма (сон,
отдых, умственная работа, мускульная работа
различной интенсивности) и параметров
окружающей воздушной среды каждый чело-
век в течение часа выделяет 330—1050 кДж
теплоты, 40—415 г влаги и 18—36 л углекис-
лого газа.
При постоянной температуре воздуха и
поверхностей ограждений с ростом физичес-
кой нагрузки на организм человека увеличи-
ваются общие тепловыделения и доля тепло-
ты, отводимой испарением влаги. При не-
изменной нагрузке и повышении температу-
ры окружающей среды уменьшается доля
явного теплоотвода, а теплоотвод испарением
возрастает при практически неизменных
общих тепловыделениях.
§ 1.2.2
Тепловой
баланс
человека
17
Значение кондиционирования воздуха
§ 1.2.3
Пример анализа
теплового
комфорта
В качестве примера рассмотрим, как в
практике зарубежного проектирования сис-
тем кондиционирования дается анализ тепло-
вого комфорта.
Для того чтобы определить количество
тепла, выделяемого организмом человека при
различных видах деятельности, вводится спе-
циальный показатель, получивший название
“Met” (от “метаболизм” — выделение тепла
внут-ри организма). При спокойном (нейт-
ральном) состоянии человека он равняется
величине 58 Вт/м2. В табл. 1.3 приведены
показатели Met при различных видах деятель-
ности.
Они обычно используются при оценке
количества тепла и при оценке условий ком-
фортного состояния. Например, для челове-
ка, работающего в спокойном режиме в офи-
се, этот показатель в среднем равняется 1 Met.
Одежда имеет теплоизоляционный эффект
в отношении передачи тепла во внешнюю сре-
ду. Чтобы иметь возможность это учитывать,
был введен специальный показатель, получив-
ший название “Clo” (сокращение от англ. clothing
— одежда). 1 Clo равен 0,155 м2.К/Вт.
В табл. 1.4 приведены показатели значе-
ния Clo и степени изоляции основных видов
одежды. Летний костюм имеет показатель
0,5 Clo, тогда как зимняя одежда может иметь
от 0,8 до 1,0 Сlo или более в зависимости от
типа материала.
Показатели являются условными и могут
видоизменяться в зависимости от типа мате-
риала и комплекта носимой одежды.
Для анализа соотношения вышеуказан-
ных параметров были разработаны сложные
математические формулы, с помощью кото-
рых можно прогнозировать показатели тем-
пературы и влажности, в большей степени
удовлетворяющие “условиям комфорта”.
Диаграмма, представленная на рис. 1.5, поз-
воляет прогнозировать условия комфорта,
которые могут удовлетворить большинство
людей с процентом недовольных ниже 10%.
На диаграмме учитывается вид выполня-
емой деятельности (вертикальные шкалы) и
изоляционные свойства одежды (горизонталь-
ные шкалы). В поле диаграммы изображены
несколько кривых “оптимальной температу-
ры”, которая соответствует средним показа-
телям температуры между температурой
внешней среды и средней температурой стен
при условии малой скорости движения воз-
духа.
Таблица 1.3
ТИПИЧНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОИЗВОДИМОГО ТЕПЛА, ВЫДЕЛЯЕМОГО ВНУТРИ
ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА (МЕТАБОЛИЗМ) ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
18
Раздел I
Таблица 1.4
ПОКАЗАТЕЛИ ТЕРМОИЗОЛЯЦИИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ОДЕЖДЫ
Рис. 1.5
Диаграмма,
позволяющая
определить
температуру
комфортного
состояния
в зависимости
от одежды
и интенсивности
труда, производимого
людьми
В зависимости от производимой деятель-
ности и характера одежды определяется соот-
ветствующая оптимальная температура и вы-
числяются допустимые пределы колебания
температуры (в большую или меньшую
сторону) относительно установленного пока-
зателя. Например, если люди производят ра-
боту со степенью интенсивности 1,4 Met в зим-
нее время, имея одежду типа 1 Clo, то опти-
мальная температура должна составлять 21 °С
с допустимыми пределами колебания плюс-
минус 2 °С .
Летом в том же помещении и для тех же
людей, имеющих одежду типа 0,5 Clo, требуе-
мая оптимальная температура составляет 24 °С
(плюс-минус 2 °С).
В отношении одежды следует отметить,
что повышение изоляционных свойств на каж-
дые 0,1 Clo компенсируется понижением темпе-
ратуры на 0,6 °С . Скорость движения воздуха
внешней среды может изменяться в опреде-
ленных пределах для нейтрализации возмож-
ного повышения температуры. Допустимые
пределы колебания составляют 0,2—0,8 м/с.
19
Значение кондиционирования воздуха
ПАРАМЕТРЫ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ,
ВЛИЯЮЩИЕ НА КОМФОРТНОЕ СОСТОЯНИЕ ЧЕЛОВЕКА
1.3
сли человек занимается физическим тру-
дом, то он выделяет пот. Тот, кто не выделя-
ет видимого пота, также выделяет влагу
(водяной пар), причем среднее количество
этой влаги составляет около 900 г в сутки.
Около трети этого количества выдыхается
через легкие, остальная часть выделяется ко-
жей. С другой стороны, человеческий организм
требует, чтобы выделяемая влага возмеща-
лась не только впитыванием ее из жидкостей и
пищи, поступающих в желудок, но и при
дыхании через легкие.
Поэтому очень важно, чтобы состояние
воздуха в помещении допускало дальнейшее
насыщение воздуха водяными парами, выде-
ляемыми находящимися в помещении
людьми, которые только при этом условии
могут чувствовать себя хорошо. Окружаю-
щий нас воздух будет поглощать водяной пар
до тех пор, пока не будет достигнуто такое
насыщение, после которого любое дополни-
тельное количество водяного пара начнет
выпадать в виде конденсата: воздух с очень
высоким содержанием водяного пара не мо-
жет поглотить излишнее количество водяно-
го пара, выделяемого человеком. Это вызыва-
ет обильное потение и утомление, так как
дыхание становится все более тяжелым, и
организм, пытаясь компенсировать потерю
влаги, выделяемой при чрезмерном потении,
поглощает все больше и больше жидкости.
Такое состояние воздуха преобладает в жар-
кие летние месяцы.
Влияние влажности воздуха на теплооб-
мен человека зависит от основных парамет-
ров микроклимата: температуры воздуха и
теплового излучения.
