eng
Содержание
Содержание
Предисловие ............................................................................................................... 8
Предисловие к русскому изданию ........................................................................... 9
От автора .................................................................................................................. 12
Глава 1. Введение ..................................................................................................... 13
Глава 2. Микроклимат в помещении и тепловой комфорт .................................... 15
2.1
Физиологические аспекты......................................................................... 15
2.2.
Комфортность и влияющие факторы ..................................................... 17
2.2.1.
Тепловые параметры....................................................................... 18
2.2.2.
Прочие значимые характеристики ................................................ 22
Глава 3. Физические основы кондиционирования воздуха..................................... 23
3.1.
Параметры состояния влажного воздуха ................................................ 24
3.2.
Принципы построения h,x-диаграммы влажного воздуха Моллье.......... 28
3.3.
Процессы изменения состояния в h,x-диаграмме ................................. 28
3.3.1.
Нагревание ....................................................................................... 28
3.3.2.
Охлаждение ...................................................................................... 29
3.3.3.
Смешивание двух потоков влажного воздуха .............................. 32
3.3.4.
Увлажнение ...................................................................................... 33
Глава 4. Системы вентиляции и кондиционирования воздуха ............................... 36
4.1.
Понятия и символы .................................................................................. 36
4.1.1.
Разновидности воздушных потоков по ДИН 1946, ч.1 .................. 36
4.1.2.
Символы по ДИН 1946, часть 1 (рис. 4.2) ................................... 37
4.2.
Классификация систем кондиционирования воздуха ........................... 46
Глава 5. Общие задачи техники кондиционирования воздуха ............................... 50
Глава 6. Определение необходимых объемных расходов воздуха ......................... 53
6.1.
Объемные расходы наружного воздуха VAU ............................................ 53
6.1.1.
Определение VAU по коэффициенту воздухообмена
(кратности вентиляции) LW........................................................... 54
6.1.2.
Определение VAU по часовой норме свежего воздуха AR ............... 57
6.1.3.
Определение VAU по концентрации вредных веществ
в помещении .................................................................................... 62
6.2.
Объемный расход приточного воздуха VZU ............................................. 63
6.2.1.
Определение VZU для целей вентиляции ...................................... 64
6.2.2.
Определение VZU для отопления помещения ............................... 65
6.2.3.
Определение VZU для охлаждения помещения ............................ 66
Глава 7. Системы естественной вентиляции ........................................................... 69
7.1.
Влияние разности плотностей 69
7.2.
Влияние ветра ............................................................................................ 72
6
Содержание
7.3.
Системы естественной вентиляции ........................................................ 73
7.3.1.
Инфильтрация воздуха через стеновые швы
и проветривание через окна ........................................................... 73
7.3.2.
Вентиляция с использованием вентиляционных шахт ...................... 76
7.3.3.
Крышная вентиляция ..................................................................... 79
Глава 8. Системы принудительной вентиляции ...................................................... 81
8.1.
Принципы расчета .................................................................................... 81
8.1.1.
Объемные расходы воздуха и теплопроизводительность
нагревателя для систем воздушного отопления ........................... 82
8.1.2.
Поперечные сечения воздушных каналов .................................... 89
8.1.3.
Типы давления ................................................................................ 93
8.1.4.
Потери давления в сети каналов ................................................... 96
8.2.
Акустические аспекты ............................................................................ 113
8.2.1.
Определение понятий ................................................................... 116
8.2.2.
Суммирование звуковых волн ..................................................... 117
8.3.
Системы вентиляции с индивидуальными вентиляторами
без функции кондиционирования воздуха ........................................... 120
8.3.1.
Системы вытяжной вентиляции для расположенных
внутри помещений ванных комнат и туалетов .......................... 120
8.3.2.
Вытяжная вентиляция для кухонь ............................................... 131
8.3.3.
Приточная и вытяжная вентиляция с помощью
настенных и оконных вентиляторов ............................................. 134
8.4.
Конструкционные элементы систем вентиляционной техники .................. 135
8.4.1.
Вентиляторы .................................................................................. 135
8.4.2.
Теплообменники ........................................................................... 146
8.4.3.
Воздушные фильтры ..................................................................... 160
8.4.4.
Смесительные камеры .................................................................. 163
8.4.5.
Шумоглушители ............................................................................ 163
8.4.6.
Способы подачи и удаления воздуха .......................................... 167
8.4.7.
Решетки для защиты от атмосферных воздействий ..................... 170
8.4.8.
Запорные приспособления ........................................................... 170
8.4.9.
Воздушные каналы ....................................................................... 170
8.5.
Регенерация тепла в системах кондиционирования воздуха ........................ 173
Глава 9. Противопожарная защита ....................................................................... 183
9.1.
Общие сведения касательно норм и стандартов ................................. 183
9.2.
Строительные материалы [23]................................................................ 185
9.3.
Воздуховоды [23] ..................................................................................... 185
9.4.
Противопожарная защита для вентиляционных систем
жилых помещений [23] ........................................................................... 188
Глава 10. Техническое обслуживание содержание в исправности ....................... 189
Содержание 7
Приложения ............................................................................................................ 191
А.1. Законы, стандарты, нормы .................................................................... 191
А.2. Собрание формул ................................................................................... 192
А.3. Пересчет единиц измерения.................................................................. 194
А.4. h,x-диаграмма влажного воздуха Моллье ............................................. 197
А.5. Диаграмма определения величин удельного сопротивления трения (R)
для каналов из стального листа круглого поперечного сечения ........ 198
А.6. Параметры состояния насыщенного влажного воздуха [17] ....................... 199
А.7. Формуляр для расчета потерь давления ............................................... 200
Перечень используемых формульных знаков и единиц измерения ........................ 200
Буквенно-цифровые обозначения, подстрочники .................................................. 201
Краткий обзор оборудования .................................................................................. 202
Б.1. Вентиляторы Rover ................................................................................. 202
Б.2. Воздухораспределительные устройства Imp Klima ............................. 234
Список литературы ................................................................................................. 238
Литература, добавленная редактором перевода .................................................... 239
Предисловие
Уважаемый читатель, перед Вами шестая книга серии «Библиотека
климатехника», изданная компанией ЕВРОКЛИМАТ. Вот уже 11 лет
ЕВРОКЛИМАТ успешно работает на российском рынке климатического
оборудования и по праву считается компанией № 1 в отрасли.
Сегодня в компании трудится более 600 специалистов, которым ежедневно
приходится решать весьма разнообразные, подчас очень нестандартные,
профессиональные задачи.
В сферу деятельности компании входит полный цикл проектирования
систем вентиляции и кондиционирования воздуха на базе современного
климатического оборудования известных зарубежных и отечественных
производителей, организация прямых контрактных поставок
оборудования на московские и региональные объекты, проведение монтажных
и пуско-наладочных работ, обеспечение гарантийного и сервисного
обслуживания установленного оборудования.
Сотни московских и региональных партнеров сотрудничают с компанией
ЕВРОКЛИМАТ на территории России и стран СНГ. В совместной
работе нами накоплен огромный практический опыт, но законы
рынка, развитие отрасли и применение новых технологий требуют постоянного
повышения квалификации.
В этой связи, вот уже более 5-ти лет компания ЕВРОКЛИМАТ издает
уникальную серию книг «Библиотека климатехника», где публикует
работы как отечественных, так и зарубежных авторов.
Сегодня компания ЕВРОКЛИМАТ предлагает Вашему вниманию
книгу «Системы вентиляции». Это новое информационно-справочное
руководство содержит основополагающие сведения о процессах вентиляции
и кондиционирования воздуха в помещениях различного типа и
включает в себя требования и нормативы, принятые в стандартах Европейского
сообщества.
Надеюсь, что книгу по достоинству оценят не только нынешние специалисты-
проектировщики, но и будущие профессионалы отрасли – студенты
и аспиранты специализированных учебных заведений.
С уважением,
Г.Ю. Горовой,
Генеральный директор
компании ЕВРОКЛИМАТ
Предисловие к русскому изданию
В книге немецкого специалиста доцента Аннете Беккер представлено
учебное пособие для лиц, обучающихся в учебных заведениях для подготовки
и сдачи квалификационного экзамена на звание мастера или
техника по профессии «Монтажник и строитель отопительных систем»,
введенной в Федеративной Республике Германия с 1 апреля 1998 г.
Последнее нововведение в специализации строительных квалификаций
вызвано большим спросом на таких специалистов в связи со
значительным объемом строительства инженерных систем отопления,
вентиляции и кондиционирования воздуха в современных зданиях, их
значимостью в общих затратах при строительстве зданий, возросшими
требованиями к комфорту в обитаемой среде помещений. Цель появления
этой книги, создаваемой при поддержке Центрального объединения
специалистов SHK (сантехника, отопление, кондиционирование
воздуха) и издательства Vogel, заключалась в том, чтобы не только дать
хорошее пособие для подготовки специалистов, но и создать информационно-
справочное руководство для практической работы. Книга содержит
весь комплекс сведений, требований и нормативов, принятых в
Стандартах европейского сообщества и ФРГ, необходимых для работ
по расчету и подбору основного оборудования систем вентиляции, выбора
оптимальных схем организации воздухообмена и помогающих также
при реализации монтажа и наладке систем.
Отечественные учебники и пособия для вузов и техникумов содержат
обширный российский опыт и научные достижения по реализации
систем вентиляции, методам их расчета и проектирования. Однако в
связи с широким внедрением при строительстве в Российской Федерации
зарубежного оборудования вентиляционной техники, изготавливаемого
в европейских странах, и принятием в эксплуатацию вентиляционных
систем, запроектированных по европейским стандартам, могут
быть полезны сведения и данные по расчету, выбору и применению
оборудования, приведенные в книге компактно, в табличной форме и с
иллюстрациями. Также полезен опыт построения книги такого уровня,
ее комплектность, так как для рассматриваемой специализации издательство
Vogel предлагает целый ряд такого рода пособий (по автоматике,
по системам кондиционирования, сантехнике и т.д.).
В книге представлены физиолого-гигиенические основы создания
в воздушной среде вентилируемых и кондиционируемых помещений
комфортных параметров микроклимата для людей, в них находящихся;
нормативные значения параметров воздухообмена в
помещениях; физические основы процессов вентиляции и кондиционирования
воздуха; классификация систем вентиляции и кондиционирования
воздуха. Приведены символы и графические обозначения
элементов, узлов и устройств, входящих в системы по европейским
нормам и стандартам DIN, VDI. Рассмотрены схемные решения вентиляционных
систем, способы расчета и подбора их основных конструктивных
агрегатов и устройств, элементов и узлов самой сети
воздухораспределения, подбора воздушных фильтров, вентиляторов,
устройств регенерации тепла, теплообменников-нагревателей и охладителей
и других элементов и узлов; уделено внимание конструктивным
мерам по уменьшению уровня шума в системах; приведены
противопожарные требования, предъявляемые к системам и материалам,
и основные рекомендации по их осуществлению и противопожарной
защите при эксплуатации на основе опыта немецких фирм и
Стандартов ФРГ. Большое внимание уделено построению современных
систем вентиляции жилых домов. Краткое, комплексное представление
основных сведений, нормативов и практичных, расчетнопроектных
решений по системам вентиляции делает настоящую книгу
прекрасным справочником для специалистов не только на уровне
мастера или техника.
Отметим, что при использовании данного справочного пособия читатель
встретится с другими обозначениями и терминами, чем принятые
в отечественной практике.