Высокая влажность в сочетании с высо-
кой температурой ухудшает теплообмен че-
ловека с окружающей средой, что приводит к
перегреву организма.
Наиболее оптимальной считается относи-
тельная влажность воздуха в диапазоне от 30
до 60%. Верхняя граница влажности состав-
ляет около 70%.
Превышение указанных параметров влаж-
ности воздуха в условиях как высоких, так и
особенно относительно низких температур
крайне нежелательно. При низком влагосодер-
жании воздуха, характерном для холодного
периода, возрастает отдача тепла человеком
за счет интенсивного испарения влаги с
поверхности тела, высыхают поверхности
слизистых оболочек дыхательных путей, что
способствует прониканию болезнетворных
микроорганизмов в органы дыхания, воспри-
имчивости организма к простуде и другим
заболеваниям.
Воздух с очень низким содержанием во-
дяного пара также оказывает неблагоприят-
ное воздействие на кожу человека: она стано-
вится сухой, шероховатой и может раст-
рескиваться от натяжения. Очень сухой воз-
дух обычно бывает зимой в теплых помеще-
ниях. Нижняя граница влажности составляет
около 20%. При более низких значениях влаж-
ности существенно возрастает дискомфорт и
опасность заболевания ринитами и фарин-
гитами у людей, постоянно находящихся в
условиях пониженной влажности воздуха в
помещении.
Для того чтобы избежать вредного влия-
ния чрезмерной влажности или, наоборот,
сухости воздуха, его необходимо осушать в
летние месяцы и увлажнять зимой. Этот дву-
сторонний процесс и является одной из основ-
ных функций системы кондиционирования
воздуха.
§ 1.3.1
Влажность
Е
20
Раздел I
Температура и относительная влажность
воздуха не определяют полностью теплофи-
зическое состояние среды. Немаловажное
значение играет подвижность воздуха.
Отсутствие движения воздуха в помеще-
нии или чрезмерно низкие его значения ассо-
циируются с плохой вентиляцией. Причина
неприятного самочувствия в плохо вентили-
руемом помещении объясняется тем, что при
отсутствии движения воздуха вокруг тела
человека образуется тонкая неподвижная
воздушная оболочка, которая быстро насы-
щается парами воды, принимает его темпе-
ратуру и уменьшает теплоотдачу.
Легкое движение воздуха сдувает обвола-
кивающий человека насыщенный водяными
парами и перегретый слой воздуха.
Если температура окружающей среды
ниже температуры тела человека, то с повы-
шением подвижности воздуха потеря тепла
человеком возрастает. Для сохранения ком-
фортных условий необходимо либо увеличить
относительную влажность воздуха, уменьшив
тем самым испарение, либо увеличить его
температуру.
В то же время чрезмерная подвижность
воздуха, особенно в условиях охлаждения,
вызывает увеличение теплопотерь конвекци-
ей и испарением и способствует быстрому ох-
лаждению организма.
Значение подвижности воздуха выбира-
ется в зависимости от характера деятельнос-
ти человека. Подвижность воздуха, кроме
того, оказывает существенное влияние на
состояние внутренней среды помещения: рас-
пределение температур и влажности по объе-
му помещения, наличие застойных зон и т.д.
Подвижность воздуха зависит от способа
организации воздухообмена, типа воздухо-
распределительного устройства, скорости
выпуска воздуха и его расхода. Влияние под-
вижности воздуха на комфортное состояние
человека необходимо рассматривать в сово-
купности с температурой и влажностью воз-
душной среды помещения.
Рекомендации наиболее известных авто-
ров в отношении минимально необходимой,
максимально допустимой и оптимальной под-
вижности воздуха в помещении представлены
в табл. 1.6. Рекомендации по скорости движе-
ния воздуха даны в зависимости от темпера-
туры воздуха в помещении.
В кондиционируемых помещениях при
высокой температуре воздуха летом суще-
ственное повышение его подвижности недо-
пустимо, так как вызывает ощущение диском-
форта (табл. 1.7).
При температуре воздуха 23-24 °С следует
считать допустимой скорость движения
воздуха до 0,15 м/с.
Еще одним важным компонентом ком-
фортного состояния является динамика из-
менения скорости движения воздуха. Установ-
лено, что люди более чувствительны к изме-
нениям скорости воздушных потоков, чем к
силе самих потоков. Существуют норматив-
§ 1.3.2
Подвижность
Таблица 1.6
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА
В ПОМЕЩЕНИИ ПО ДАННЫМ НЕКОТОРЫХ АВТОРОВ
21
Значение кондиционирования воздуха
ные ограничения изменений скорости воздуш-
ных потоков, при этом вводится термин
“интенсивность турбулентности”. Эта задача
представляется весьма сложной и не до конца
еще проясненной. Описанные комфортные
условия среды должны поддерживаться в
рамках так называемой “занятой зоны”. Эта
зона обычно располагается на расстоянии 0,6 м
от всех стен, дверей и окон в помещении до
высоты 1,8 м от пола.
Воздушный комфорт человека в закры-
том помещении определяется качественной
характеристикой комнатного воздуха, кото-
рая во многом зависит от количества посту-
пающего свежего атмосферного воздуха.
Жалобы на духоту и “нехватку кислоро-
да” нередко отмечаются как в помещениях с
недостаточным естественным воздухообме-
ном, так и в помещениях, уже оснащенных
различными системами вентиляции и конди-
ционирования воздуха. При анализе причин
ощущения несвежести воздуха в закрытых
помещениях, как правило, решается вопрос:
каким должен быть воздухообмен, чтобы был
обеспечен оптимальный газовый состав
воздуха в помещениях?
Рекомендуемый в работах большинства
исследователей объем свежего воздуха, кото-
рый необходимо подавать в помещения, уста-
новлен на основании количества углекислоты,
выделяемой человеком при дыхании в едини-
цу времени. Эта величина зависит от несколь-
ких переменных: температуры воздуха в поме-
щении, возраста человека, его деятельности.
В условиях комфортного кондициониро-
вания, когда газовый состав изменяется глав-
ным образом в результате жизнедеятельности
людей, критерием санитарного состояния
воздуха служит содержание в нем углекислого
газа (СО2). Допустимые значения концентра-
ции СО2 в помещении показаны в табл. 1.8.