Так, например, в книге весь практический материал в примерах расчета
процессов обработки воздуха приводится на основе h,x-диаграммы
Моллье, которая в отечественных пособиях известна как i,d-диаграмма
Рамзина. Здесь h = i есть энтальпия, или теплосодержание воздуха,
x = d – влагосодержание воздуха. Кроме того, отметим,что символы и
графические обозначения агрегатов и элементов систем вентиляции и
кондиционирования, принятые в стандартах DIN 1946, не приняты в
Российской Федерации, что вызовет определенную реакцию у читателя
и приведет к необходимости с ними познакомиться. Заметим, что отечественные
стандарты ГОСТ 21.602.2003 и ГОСТ 2.785.70 не столь полны,
как это имеет место в DIN1946.
В связи с ожидающимся вступлением Российской Федерации во ВТО
будут осуществляться мероприятия по унификации технических обозначений
при сопровождении торговых операций и проведении различных
услуг, в том числе и осуществлении проектов, на повестке дня
будут стоять задачи сближения терминологии, обозначений и символики.
Поэтому весьма полезно ознакомиться с теми стандартными требованиями
и обозначениями, которые представлены в книге и которые
действуют в Европейском Сообществе.
Эта книга может быть использована в качестве учебного пособия
для студентов среднего профессионального образования, обучающихся
по специальностям:
1006 «Теплоснабжение и теплотехническое оборудование»;
2902 «Строительство и эксплуатация зданий и инженерных сооружений
»;
2913 «Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных
и гражданских зданий»;
«Санитарно-технические устройства, теплогазоснабжение и вентиляция
зданий».
Книга может быть полезна и как информативно-справочное руководство
студентам вузов по специальностям: 2907 «Теплогазоснабжение
и вентиляция»; 653500, 550100 «Строительство»; 550900, 650800 «Теплоэнергетика
».Резников А.А.
От автора
Настоящая книга адресована прежде всего будущим мастерам и техникам
в сфере создания систем отопления, вентиляции и кондиционирования
воздуха. В ходе зарождения новых рабочих специальностей она
сможет стать также своеобразным связующим звеном для профессий,
перешагнувших свои традиционные границы.
Здесь содержится основополагающая информация касательно специальной
отрасли – вентиляционных систем. Цель ее – дать в руки
будущему специалисту средство для определения важнейших теоретических
связей между отдельными параметрами системы и показать возможности
их практического применения.
Данное издание отличается компактным изложением материала и
для большей наглядности снабжено многочисленными иллюстрациями.
Работу с книгой облегчает также наличие целесообразно подобранной
информации в табличной форме. В определенных местах приводятся
теоретические выкладки, дополненные конкретными примерами.
Даются и ссылки на текущие законодательные нормы и стандарты ФРГ.
В композиции книги делается упор на основные физические законы
применительно к влажному воздуху, а также на принципы определения
параметров вентиляционных систем и систем кондиционирования воздуха,
которые должны рассматриваться в качестве исходных характеристик
при возведении оптимальных во всех отношениях энергосберегающих
строительных объектов.
Прежде чем перейти к рассмотрению собственно оборудования, предлагается
обсудить некоторые связанные с ним базовые аспекты. Так,
описываются системы, работающие по принципу приточной и вытяжной
вентиляции, а также разные исполнения систем воздушного отопления.
При этом обязательно указываются возможные способы регенерации
тепла в целях экономии энергии. Системы, способные
осуществлять кондиционирование воздуха не только в отдельных помещениях,
но и во всем здании, подробно рассматриваются в специальном
издании «Системы кондиционирования воздуха».
Настоящая книга задумана как справочник и своего рода путеводитель
для специальных учебных заведений и может рассматриваться в
качестве введения в столь перспективную отрасль, каковой представляется
вентиляционная техника, что, безусловно, будет способствовать
установлению необходимых связей между теорией и практикой.
Маркклееберг,
Анетте Беккер
Беккер
ГЛАВА 1
ВВЕДЕНИЕ
Требование максимальной экономии энергии официально закреплено
в Постановлении по тепловой защите зданий, разработанном на основе
действующего Закона об экономии энергии, а также в известном Федеральном
законе о воздушных выбросах. С учетом этого требования должны
проектироваться и создаваться все системы инженерного оборудования
зданий. На фоне повышенного внимания к теплоизоляции
возводимых объектов все большее значение приобретает техника вентиляции
и кондиционирования воздуха, прежде всего во вновь строящихся
зданиях. Эти системы обязаны в полной мере соответствовать
уровню техники.
В то время как обычные отопительные установки обусловливают
лишь тепловой режим здания, системы кондиционирования воздуха способны
выполнять более широкие специальные задачи по качеству воздуха
помещений, оказывая влияние не только на его температуру, но
также на влажность и чистоту. Тем самым, безусловно, вносится существенный
вклад в дело сохранения здоровья и работоспособности человека,
причем одновременно достигается и другой положительный эффект,
а именно решается проблема защиты зданий от скоплений влаги
в стенных конструкциях и на самих стенах и заметно повышается звукоизоляция
строений.
По соображениям гигиены и с учетом ряда физических аспектов из
области строительного дела необходимо в обязательном порядке отводить
из помещений воздух, пропитанный влагой и содержащий вредные
вещества и запахи.
Решение технических проблем вентиляции
Для решения связанных с вентиляцией технических проблем существует
– как и во всех прочих сферах – множество разных возможностей.
При этом, выбирая ту или иную установку, приходится учитывать
особые граничные условия, относящиеся к данному зданию или
помещению, ибо только решение применительно к конкретной проблеме
даст искомый результат – экономичный, экологически чистый,
энергосберегающий способ строительства. Поэтому все инженерные
коммуникации, системы оборудования зданий, и техника
кондиционирования воздуха в частности, непременно должны рассматриваться
в тесной связи с архитектурно-строительными решениями
строящегося объекта.