В обычных условиях в состоянии покоя
человек поглощает в час около 19 л кислорода
и выделяет около 16 л углекислого газа.
Действие углекислого газа на организм
человека хорошо известно. Он участвует в
регуляции дыхания, кровообращения, газооб-
мена и т.д.
Избыток и недостаток СО2 во вдыхаемом
воздухе одинаково вредно отражаются на со-
стоянии организма. При недостатке СО2, ког-
да его допустимая концентрация КСО2 < 0,03%,
расстраивается работа указанных органов, а
при избытке, когда КСО2 > 1,5%, ощущаются
наркотическое действие, головные боли и т.п.
Установлено, что работоспособность и основ-
ные физиологические функции организма зна-
чительно не изменяются, если во вдыхаемом
воздухе КСО2 = 0,5x1,5%. Комфортной же зоне
соответствуют: КСО2 = 0,04x0,5%.
Процесс освежения внутреннего воздуха
целесообразно осуществлять за счет органи-
§ 1.3.2
Газовый состав
Таблица 1.7
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОЦЕНОК ТЕПЛООЩУЩЕНИЙ В ИССЛЕДОВАНИЯХ KOLLMAR
ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ПОДВИЖНОСТИ ВОЗДУХА
И ТЕМПЕРАТУРЕ В ПОМЕЩЕНИИ 23—24 °С
22
Раздел I
зации регулируемого притока наружного воз-
духа.
Действующими санитарными нормами
регламентируется подача в помещении на
одного человека 20–60 м3/ч свежего (приточ-
ного) воздуха.
Необходимость повышенной кратности
воздухообмена (количества смен воздуха в по-
мещении) отмечается многими исследовате-
лями гигиенических аспектов комфортного
кондиционирования. Так, например, отмеча-
ется, что в помещениях административных
зданий с кондиционированием воздуха ком-
форт обеспечивается при температуре возду-
ха в помещении 24 °С и кратности воздухооб-
мена до 12 смен воздуха в час. При повышении
температуры воздуха до 26 °С оптимальные
условия сохраняются лишь при кратности
воздухообмена, возрастающей до 15 смен в час.
При снижении температуры воздуха до 22 °С
величина воздухообмена должна, соответст-
венно, уменьшаться.
В жилых помещениях при увеличении
объемов подаваемого воздуха с 20 до 60 м3/ч
на человека отмечается улучшение функцио-
нального состояния организма, повышается
работоспособность.
Следовательно, с увеличением количества
поступающего в помещение воздуха на чело-
века и кратности воздухообмена прослежива-
ется достаточно четкое улучшение качества
воздушной среды.
Таблица 1.8
ДОПУСТИМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА (СО2)
В ВОЗДУХЕ ПОМЕЩЕНИЯ
23
Значение кондиционирования воздуха
ребования технологического кондициони-
рования воздуха базируются на производ-
ственной необходимости поддержания опре-
деленных параметров воздушной среды
(температуры, влажности и подвижности
воздуха) при ведении многих технологичес-
ких процессов в различных отраслях про-
мышленности, а также для обеспечения
работоспособности радиоэлектронного обо-
рудования, высокочастотных станков, при-
боров и т.п.
Определенное состояние воздуха является
необходимым, а часто и решающим условием
для осуществления многих, особенно новей-
ших, технологических процессов. Здесь наряду
с пищевой, текстильной, кожевенной, бумаж-
ной промышленностью необходимо выделить
производство электронных приборов, полу-
проводников, телерадиосистем, продукции
точного машиностроения и приборостроения,
промышленное производство искусственных
материалов, волокон и др. Создание в меди-
цинских учреждениях чистой, стерильной воз-
душной среды с заданными температурными
и влажностными условиями является важной
составляющей успешного лечения людей.
Большое значение имеет техника кондицио-
нирования в создании строго заданного тем-
пературно-влажностного режима на объектах
для переработки и хранения сельскохозяй-
ственной продукции, в животноводческих и
культивационных сооружениях. Существенное
значение имеют СКВ и для обеспечения бе-
зотказной работы мощных ЭВМ и теле-
фонных станций, при выполнении исследова-
ний в области биологии, физики, химии, при
работе с радиоактивными веществами, при
хранении измерительных эталонов и работе с
ними. Для сохранности культурных и истори-
ческих ценностей в зданиях и помещениях
также должны поддерживаться определенные
климатические условия, создаваемые СКВ.
Здесь перечислены далеко не все возмож-
ные примеры использования технологическо-
го кондиционирования, но и представленные
производственные отрасли и технологии
убедительно показывают, что значение кон-
диционирования воздуха из года в год возрас-
тает и находит все большее применение в высо-
котехнологичных отраслях.
С уважением,
Генеральный директор компании
ЕВРОКЛИМАТ
Г.Ю. Горовой
Cистемы вентиляции и кондиционирования
Уважаемый читатель, книга «Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика» впервые
увидела свет в 2000 году. Именно тогда специалисты компании ЕВРОКЛИМАТ — одной из ведущих фирм на
российском рынке климатических систем — подготовили к печати первое издание будущего бестселлера. В то
время рынок климатического оборудования в России только начал развиваться и дефицит специальной
литературы ощущался наиболее остро. На этом фоне книга «Системы вентиляции и кондиционирования.
Теория и практика» стала настоящим прорывом. Это было первое пособие, в котором представлены необхо-димые
материалы для проектирования, монтажа и наладки систем вентиляции и кондиционирования воздуха.
Время показывает, насколько необходимой и востребованной остается эта книга. За минувшие семь лет
она разошлась тиражом в 25000 экземпляров! Стоит добавить, что именно с книги «Системы вентиляции
и кондиционирования. Теория и практика» начиналась серия «Библиотека климатехника», ставшая столь
популярной среди специалистов отрасли и студентов профильных вузов.
Но время не стоит на месте: появляются новые виды оборудования для кондиционирования и вентиляции,
создаются принципиально новые климатические системы, меняются нормативы. Шагая в ногу со временем, мы
подготовили для вас книгу «Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика. Новая редакция».
Претерпев ряд серьезных изменений и дополнений, существенно увеличившись в объеме, эта книга стала еще
более актуальной и полезной современным специалистам в повседневной работе.
Наибольшей доработке подверглась техническая часть книги: современное климатическое оборудование,
принципы его работы и управления, типовые схемы различных систем кондиционирования. Рассмотрены новые
типы фреонов и современные компрессоры.
Полностью переработаны разделы, касающиеся чиллеров, центральных кондиционеров, кондиционеров
сплит-систем, автоматики. Отдельные главы посвящены мультизональным системам и крышным конди-
ционерам.
Большое внимание уделено методам повышения энергоэффективности холодильных машин и новым
систем кондиционирования — геотермальным системам, системам «водяная петля» и др.
Приведен обзор новых нормативных документов: СНиПов и ГОСТов, появившихся в последнее время.
Рассмотрены типовые ошибки при проектировании, монтаже и эксплуатации систем на базе компрес-
сорно-конденсаторных блоков и систем с чиллерами и фанкойлами.
В новую редакцию книги также вошли материалы курсов повышения квалификации проектировщиков,
которые проводятся специалистами компании ЕВРОКЛИМАТ совместно с Государственной Академией стро-
ительства и ЖКК России (Госстроем РФ).
Я надеюсь, что книга «Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика. Новая редакция»
поможет российским климатехникам лучше узнать и умело использовать современное климатическое оборудо-
вание, создавая комфортный микроклимат в жилых, общественных и производственных помещениях.
В заключение хочу выразить благодарность Ананьеву В.А., Балуевой Л.Н. и Мурашко В.П. — бессменным
авторам этой книги; Гальперину А.Д., Городову А.К., Еремину М.Ю., Звягинцевой С.М. и Седых И.В — участ-
вовавшим в подготовке первого издания; а также Веринчук Е.В., Макарову С.С., Свиридову В.А. и Усеинову С.З. —
принимавшим непосредственное участие в подготовке новой редакции книги.
Предлагаемая вниманию читателей книга является коллективным трудом специалистов
компании ЕВРОКЛИМАТ — члена Российской ассоциации инженеров АВОК.
Главная и важнейшая задача книги — дать специалистам знание о современных системах
кондиционирования и вентиляции зданий и особенностях их применения. Даже при первом
знакомстве с книгой становится очевидным, что она создана на основе долговременных
методических наработок ее авторов. Материал книги построен системно правильно и
тщательно отфильтрован. Очевидно, что книга является первым изданием в России, в кото-
ром изложены новейшие разработки в области систем кондиционирования и вентиляции воздуха.
Особая привлекательность работы авторов связана с тем обстоятельством, что в книге
изложены не только вопросы теории и сведения по нормативным документам, она также
содержит многочисленные примеры практического использования систем кондиционирования
и вентиляции. Безусловно, что эти примеры являются результатом практических разработок
компании ЕВРОКЛИМАТ, характеризуют профессионализм авторов и глубину их знаний.
Различные главы книги не равноценны с точки зрения насыщенности материалом, но вместе
с тем вдумчивый читатель сможет не только самостоятельно разобраться в материале книги,
но, что очень важно, и использовать его как руководство к практическим действиям.
Это издание вполне может стать настольной книгой для широкого круга специалистов:
проектировщиков, архитекторов, научных сотрудников, преподавателей ВУЗов и студентов,
для которых особенно остро ощущается дефицит современных материалов.
Появление таких изданий свидетельствует, что задачи, и идеи АВОК находят практичес-
кое воплощение в трудах ее членов. Хочется надеяться, что такие необходимые издания будут
появляться и впредь.
Президент АВОК,
профессор, член-корреспондент РААСН
ТАБУНЩИКОВ Ю.А.
Данная книга, написанная сотрудниками одной из ведущих компаний России в области
климатехники — ЕВРОКЛИМАТ, является первым обобщающим практическим пособием.
В ней представлен очень нужный материал для проектирования, монтажа и наладки систем
вентиляции и кондиционирования воздуха и их элементов.
Книга, безусловно, будет незаменима для проектных и монтажных организаций и для
персонала центров сервисного обслуживания таких систем. В ней много нового материала, и
поэтому она, несомненно, нужна специалистам, повышающим свою квалификацию в области
вентиляции и кондиционирования.
По существу, это первое издание, объединяющее вопросы теории и практики,
необходимые специалистам в повседневной работе. Хочется надеяться, что это издание –
не последнее, что в следующих изданиях будут учтены рекомендации профессионалов,
которые прочтут эту книгу, а новые виды оборудования будут представлены еще более
широко.
Профессор, д.т.н.,
академик РААСН,
заслуженный деятель Науки и Техники России
БОГОСЛОВСКИЙ В.Н.
Здоровье, работоспособность да и просто са-
мочувствие человека в значительной степе-
ни определяются условиями микроклимата и
воздушной среды в жилых и общественных
помещениях, где он проводит значительную
часть своего времени.
По мере насыщения зданий современны-
ми отопительно-вентиляционными система-
ми, осветительной техникой и разнообразным
электробытовым оборудованием все более
очевидным становится выражение: “Дом – это
машина для жилья”.
Если говорить о физиологическом воздей-
ствии на человека окружающего воздуха, то
следует напомнить, что человек в сутки
потребляет около 3 кг пищи и 15 кг воздуха.
Что это за воздух, какова его свежесть и чис-
тота, душно, жарко или холодно человеку в
помещении, во многом зависит от инженер-
ных систем, специально предназначенных для
обеспечения воздушного комфорта.
Среди таких систем можно выделить:
систему вентиляции, систему отопления (либо
комбинированную отопительно-вентиляци-
онную систему) и систему кондиционирова-
ния воздуха (СКВ). Воздушное отопление,
совмещенное с вентиляцией, создает в поме-
щении вполне удовлетворительный микро-
климат и обеспечивает благоприятные усло-
вия воздушной среды. СКВ представляет собой
систему более высокого порядка (с большими
возможностями). Принципиальное преиму-
щество состоит в том, что, помимо выпол-
нения задач вентиляции и отопления, СКВ по-
зволяет создать благоприятный микроклимат
ЗНАЧЕНИЕ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
(комфортный уровень температур) в летний,
жаркий период года благодаря использова-
нию в своем составе фреоновой холодильной
машины.
Таким образом, подготовка воздуха в СКВ
может включать его охлаждение, нагрев,
увлажнение или осушку, очистку (фильтрацию,
ионизацию и т.п.), причем система позволяет
поддерживать в помещении заданные
кондиции воздуха независимо от уровня и
колебаний метеорологических параметров
наружного (атмосферного) воздуха, а также
переменных поступлений в помещение тепла
и влаги.