Стадия проектных работ
Требование относительно получения максимально возможной экономии
энергии предполагает, что последние достижения науки в этой
области будут непременно учитываться уже на стадии проектирования
соответствующего оборудования. В смысле вентиляционной техники это
касается, в частности, систем контролируемой вентиляции помещений
и, следовательно, возможного использования устройств регенерации
тепла, планируемых при возведении новых сооружений и капитальном
ремонте старых зданий.
ГЛАВА 2
МИКРОКЛИМАТ
ВПОМЕЩЕНИИ
ИТЕПЛОВОЙКОМФОРТ
Задачей вентиляционной техники и систем кондиционирования воздуха
является забота о хорошем самочувствии человека в закрытых помещениях,
что несомненно способствует сохранению его здоровья и высокой
работоспособности на длительное время.
Под микроклиматом понимается в данном случае постоянное поддержание
определенного состояния воздуха в помещении, характеризуемого,
например, его температурой, влажностью и чистотой.
В целях получения в помещении воздуха требуемого качества необходимо
иметь четкое представление о влиянии процесса кондиционирования
на здоровье человека и, не в последнюю очередь, о взаимодействии
человека с окружающей средой.
2.1.Физиологические аспекты
Для безупречного функционирования внутренних органов человека его
тело всегда должно иметь температуру порядка 37°С.
Тепловое равновесие тела
Поскольку обмен веществ в человеческом организме сопровождается
постоянным выделением тепла, человек вынужден – в целях поддержания
требуемой температуры своего тела – непрерывно отводить это тепло
во внешнюю среду (окружающий воздух). Тепловое взаимодействие человека
с окружающей его средой именуют тепловым, или температурным,
равновесием тела.
При этом особое значение придается осуществляемому через поверхность
тела способу физического регулирования температуры, или наружной
теплоотдаче. Приведенный далее обзор показывает, каким образом
человеку удается отдавать свое тепло в окружающую среду.
Способы достижения теплового равновесия
между человеком и окружающей средой
Общая теплоотдача Qобщ = Qс.в + Qп
Какое количество тепловой энергии Qс.в (явной) и, соответственно,
Qп (скрытой) может быть отдано, зависит преимущественно от температуры
окружающего воздуха ϑ
i в помещении и степени активности
(физической нагрузки человека) (см. табл. 2.1).
1 В общем случае влажный воздух, окружающий человека, в системах вентиляции
используется при атмосферном или близком к нему давлении, что позволяет
с достаточной точностью рассматривать его как смесь идеальных газов, состоящую
из сухого воздуха (с.в) и водяных паров (п). – Прим. ред.
отс_тствие
а тивной
физичес ой
деятельности
среднетяжелая
работа
Температ_ра_возд_ха оС 18 20 22 23 24 25 26
Q_с.в
_(явное_тепло) Вт 100 95 90 85 75 75 70
Q_п_(с рытоетепло) Вт 25 25 30 35 40 40 45
Q
общ_(общая_теплоотдача) Вт 125 120 120 120 115 115 115
Отвод_водяно о_пара_m
D /час 35 35 40 50 60 60 65
Q
общ(общая_теплоотдача) Вт 270 270 270 270 270 270 270
Q_с.в_(явное_тепло) Вт 155 140 120 115 110 105 95
Таблица 2.1. Зависимость отдачи человеком тепла и водяного пара от
температуры окружающей среды [5]
Чем ниже становится температура окружающей среды (зимой), тем
выше будет явная (ощутимая) теплоотдача тела. Человек, безусловно,
замерз бы, если бы соответствующей одеждой не защищал себя от чрезмерной
потери тепла.
Испарение
– например, воды с поверхности
кожи
Дыхание
– например, при выдохе
водяного пара1
+ скрытое (тепло водяного
пара) Q п
Конвекция
– например, путем отвода тепла с
поверхности тела
в окружающий воздух1
Теплопроводность
– например, через одежду
Тепловое излучение
– например, с поверхности тела на
окружающие поверхности
= явное (ощутимое) тепло сухой части
влажного воздуха Q
с.в
При высоких температурах воздуха (летом) неизбежно возрастает
скрытая (влажная) теплоотдача, так что общее количество отводимого
через поверхность тела тепла остается примерно одинаковым.
При тяжелой физической работе человека многократно возрастает
его теплоотдача в окружающую среду (см. табл. 2.2). Именно поэтому
в рабочих помещениях с высокой затратой физической энергии
температура может быть ниже, чем, например, в залах ожидания,
приемных и проч.
Таблица 2.2. Зависимость теплоотдачи от активности человека [5]
Вид_деятельности Степень_а тивности Общая_теплоотдача
по_ДИН_1946,_ч._2 Q
_общ_≈_Вт
Состояние_по оя I 80
Сидя,_в_расслабленном_состоянии 100
Стоя,_в_расслабленном_состоянии 125
Ле ая_работа_сидя_(в_ анцелярии,_дома,
в_ш оле,_в_лаборатории) 125
ле ая_работа_стоя_(__чертежной_дос и, 145
ходьба_по_ма азинам,_несложное_производство) II 170
_меренная_физичес ая_на р_з а_(работа_по_дом_, III 200
езда_на_машине)
Тяжелая_физичес ая_работа IV 300
(большая_механичес ая_на р_з а)
2.2._Комфортность
и_влияющие_фа_торы
Комфортность
Область внешних, поддающихся измерению параметров состояния
воздуха, таких как его температура, влажность и скорость движения,
при которых человек чувствует себя особенно хорошо, называют
зоной комфортности. И все же точно обозначить этот диапазон
во всех подробностях на основе этих параметров невозможно, поскольку,
кроме прочего, необходимо принимать во внимание и достаточно
большое число других факторов, например качество одежды,
состояние здоровья, возраст человека, температуру ограждающих
помещение поверхностей, уровень шума, наличие запахов и загрязняющих
воздух примесей (рис. 2.1).