Следует отметить, что системы конди-
ционирования по своему назначению под-
разделяются на комфортные и технологи-
ческие.
Комфортные СКВ предназначены для
создания и автоматического поддержания
температуры, относительной влажности, чис-
тоты и скорости движения воздуха, отвечаю-
щих оптимальным санитарно-гигиеническим
требованиям.
Технологические СКВ предназначены для
обеспечения параметров воздуха, в максималь-
ной степени отвечающих требованиям опре-
деленного производственного или техноло-
гического процесса.
Для того чтобы понять, насколько все-
таки жизненно необходимо поддержание в
помещении определенных метеорологических
параметров, рассмотрим более подробно
основные понятия, связанные с комфортным
кондиционированием.
1.1
14
Раздел I
а теплоощущения человека оказывают
влияние в основном следующие четыре фак-
тора: температура и влажность воздуха, ско-
рость его перемещения (подвижность) и тем-
пература ограждающих поверхностей
помещения. При различных комбинациях
этих параметров тепловые ощущения челове-
ка могут оказываться одинаковыми.
Необходимо иметь в виду, что, хотя теп-
лоощущение и определяется перечисленными
параметрами, не любое их сочетание обеспе-
чивает комфортные условия. Каждый из этих
параметров может быть изменен не произ-
вольно, а только в некоторых определенных
пределах, удовлетворяющих условиям ком-
фортных теплоощущений.
Знание допустимых пределов колебаний
температуры, влажности и подвижности воз-
духа позволяет регламентировать применение
тех или иных видов СКВ.
Если человек не ощущает ни холода, ни
перегрева, ни движения воздуха около тела,
метеорологические кондиции окружающей
его воздушной среды (с учетом температуры
поверхности ограждений) считаются в тепло-
вом отношении комфортными.
Иными словами, он чувствует себя ком-
фортно в том случае, когда от него нормаль-
но (без форсирования теплоотдачи) отводит-
ся столько тепла, сколько вырабатывает его
организм, т.е. комфортное теплоощущение
человека зависит от баланса между теплоге-
нерацией и теплопотерями в окружающую
среду. В результате теплогенерации и тепло-
потерь внутренняя температура человеческо-
го тела поддерживается на уровне 36,6– 36,8 °С
и управляется довольно сложным механиз-
мом автоматической терморегуляции
организма: уменьшением или увеличением
потока крови через кожный покров, а также
усиленным или заторможенным обменом ве-
ществ (расходом энергии). Температура кож-
ного покрова человека зависит от парамет-
ров окружающего воздуха и в среднем равна
33 °С.
На рис.1.1 представлены кривые, показы-
вающие изменение температуры кожного
покрова различных участков тела человека.
Как можно заметить, между разными
зонами существуют некоторые отличия тем-
пературных уровней. Традиционно средней
температурой считается температура лба, со-
Рис. 1.1
Изменение
температуры
кожного покрова
различных участков
тела в условиях покоя
в зависимости
от изменения
температуры
окружающей среды
1.2 ТЕПЛОВЫЕ КОМФОРТНЫЕ УСЛОВИЯ
§ 1.2.1 Н
Параметры
теплового
комфорта
15
Значение кондиционирования воздуха
ставляющая примерно 32 оС при температуре
окружающей среды 20—21 °С.
Благодаря автоматической терморегуля-
ции организма человек приспосабливается к
изменению параметров окружающего возду-
ха. Однако эта терморегуляция эффективна
лишь при медленных и малых отклонениях
параметров от нормальных, необходимых для
хорошего самочувствия. При больших и бы-
стрых отклонениях параметров воздушной
среды нарушаются физиологические функ-
ции организма: терморегуляция, обмен
веществ, работа сердечно-сосудистой и не-
рвной системы и т.п. При этом могут на-
блюдаться и серьезные отклонения в орга-
низме человека. Например, у людей, попавших
в условия “перегрева”, повышается темпера-
тура тела, резко снижается работоспособ-
ность, появляется повышенная раздражи-
тельность и т.п.
На диаграмме (рис. 1.2) приведена зависи-
мость производительности труда от измене-
ния температуры окружающей среды. Как
видим из графика, наблюдается резкое паде-
Рис. 1.2
Зависимость
производительности
труда от изменений
температуры
окружающей среды
ние показателей производительности труда
при превышении температуры более 26 °С.
Задача кондиционирования воздуха состо-
ит в поддержании таких параметров воздуш-
ной среды, при которых каждый человек
благодаря своей индивидуальной системе
автоматической терморегуляции организма
чувствовал бы себя комфортно, т.е. не заме-
чал влияния этой среды.
С гигиенической точки зрения наиболее
благоприятный уровень температуры, поддер-
живаемой в жилом помещении, составляет
22 °С, а допустимые колебания от 21 до 23 °С.
Более низкая температура воздуха, например
18 °С, рекомендуемая в нормативных материа-
лах при проектировании отопительных сис-
тем, оценивается как “прохладно” и “холодно”.
При этом следует отметить, что в микро-
климатических условиях, которые принято
считать “нормальными”, обычно до 10% людей
ощущают различную степень дискомфорта.
Это объясняется разными социальными усло-
виями жизни: привычным климатом, одеждой,
питанием, жилищными условиями и пр.
16
Раздел I
Известным исследователем параметров
комфорта и качества воздушной среды Оле
Фангером предложена формула теплового ба-
ланса между человеческим телом и окружаю-
щей средой. В этой формуле принимается за
основу теплообмен человека, находящегося в
покое, в состоянии температурного баланса с
внешней средой. При этом безразлично, како-
ва точно его температура. В этих условиях
вырабатываемое количество тепла равно теп-
лу, отводимому во внешнюю среду, из чего
следует:
M=W+ Q д+ Q к ,
где
М – количество тепла,
вырабатываемого организмом, Вт/кв.м;
W – объем производимой
механической работы, Вт/кв.м;
Qд – общее количество тепла,
выделяемого при дыхании, Вт/кв.м;
Qк – общее количество тепла,
отводимого через кожу, Вт/кв.м.