2.2.1. Тепловые параметры
Температура воздуха помещения ϑ
i
Как уже упоминалось, температура воздуха в помещении играет решающую
роль в деле общей отдачи тепла человека окружающей среде.
На рис. 2.2 представлены соответствующие температурные данные,
а именно в виде среднего значения, т.е. не на уровне абсолютных
величин.
Зимой по причине использования более теплой одежды величина ϑ
i
может устанавливаться ниже, чем летом. Этот факт находит свое отражение
и в выборе стандартной (внутренней) температуры помещения в
связи с определением норм расхода тепла согласно ДИН 4701.
Рис. 2.2. Диапазон допустимых температур воздуха помещения по ДИН
1946, ч. 2, в зависимости от наружной температуры ϑa:
– степени активности I и II,
– одежда из разряда легкой до среднетеплой. Температура воздуха помещения
Температура наружного воздуха
тепловые параметры
состояния воздуха
прочие влияющие факторы
- температура воздуха
в помещении
- влажность воздуха
- скорость движения воздуха
- температура поверхностей,
ограждающих помещение
- чистота воздуха
- шумы
- освещение
- запахи
- вид деятельности
- одежда и др.
комфортность
микроклимата
помещения
Рис. 2.1. Факторы, влияющие на комфортность помещения.
2.2. Комфортность и влияющие факторы 19
Температура воздуха помещения
как функция деятельности человека
Также и при тяжелой физической работе температура воздуха в помещении
должна быть соответственно ниже. В зависимости от вида деятельности
человека она может составлять от 10 до 18°С.
Влажность воздуха помещения
Рекомендуемая относительная влажность ϕϕi
Часть своего тепла в виде теплоты парообразования Qп (скрытое тепло)
люди всегда отдают в окружающую атмосферу. Но это также означает,
что находящийся в помещении воздух должен обладать поглощающей
способностью по отношению к выделяемому человеком водяному
пару. С учетом вышесказанного рекомендуемая относительная влажность
воздуха ϕ
i (ориентировочное значение) должна быть в диапазоне
от 40 до 60% (рис. 2.3).
Рис. 2.3. Зона комфортности на уровне относительной влажности [12].
Относительная влажность окружающего воздуха ϕ
i в % Температура окружающей среды ϑi
в °С
дискомфорт: слишком влажно
комфортно
пока еще комфортно
дискомфорт: слишком сухо
20 Глава 2. Микроклимат в помещении и тепловой комфорт
Итак, влажность воздуха в помещении обусловливается не только
самим человеком и его жизнедеятельностью. В жилищах могут быть и
иные источники влаги, например водяной пар, проникающий из ванной
и кухни (см. табл. 2.3).
Таблица 2.3. Влагоотдача в жилых помещениях [3]
Скорость движения воздуха v
Уважаемый читатель, перед Вами шестая книга серии «Библиотека
климатехника», изданная компанией ЕВРОКЛИМАТ. Вот уже 11 лет
ЕВРОКЛИМАТ успешно работает на российском рынке климатического
оборудования и по праву считается компанией № 1 в отрасли.
Сегодня в компании трудится более 600 специалистов, которым ежедневно
приходится решать весьма разнообразные, подчас очень нестандартные,
профессиональные задачи.
В сферу деятельности компании входит полный цикл проектирования
систем вентиляции и кондиционирования воздуха на базе современного
климатического оборудования известных зарубежных и отечественных
производителей, организация прямых контрактных поставок
оборудования на московские и региональные объекты, проведение монтажных
и пуско-наладочных работ, обеспечение гарантийного и сервисного
обслуживания установленного оборудования.
Сотни московских и региональных партнеров сотрудничают с компанией
ЕВРОКЛИМАТ на территории России и стран СНГ. В совместной
работе нами накоплен огромный практический опыт, но законы
рынка, развитие отрасли и применение новых технологий требуют постоянного
повышения квалификации.
В этой связи, вот уже более 5-ти лет компания ЕВРОКЛИМАТ издает
уникальную серию книг «Библиотека климатехника», где публикует
работы как отечественных, так и зарубежных авторов.
Сегодня компания ЕВРОКЛИМАТ предлагает Вашему вниманию
книгу «Системы вентиляции». Это новое информационно-справочное
руководство содержит основополагающие сведения о процессах вентиляции
и кондиционирования воздуха в помещениях различного типа и
включает в себя требования и нормативы, принятые в стандартах Европейского
сообщества.
Надеюсь, что книгу по достоинству оценят не только нынешние специалисты-
проектировщики, но и будущие профессионалы отрасли – студенты
и аспиранты специализированных учебных заведений.
С уважением,
Г.Ю. Горовой,
Генеральный директор
компании ЕВРОКЛИМАТ
Предисловие к русскому изданию
В книге немецкого специалиста доцента Аннете Беккер представлено
учебное пособие для лиц, обучающихся в учебных заведениях для подготовки
и сдачи квалификационного экзамена на звание мастера или
техника по профессии «Монтажник и строитель отопительных систем»,
введенной в Федеративной Республике Германия с 1 апреля 1998 г.
Последнее нововведение в специализации строительных квалификаций
вызвано большим спросом на таких специалистов в связи со
значительным объемом строительства инженерных систем отопления,
вентиляции и кондиционирования воздуха в современных зданиях, их
значимостью в общих затратах при строительстве зданий, возросшими
требованиями к комфорту в обитаемой среде помещений. Цель появления
этой книги, создаваемой при поддержке Центрального объединения
специалистов SHK (сантехника, отопление, кондиционирование
воздуха) и издательства Vogel, заключалась в том, чтобы не только дать
хорошее пособие для подготовки специалистов, но и создать информационно-
справочное руководство для практической работы. Книга содержит
весь комплекс сведений, требований и нормативов, принятых в
Стандартах европейского сообщества и ФРГ, необходимых для работ
по расчету и подбору основного оборудования систем вентиляции, выбора
оптимальных схем организации воздухообмена и помогающих также
при реализации монтажа и наладке систем.
Отечественные учебники и пособия для вузов и техникумов содержат
обширный российский опыт и научные достижения по реализации
систем вентиляции, методам их расчета и проектирования. Однако в
связи с широким внедрением при строительстве в Российской Федерации
зарубежного оборудования вентиляционной техники, изготавливаемого
в европейских странах, и принятием в эксплуатацию вентиляционных
систем, запроектированных по европейским стандартам, могут
быть полезны сведения и данные по расчету, выбору и применению
оборудования, приведенные в книге компактно, в табличной форме и с
иллюстрациями. Также полезен опыт построения книги такого уровня,
ее комплектность, так как для рассматриваемой специализации издательство
Vogel предлагает целый ряд такого рода пособий (по автоматике,
по системам кондиционирования, сантехнике и т.д.).
В книге представлены физиолого-гигиенические основы создания
в воздушной среде вентилируемых и кондиционируемых помещений
комфортных параметров микроклимата для людей, в них находящихся;
нормативные значения параметров воздухообмена в
помещениях; физические основы процессов вентиляции и кондиционирования
воздуха; классификация систем вентиляции и кондиционирования
воздуха. Приведены символы и графические обозначения
элементов, узлов и устройств, входящих в системы по европейским
нормам и стандартам DIN, VDI. Рассмотрены схемные решения вентиляционных
систем, способы расчета и подбора их основных конструктивных
агрегатов и устройств, элементов и узлов самой сети
воздухораспределения, подбора воздушных фильтров, вентиляторов,
устройств регенерации тепла, теплообменников-нагревателей и охладителей
и других элементов и узлов; уделено внимание конструктивным
мерам по уменьшению уровня шума в системах; приведены
противопожарные требования, предъявляемые к системам и материалам,
и основные рекомендации по их осуществлению и противопожарной
защите при эксплуатации на основе опыта немецких фирм и
Стандартов ФРГ. Большое внимание уделено построению современных
систем вентиляции жилых домов. Краткое, комплексное представление
основных сведений, нормативов и практичных, расчетнопроектных
решений по системам вентиляции делает настоящую книгу
прекрасным справочником для специалистов не только на уровне
мастера или техника.
Отметим, что при использовании данного справочного пособия читатель
встретится с другими обозначениями и терминами, чем принятые
в отечественной практике.
Так, например, в книге весь практический материал в примерах расчета
процессов обработки воздуха приводится на основе h,x-диаграммы
Моллье, которая в отечественных пособиях известна как i,d-диаграмма
Рамзина. Здесь h = i есть энтальпия, или теплосодержание воздуха,
x = d – влагосодержание воздуха. Кроме того, отметим,что символы и
графические обозначения агрегатов и элементов систем вентиляции и
кондиционирования, принятые в стандартах DIN 1946, не приняты в
Российской Федерации, что вызовет определенную реакцию у читателя
и приведет к необходимости с ними познакомиться. Заметим, что отечественные
стандарты ГОСТ 21.602.2003 и ГОСТ 2.785.70 не столь полны,
как это имеет место в DIN1946.
В связи с ожидающимся вступлением Российской Федерации во ВТО
будут осуществляться мероприятия по унификации технических обозначений
при сопровождении торговых операций и проведении различных
услуг, в том числе и осуществлении проектов, на повестке дня
будут стоять задачи сближения терминологии, обозначений и символики.
Поэтому весьма полезно ознакомиться с теми стандартными требованиями
и обозначениями, которые представлены в книге и которые
действуют в Европейском Сообществе.
Эта книга может быть использована в качестве учебного пособия
для студентов среднего профессионального образования, обучающихся
по специальностям:
1006 «Теплоснабжение и теплотехническое оборудование»;
2902 «Строительство и эксплуатация зданий и инженерных сооружений
»;
2913 «Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных
и гражданских зданий»;
«Санитарно-технические устройства, теплогазоснабжение и вентиляция
зданий».
Книга может быть полезна и как информативно-справочное руководство
студентам вузов по специальностям: 2907 «Теплогазоснабжение
и вентиляция»; 653500, 550100 «Строительство»; 550900, 650800 «Теплоэнергетика
».Резников А.А.
От автора
Настоящая книга адресована прежде всего будущим мастерам и техникам
в сфере создания систем отопления, вентиляции и кондиционирования
воздуха. В ходе зарождения новых рабочих специальностей она
сможет стать также своеобразным связующим звеном для профессий,
перешагнувших свои традиционные границы.
Здесь содержится основополагающая информация касательно специальной
отрасли – вентиляционных систем. Цель ее – дать в руки
будущему специалисту средство для определения важнейших теоретических
связей между отдельными параметрами системы и показать возможности
их практического применения.
Данное издание отличается компактным изложением материала и
для большей наглядности снабжено многочисленными иллюстрациями.
Работу с книгой облегчает также наличие целесообразно подобранной
информации в табличной форме. В определенных местах приводятся
теоретические выкладки, дополненные конкретными примерами.
Даются и ссылки на текущие законодательные нормы и стандарты ФРГ.
В композиции книги делается упор на основные физические законы
применительно к влажному воздуху, а также на принципы определения
параметров вентиляционных систем и систем кондиционирования воздуха,
которые должны рассматриваться в качестве исходных характеристик
при возведении оптимальных во всех отношениях энергосберегающих
строительных объектов.