Количество отводимого от человеческого
тела тепла зависит от нескольких переменных
параметров, и главным образом от следую-
щих:
разницы температур (положительной
или отрицательной) между телом и окружа-
ющей воздушной средой;
потерь (или получения) тепла от окру-
жающих стен;
кожных испарений (охлаждения при
испарении);
явных и скрытых потерь тепла при ды-
хании соответственно за счет теплопроводно-
сти и испарения.
Теплота, выделяемая организмом челове-
ка, передается в окружающую среду через
кожный покров радиационным теплообме-
ном, конвекцией, теплопроводностью (явная
теплота) и испарением (скрытая теплота), а
также путем выдыхания теплого воздуха.
Радиационный теплообмен происходит
между человеком и поверхностями огражде-
ний, его величина и направление зависят от
температуры этих поверхностей. Теплота, пе-
редаваемая конвекцией и теплопроводностью,
зависит от температуры, влажности и скорости
воздуха, вида и теплопроводности одежды.
Испарение влаги с поверхности тела че-
ловека (скрытый теплоотвод) осуществляет-
ся за счет разности парциальных давлений
водяных паров в насыщенном слое у поверх-
ности тела и в воздухе помещения. При этом
расходуется теплота (энергия) организма,
идущая на испарение влаги. Теплоотдача ис-
парением будет всегда тем больше, чем ниже
значение относительной влажности при дан-
ной температуре воздуха в помещении.
Уменьшение относительной влажности при-
водит к увеличению разности парциальных
давлений пара у поверхности тела человека и
в окружающем воздухе и тем самым к увели-
чению испарения.
Комфортные кондиции воздушной среды
могут иметь различные значения и зависят
главным образом от интенсивности труда,
совершаемого человеком, и его одежды.
В зависимости от состояния организма (сон,
отдых, умственная работа, мускульная работа
различной интенсивности) и параметров
окружающей воздушной среды каждый чело-
век в течение часа выделяет 330—1050 кДж
теплоты, 40—415 г влаги и 18—36 л углекис-
лого газа.
При постоянной температуре воздуха и
поверхностей ограждений с ростом физичес-
кой нагрузки на организм человека увеличи-
ваются общие тепловыделения и доля тепло-
ты, отводимой испарением влаги. При не-
изменной нагрузке и повышении температу-
ры окружающей среды уменьшается доля
явного теплоотвода, а теплоотвод испарением
возрастает при практически неизменных
общих тепловыделениях.
§ 1.2.2
Тепловой
баланс
человека
17
Значение кондиционирования воздуха
§ 1.2.3
Пример анализа
теплового
комфорта
В качестве примера рассмотрим, как в
практике зарубежного проектирования сис-
тем кондиционирования дается анализ тепло-
вого комфорта.
Для того чтобы определить количество
тепла, выделяемого организмом человека при
различных видах деятельности, вводится спе-
циальный показатель, получивший название
“Met” (от “метаболизм” — выделение тепла
внут-ри организма). При спокойном (нейт-
ральном) состоянии человека он равняется
величине 58 Вт/м2. В табл. 1.3 приведены
показатели Met при различных видах деятель-
ности.
Они обычно используются при оценке
количества тепла и при оценке условий ком-
фортного состояния. Например, для челове-
ка, работающего в спокойном режиме в офи-
се, этот показатель в среднем равняется 1 Met.
Одежда имеет теплоизоляционный эффект
в отношении передачи тепла во внешнюю сре-
ду. Чтобы иметь возможность это учитывать,
был введен специальный показатель, получив-
ший название “Clo” (сокращение от англ. clothing
— одежда). 1 Clo равен 0,155 м2.К/Вт.
В табл. 1.4 приведены показатели значе-
ния Clo и степени изоляции основных видов
одежды. Летний костюм имеет показатель
0,5 Clo, тогда как зимняя одежда может иметь
от 0,8 до 1,0 Сlo или более в зависимости от
типа материала.
Показатели являются условными и могут
видоизменяться в зависимости от типа мате-
риала и комплекта носимой одежды.
Для анализа соотношения вышеуказан-
ных параметров были разработаны сложные
математические формулы, с помощью кото-
рых можно прогнозировать показатели тем-
пературы и влажности, в большей степени
удовлетворяющие “условиям комфорта”.
Диаграмма, представленная на рис. 1.5, поз-
воляет прогнозировать условия комфорта,
которые могут удовлетворить большинство
людей с процентом недовольных ниже 10%.
На диаграмме учитывается вид выполня-
емой деятельности (вертикальные шкалы) и
изоляционные свойства одежды (горизонталь-
ные шкалы). В поле диаграммы изображены
несколько кривых “оптимальной температу-
ры”, которая соответствует средним показа-
телям температуры между температурой
внешней среды и средней температурой стен
при условии малой скорости движения воз-
духа.
Таблица 1.3
ТИПИЧНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОИЗВОДИМОГО ТЕПЛА, ВЫДЕЛЯЕМОГО ВНУТРИ
ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА (МЕТАБОЛИЗМ) ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
18
Раздел I
Таблица 1.4
ПОКАЗАТЕЛИ ТЕРМОИЗОЛЯЦИИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ОДЕЖДЫ
Рис. 1.5
Диаграмма,
позволяющая
определить
температуру
комфортного
состояния
в зависимости
от одежды
и интенсивности
труда, производимого
людьми
В зависимости от производимой деятель-
ности и характера одежды определяется соот-
ветствующая оптимальная температура и вы-
числяются допустимые пределы колебания
температуры (в большую или меньшую
сторону) относительно установленного пока-
зателя. Например, если люди производят ра-
боту со степенью интенсивности 1,4 Met в зим-
нее время, имея одежду типа 1 Clo, то опти-
мальная температура должна составлять 21 °С
с допустимыми пределами колебания плюс-
минус 2 °С .
Летом в том же помещении и для тех же
людей, имеющих одежду типа 0,5 Clo, требуе-
мая оптимальная температура составляет 24 °С
(плюс-минус 2 °С).
В отношении одежды следует отметить,
что повышение изоляционных свойств на каж-
дые 0,1 Clo компенсируется понижением темпе-
ратуры на 0,6 °С . Скорость движения воздуха
внешней среды может изменяться в опреде-
ленных пределах для нейтрализации возмож-
ного повышения температуры. Допустимые
пределы колебания составляют 0,2—0,8 м/с.
19
Значение кондиционирования воздуха
ПАРАМЕТРЫ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ,
ВЛИЯЮЩИЕ НА КОМФОРТНОЕ СОСТОЯНИЕ ЧЕЛОВЕКА
1.3
сли человек занимается физическим тру-
дом, то он выделяет пот. Тот, кто не выделя-
ет видимого пота, также выделяет влагу
(водяной пар), причем среднее количество
этой влаги составляет около 900 г в сутки.
Около трети этого количества выдыхается
через легкие, остальная часть выделяется ко-
жей. С другой стороны, человеческий организм
требует, чтобы выделяемая влага возмеща-
лась не только впитыванием ее из жидкостей и
пищи, поступающих в желудок, но и при
дыхании через легкие.
Поэтому очень важно, чтобы состояние
воздуха в помещении допускало дальнейшее
насыщение воздуха водяными парами, выде-
ляемыми находящимися в помещении
людьми, которые только при этом условии
могут чувствовать себя хорошо. Окружаю-
щий нас воздух будет поглощать водяной пар
до тех пор, пока не будет достигнуто такое
насыщение, после которого любое дополни-
тельное количество водяного пара начнет
выпадать в виде конденсата: воздух с очень
высоким содержанием водяного пара не мо-
жет поглотить излишнее количество водяно-
го пара, выделяемого человеком. Это вызыва-
ет обильное потение и утомление, так как
дыхание становится все более тяжелым, и
организм, пытаясь компенсировать потерю
влаги, выделяемой при чрезмерном потении,
поглощает все больше и больше жидкости.
Такое состояние воздуха преобладает в жар-
кие летние месяцы.
Влияние влажности воздуха на теплооб-
мен человека зависит от основных парамет-
ров микроклимата: температуры воздуха и
теплового излучения.
Высокая влажность в сочетании с высо-
кой температурой ухудшает теплообмен че-
ловека с окружающей средой, что приводит к
перегреву организма.
Наиболее оптимальной считается относи-
тельная влажность воздуха в диапазоне от 30
до 60%. Верхняя граница влажности состав-
ляет около 70%.
Превышение указанных параметров влаж-
ности воздуха в условиях как высоких, так и
особенно относительно низких температур
крайне нежелательно. При низком влагосодер-
жании воздуха, характерном для холодного
периода, возрастает отдача тепла человеком
за счет интенсивного испарения влаги с
поверхности тела, высыхают поверхности
слизистых оболочек дыхательных путей, что
способствует прониканию болезнетворных
микроорганизмов в органы дыхания, воспри-
имчивости организма к простуде и другим
заболеваниям.
Воздух с очень низким содержанием во-
дяного пара также оказывает неблагоприят-
ное воздействие на кожу человека: она стано-
вится сухой, шероховатой и может раст-
рескиваться от натяжения. Очень сухой воз-
дух обычно бывает зимой в теплых помеще-
ниях. Нижняя граница влажности составляет
около 20%. При более низких значениях влаж-
ности существенно возрастает дискомфорт и
опасность заболевания ринитами и фарин-
гитами у людей, постоянно находящихся в
условиях пониженной влажности воздуха в
помещении.
Для того чтобы избежать вредного влия-
ния чрезмерной влажности или, наоборот,
сухости воздуха, его необходимо осушать в
летние месяцы и увлажнять зимой. Этот дву-
сторонний процесс и является одной из основ-
ных функций системы кондиционирования
воздуха.
§ 1.3.1
Влажность
Е
20
Раздел I
Температура и относительная влажность
воздуха не определяют полностью теплофи-
зическое состояние среды. Немаловажное
значение играет подвижность воздуха.
Отсутствие движения воздуха в помеще-
нии или чрезмерно низкие его значения ассо-
циируются с плохой вентиляцией. Причина
неприятного самочувствия в плохо вентили-
руемом помещении объясняется тем, что при
отсутствии движения воздуха вокруг тела
человека образуется тонкая неподвижная
воздушная оболочка, которая быстро насы-
щается парами воды, принимает его темпе-
ратуру и уменьшает теплоотдачу.
Легкое движение воздуха сдувает обвола-
кивающий человека насыщенный водяными
парами и перегретый слой воздуха.
Если температура окружающей среды
ниже температуры тела человека, то с повы-
шением подвижности воздуха потеря тепла
человеком возрастает. Для сохранения ком-
фортных условий необходимо либо увеличить
относительную влажность воздуха, уменьшив
тем самым испарение, либо увеличить его
температуру.
В то же время чрезмерная подвижность
воздуха, особенно в условиях охлаждения,
вызывает увеличение теплопотерь конвекци-
ей и испарением и способствует быстрому ох-
лаждению организма.
Значение подвижности воздуха выбира-
ется в зависимости от характера деятельнос-
ти человека. Подвижность воздуха, кроме
того, оказывает существенное влияние на
состояние внутренней среды помещения: рас-
пределение температур и влажности по объе-
му помещения, наличие застойных зон и т.д.
Подвижность воздуха зависит от способа
организации воздухообмена, типа воздухо-
распределительного устройства, скорости
выпуска воздуха и его расхода. Влияние под-
вижности воздуха на комфортное состояние
человека необходимо рассматривать в сово-
купности с температурой и влажностью воз-
душной среды помещения.
Рекомендации наиболее известных авто-
ров в отношении минимально необходимой,
максимально допустимой и оптимальной под-
вижности воздуха в помещении представлены
в табл. 1.6. Рекомендации по скорости движе-
ния воздуха даны в зависимости от темпера-
туры воздуха в помещении.
В кондиционируемых помещениях при
высокой температуре воздуха летом суще-
ственное повышение его подвижности недо-
пустимо, так как вызывает ощущение диском-
форта (табл. 1.7).
При температуре воздуха 23-24 °С следует
считать допустимой скорость движения
воздуха до 0,15 м/с.
Еще одним важным компонентом ком-
фортного состояния является динамика из-
менения скорости движения воздуха. Установ-
лено, что люди более чувствительны к изме-
нениям скорости воздушных потоков, чем к
силе самих потоков. Существуют норматив-
§ 1.3.2
Подвижность
Таблица 1.6
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА
В ПОМЕЩЕНИИ ПО ДАННЫМ НЕКОТОРЫХ АВТОРОВ
21
Значение кондиционирования воздуха
ные ограничения изменений скорости воздуш-
ных потоков, при этом вводится термин
“интенсивность турбулентности”. Эта задача
представляется весьма сложной и не до конца
еще проясненной. Описанные комфортные
условия среды должны поддерживаться в
рамках так называемой “занятой зоны”. Эта
зона обычно располагается на расстоянии 0,6 м
от всех стен, дверей и окон в помещении до
высоты 1,8 м от пола.