Прежде чем перейти к рассмотрению собственно оборудования, предлагается
обсудить некоторые связанные с ним базовые аспекты. Так,
описываются системы, работающие по принципу приточной и вытяжной
вентиляции, а также разные исполнения систем воздушного отопления.
При этом обязательно указываются возможные способы регенерации
тепла в целях экономии энергии. Системы, способные
осуществлять кондиционирование воздуха не только в отдельных помещениях,
но и во всем здании, подробно рассматриваются в специальном
издании «Системы кондиционирования воздуха».
Настоящая книга задумана как справочник и своего рода путеводитель
для специальных учебных заведений и может рассматриваться в
качестве введения в столь перспективную отрасль, каковой представляется
вентиляционная техника, что, безусловно, будет способствовать
установлению необходимых связей между теорией и практикой.
Маркклееберг,
Анетте Беккер
Беккер
ГЛАВА 1
ВВЕДЕНИЕ
Требование максимальной экономии энергии официально закреплено
в Постановлении по тепловой защите зданий, разработанном на основе
действующего Закона об экономии энергии, а также в известном Федеральном
законе о воздушных выбросах. С учетом этого требования должны
проектироваться и создаваться все системы инженерного оборудования
зданий. На фоне повышенного внимания к теплоизоляции
возводимых объектов все большее значение приобретает техника вентиляции
и кондиционирования воздуха, прежде всего во вновь строящихся
зданиях. Эти системы обязаны в полной мере соответствовать
уровню техники.
В то время как обычные отопительные установки обусловливают
лишь тепловой режим здания, системы кондиционирования воздуха способны
выполнять более широкие специальные задачи по качеству воздуха
помещений, оказывая влияние не только на его температуру, но
также на влажность и чистоту. Тем самым, безусловно, вносится существенный
вклад в дело сохранения здоровья и работоспособности человека,
причем одновременно достигается и другой положительный эффект,
а именно решается проблема защиты зданий от скоплений влаги
в стенных конструкциях и на самих стенах и заметно повышается звукоизоляция
строений.
По соображениям гигиены и с учетом ряда физических аспектов из
области строительного дела необходимо в обязательном порядке отводить
из помещений воздух, пропитанный влагой и содержащий вредные
вещества и запахи.
Решение технических проблем вентиляции
Для решения связанных с вентиляцией технических проблем существует
– как и во всех прочих сферах – множество разных возможностей.
При этом, выбирая ту или иную установку, приходится учитывать
особые граничные условия, относящиеся к данному зданию или
помещению, ибо только решение применительно к конкретной проблеме
даст искомый результат – экономичный, экологически чистый,
энергосберегающий способ строительства. Поэтому все инженерные
коммуникации, системы оборудования зданий, и техника
кондиционирования воздуха в частности, непременно должны рассматриваться
в тесной связи с архитектурно-строительными решениями
строящегося объекта.
Стадия проектных работ
Требование относительно получения максимально возможной экономии
энергии предполагает, что последние достижения науки в этой
области будут непременно учитываться уже на стадии проектирования
соответствующего оборудования. В смысле вентиляционной техники это
касается, в частности, систем контролируемой вентиляции помещений
и, следовательно, возможного использования устройств регенерации
тепла, планируемых при возведении новых сооружений и капитальном
ремонте старых зданий.
ГЛАВА 2
МИКРОКЛИМАТ
ВПОМЕЩЕНИИ
ИТЕПЛОВОЙКОМФОРТ
Задачей вентиляционной техники и систем кондиционирования воздуха
является забота о хорошем самочувствии человека в закрытых помещениях,
что несомненно способствует сохранению его здоровья и высокой
работоспособности на длительное время.
Под микроклиматом понимается в данном случае постоянное поддержание
определенного состояния воздуха в помещении, характеризуемого,
например, его температурой, влажностью и чистотой.
В целях получения в помещении воздуха требуемого качества необходимо
иметь четкое представление о влиянии процесса кондиционирования
на здоровье человека и, не в последнюю очередь, о взаимодействии
человека с окружающей средой.
2.1.Физиологические аспекты
Для безупречного функционирования внутренних органов человека его
тело всегда должно иметь температуру порядка 37°С.
Тепловое равновесие тела
Поскольку обмен веществ в человеческом организме сопровождается
постоянным выделением тепла, человек вынужден – в целях поддержания
требуемой температуры своего тела – непрерывно отводить это тепло
во внешнюю среду (окружающий воздух). Тепловое взаимодействие человека
с окружающей его средой именуют тепловым, или температурным,
равновесием тела.
При этом особое значение придается осуществляемому через поверхность
тела способу физического регулирования температуры, или наружной
теплоотдаче. Приведенный далее обзор показывает, каким образом
человеку удается отдавать свое тепло в окружающую среду.
Способы достижения теплового равновесия
между человеком и окружающей средой
Общая теплоотдача Qобщ = Qс.в + Qп
Какое количество тепловой энергии Qс.в (явной) и, соответственно,
Qп (скрытой) может быть отдано, зависит преимущественно от температуры
окружающего воздуха ϑ
i в помещении и степени активности
(физической нагрузки человека) (см. табл. 2.1).
1 В общем случае влажный воздух, окружающий человека, в системах вентиляции
используется при атмосферном или близком к нему давлении, что позволяет
с достаточной точностью рассматривать его как смесь идеальных газов, состоящую
из сухого воздуха (с.в) и водяных паров (п). – Прим. ред.