Воздушный комфорт человека в закры-
том помещении определяется качественной
характеристикой комнатного воздуха, кото-
рая во многом зависит от количества посту-
пающего свежего атмосферного воздуха.
Жалобы на духоту и “нехватку кислоро-
да” нередко отмечаются как в помещениях с
недостаточным естественным воздухообме-
ном, так и в помещениях, уже оснащенных
различными системами вентиляции и конди-
ционирования воздуха. При анализе причин
ощущения несвежести воздуха в закрытых
помещениях, как правило, решается вопрос:
каким должен быть воздухообмен, чтобы был
обеспечен оптимальный газовый состав
воздуха в помещениях?
Рекомендуемый в работах большинства
исследователей объем свежего воздуха, кото-
рый необходимо подавать в помещения, уста-
новлен на основании количества углекислоты,
выделяемой человеком при дыхании в едини-
цу времени. Эта величина зависит от несколь-
ких переменных: температуры воздуха в поме-
щении, возраста человека, его деятельности.
В условиях комфортного кондициониро-
вания, когда газовый состав изменяется глав-
ным образом в результате жизнедеятельности
людей, критерием санитарного состояния
воздуха служит содержание в нем углекислого
газа (СО2). Допустимые значения концентра-
ции СО2 в помещении показаны в табл. 1.8.
В обычных условиях в состоянии покоя
человек поглощает в час около 19 л кислорода
и выделяет около 16 л углекислого газа.
Действие углекислого газа на организм
человека хорошо известно. Он участвует в
регуляции дыхания, кровообращения, газооб-
мена и т.д.
Избыток и недостаток СО2 во вдыхаемом
воздухе одинаково вредно отражаются на со-
стоянии организма. При недостатке СО2, ког-
да его допустимая концентрация КСО2 < 0,03%,
расстраивается работа указанных органов, а
при избытке, когда КСО2 > 1,5%, ощущаются
наркотическое действие, головные боли и т.п.
Установлено, что работоспособность и основ-
ные физиологические функции организма зна-
чительно не изменяются, если во вдыхаемом
воздухе КСО2 = 0,5x1,5%. Комфортной же зоне
соответствуют: КСО2 = 0,04x0,5%.
Процесс освежения внутреннего воздуха
целесообразно осуществлять за счет органи-
§ 1.3.2
Газовый состав
Таблица 1.7
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОЦЕНОК ТЕПЛООЩУЩЕНИЙ В ИССЛЕДОВАНИЯХ KOLLMAR
ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ПОДВИЖНОСТИ ВОЗДУХА
И ТЕМПЕРАТУРЕ В ПОМЕЩЕНИИ 23—24 °С
22
Раздел I
зации регулируемого притока наружного воз-
духа.
Действующими санитарными нормами
регламентируется подача в помещении на
одного человека 20–60 м3/ч свежего (приточ-
ного) воздуха.
Необходимость повышенной кратности
воздухообмена (количества смен воздуха в по-
мещении) отмечается многими исследовате-
лями гигиенических аспектов комфортного
кондиционирования. Так, например, отмеча-
ется, что в помещениях административных
зданий с кондиционированием воздуха ком-
форт обеспечивается при температуре возду-
ха в помещении 24 °С и кратности воздухооб-
мена до 12 смен воздуха в час. При повышении
температуры воздуха до 26 °С оптимальные
условия сохраняются лишь при кратности
воздухообмена, возрастающей до 15 смен в час.
При снижении температуры воздуха до 22 °С
величина воздухообмена должна, соответст-
венно, уменьшаться.
В жилых помещениях при увеличении
объемов подаваемого воздуха с 20 до 60 м3/ч
на человека отмечается улучшение функцио-
нального состояния организма, повышается
работоспособность.
Следовательно, с увеличением количества
поступающего в помещение воздуха на чело-
века и кратности воздухообмена прослежива-
ется достаточно четкое улучшение качества
воздушной среды.
Таблица 1.8
ДОПУСТИМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА (СО2)
В ВОЗДУХЕ ПОМЕЩЕНИЯ
23
Значение кондиционирования воздуха
ребования технологического кондициони-
рования воздуха базируются на производ-
ственной необходимости поддержания опре-
деленных параметров воздушной среды
(температуры, влажности и подвижности
воздуха) при ведении многих технологичес-
ких процессов в различных отраслях про-
мышленности, а также для обеспечения
работоспособности радиоэлектронного обо-
рудования, высокочастотных станков, при-
боров и т.п.
Определенное состояние воздуха является
необходимым, а часто и решающим условием
для осуществления многих, особенно новей-
ших, технологических процессов. Здесь наряду
с пищевой, текстильной, кожевенной, бумаж-
ной промышленностью необходимо выделить
производство электронных приборов, полу-
проводников, телерадиосистем, продукции
точного машиностроения и приборостроения,
промышленное производство искусственных
материалов, волокон и др. Создание в меди-
цинских учреждениях чистой, стерильной воз-
душной среды с заданными температурными
и влажностными условиями является важной
составляющей успешного лечения людей.
Большое значение имеет техника кондицио-
нирования в создании строго заданного тем-
пературно-влажностного режима на объектах
для переработки и хранения сельскохозяй-
ственной продукции, в животноводческих и
культивационных сооружениях. Существенное
значение имеют СКВ и для обеспечения бе-
зотказной работы мощных ЭВМ и теле-
фонных станций, при выполнении исследова-
ний в области биологии, физики, химии, при
работе с радиоактивными веществами, при
хранении измерительных эталонов и работе с
ними. Для сохранности культурных и истори-
ческих ценностей в зданиях и помещениях
также должны поддерживаться определенные
климатические условия, создаваемые СКВ.
Здесь перечислены далеко не все возмож-
ные примеры использования технологическо-
го кондиционирования, но и представленные
производственные отрасли и технологии
убедительно показывают, что значение кон-
диционирования воздуха из года в год возрас-
тает и находит все большее применение в высо-
котехнологичных отраслях.