отс_тствие
а тивной
физичес ой
деятельности
среднетяжелая
работа
Температ_ра_возд_ха оС 18 20 22 23 24 25 26
Q_с.в
_(явное_тепло) Вт 100 95 90 85 75 75 70
Q_п_(с рытоетепло) Вт 25 25 30 35 40 40 45
Q
общ_(общая_теплоотдача) Вт 125 120 120 120 115 115 115
Отвод_водяно о_пара_m
D /час 35 35 40 50 60 60 65
Q
общ(общая_теплоотдача) Вт 270 270 270 270 270 270 270
Q_с.в_(явное_тепло) Вт 155 140 120 115 110 105 95
Таблица 2.1. Зависимость отдачи человеком тепла и водяного пара от
температуры окружающей среды [5]
Чем ниже становится температура окружающей среды (зимой), тем
выше будет явная (ощутимая) теплоотдача тела. Человек, безусловно,
замерз бы, если бы соответствующей одеждой не защищал себя от чрезмерной
потери тепла.
Испарение
– например, воды с поверхности
кожи
Дыхание
– например, при выдохе
водяного пара1
+ скрытое (тепло водяного
пара) Q п
Конвекция
– например, путем отвода тепла с
поверхности тела
в окружающий воздух1
Теплопроводность
– например, через одежду
Тепловое излучение
– например, с поверхности тела на
окружающие поверхности
= явное (ощутимое) тепло сухой части
влажного воздуха Q
с.в
При высоких температурах воздуха (летом) неизбежно возрастает
скрытая (влажная) теплоотдача, так что общее количество отводимого
через поверхность тела тепла остается примерно одинаковым.
При тяжелой физической работе человека многократно возрастает
его теплоотдача в окружающую среду (см. табл. 2.2). Именно поэтому
в рабочих помещениях с высокой затратой физической энергии
температура может быть ниже, чем, например, в залах ожидания,
приемных и проч.
Таблица 2.2. Зависимость теплоотдачи от активности человека [5]
Вид_деятельности Степень_а тивности Общая_теплоотдача
по_ДИН_1946,_ч._2 Q
_общ_≈_Вт
Состояние_по оя I 80
Сидя,_в_расслабленном_состоянии 100
Стоя,_в_расслабленном_состоянии 125
Ле ая_работа_сидя_(в_ анцелярии,_дома,
в_ш оле,_в_лаборатории) 125
ле ая_работа_стоя_(__чертежной_дос и, 145
ходьба_по_ма азинам,_несложное_производство) II 170
_меренная_физичес ая_на р_з а_(работа_по_дом_, III 200
езда_на_машине)
Тяжелая_физичес ая_работа IV 300
(большая_механичес ая_на р_з а)
2.2._Комфортность
и_влияющие_фа_торы
Комфортность
Область внешних, поддающихся измерению параметров состояния
воздуха, таких как его температура, влажность и скорость движения,
при которых человек чувствует себя особенно хорошо, называют
зоной комфортности. И все же точно обозначить этот диапазон
во всех подробностях на основе этих параметров невозможно, поскольку,
кроме прочего, необходимо принимать во внимание и достаточно
большое число других факторов, например качество одежды,
состояние здоровья, возраст человека, температуру ограждающих
помещение поверхностей, уровень шума, наличие запахов и загрязняющих
воздух примесей (рис. 2.1).
2.2.1. Тепловые параметры
Температура воздуха помещения ϑ
i
Как уже упоминалось, температура воздуха в помещении играет решающую
роль в деле общей отдачи тепла человека окружающей среде.
На рис. 2.2 представлены соответствующие температурные данные,
а именно в виде среднего значения, т.е. не на уровне абсолютных
величин.
Зимой по причине использования более теплой одежды величина ϑ
i
может устанавливаться ниже, чем летом. Этот факт находит свое отражение
и в выборе стандартной (внутренней) температуры помещения в
связи с определением норм расхода тепла согласно ДИН 4701.
Рис. 2.2. Диапазон допустимых температур воздуха помещения по ДИН
1946, ч. 2, в зависимости от наружной температуры ϑa:
– степени активности I и II,
– одежда из разряда легкой до среднетеплой. Температура воздуха помещения
Температура наружного воздуха
тепловые параметры
состояния воздуха
прочие влияющие факторы
- температура воздуха
в помещении
- влажность воздуха
- скорость движения воздуха
- температура поверхностей,
ограждающих помещение
- чистота воздуха
- шумы
- освещение
- запахи
- вид деятельности
- одежда и др.
комфортность
микроклимата
помещения
Рис. 2.1. Факторы, влияющие на комфортность помещения.
2.2. Комфортность и влияющие факторы 19
Температура воздуха помещения
как функция деятельности человека
Также и при тяжелой физической работе температура воздуха в помещении
должна быть соответственно ниже. В зависимости от вида деятельности
человека она может составлять от 10 до 18°С.
Влажность воздуха помещения
Рекомендуемая относительная влажность ϕϕi
Часть своего тепла в виде теплоты парообразования Qп (скрытое тепло)
люди всегда отдают в окружающую атмосферу. Но это также означает,
что находящийся в помещении воздух должен обладать поглощающей
способностью по отношению к выделяемому человеком водяному
пару. С учетом вышесказанного рекомендуемая относительная влажность
воздуха ϕ
i (ориентировочное значение) должна быть в диапазоне
от 40 до 60% (рис. 2.3).
Рис. 2.3. Зона комфортности на уровне относительной влажности [12].
Относительная влажность окружающего воздуха ϕ
i в % Температура окружающей среды ϑi
в °С
дискомфорт: слишком влажно
комфортно
пока еще комфортно
дискомфорт: слишком сухо
20 Глава 2. Микроклимат в помещении и тепловой комфорт
Итак, влажность воздуха в помещении обусловливается не только
самим человеком и его жизнедеятельностью. В жилищах могут быть и
иные источники влаги, например водяной пар, проникающий из ванной
и кухни (см. табл. 2.3).
Таблица 2.3. Влагоотдача в жилых помещениях [3]
Скорость движения воздуха v