Введение 

    В производственном помещении при  выполнении определенного вида работ  человек должен находиться в комфортных условиях. Под комфортными условиями  понимают такие метеорологические  условия, при которых теплообмен между организмом человека и окружающей средой не затруднен. Они обеспечиваются поддержанием оптимальных значений температуры воздуха, влажности  воздуха и скорости воздушного потока. Для поддержания этих параметров на предприятиях применяются системы кондиционирования воздуха.

    Кондиционирование воздуха

    Под термином "кондиционирование воздуха" (от латинского condicio - условие, состояние) обычно понимают создание и поддержание (главным образом автоматически) в закрытых помещениях и средствах транспорта параметров воздушной среды (температуры, относительной влажности, чистоты, состава, скорости движения и давления воздуха), наиболее благоприятных для самочувствия людей (комфортное кондиционирование воздуха), ведения технологических процессов, действия оборудования и приборов, обеспечения сохранности ценностей культуры и искусства и т. п. (технологическое кондиционирование воздуха).

    Кондиционирование воздуха – это создание и поддержание следующих параметров воздушной среды:

    Температура воздуха – которая измеряется сухим термометром и поддерживается охлаждением (или нагревом) воздуха.

    Влажность воздуха – комфортное состояние влажности в помещении определяется относительной влажностью, и именно этот параметр поддерживается кондиционером на заданном уровне. Для поддержания влажности на комфортном для человека уровне 30-60%. при охлаждении кондиционер должен осушать воздух, а при обогреве - увлажнять его.

    Степень чистоты воздуха – из воздуха отфильтровывается пыль и прочие загрязнения, устраняются неприятные запахи, улавливается табачный дым, бактерии и т.п. Воздух, проходящий через кондиционер, очищается различными фильтрами: грубой очистки - для удаления пыли, тонкой очистки, угольными, антибактериальными и т.п. Различных систем фильтров существует большое количество. Фильтры бывают моющиеся и сменные.

    Подвижность воздуха – чистый воздух нужно аккуратно перемешать по помещению, чтобы, с одной стороны, воздух не застаивался, с другой, - чтобы не создавать сквозняков. Необходимо правильное распределение воздуха, имеющего определенную температуру, влажность и степень чистоты, по помещению путем формирования воздушного потока и поддержания равномерного распределения температуры и влажности в помещении.  

    Сущность кондиционирования воздуха  

    Задачей кондиционирования воздуха является поддержание состояния воздушной  среды в помещениях в соответствии с потребностями людей или  иногда технологией производства. В  определенной мере эту же задачу решает и система вентиляции, рассчитываемая на ассимиляцию и удаление вредностей, выделяющихся в помещениях. Однако не оборудованная комплексом устройств для кондиционирования воздуха вентиляция не может обеспечить поддержание заданного состояния воздуха в помещениях при меняющихся условиях наружного воздуха и режимах выделения вредностей в помещениях.

    Таким образом, под кондиционированием воздуха  понимают автоматическое поддержание  параметров воздуха в помещениях. В системах кондиционирования эта  задача решается по принципу общеобменной вентиляции с регулированием количества и параметров приточного воздуха в соответствии с режимом его изменения в помещениях. Поддержание необходимого газового состава и чистоты воздуха в помещениях обеспечивается при этом назначением соответствующего воздухообмена и очисткой вентиляционного воздуха, поддержание необходимых температурно-влажностных   параметров—назначением воздухообмена и регулируемой тепловлажностной обработкой приточного воздуха. При наличии специальных требований системы кондиционирования могут осуществлять очистку воздуха от запахов, придание специальных запахов, ионизацию и т. д.

    Приготовление приточного воздуха в системах кондиционирования  осуществляется в специальных устройствах  — кондиционерах, включающих в себя комплекс технических средств по требуемой обработке воздуха. В  типовых кондиционерах, выпускаемых  промышленностью, обеспечивается очистка  и регулируемая обработка воздуха  по температурно-влажностным параметрам.

    Процесс поддержания в помещениях системой кондиционирования заданных температурно-влажностных  параметров воздушной среды можно  показать на Id - диаграмме следующей схемой .

    Пусть заданное состояние воздушной среды  в помещении характеризуется  точкой С. При избыточном выделении  теплоты Q и водяного пара Gп в помещении возникает процесс СХ, вызывающий изменение этого состояния воздуха. Для поддержания заданного состояния воздуха С неизменным система кондиционирования должна процессу СХ противопоставить обращенный процесс СY так, чтобы последний нейтрализовал СХ.

    Создание  процесса CY достигается подачей  в помещение воздуха с параметрами  точки В, лежащей на луче CY. Тогда приточный воздух, воспринимая выделяющиеся тепло-и влагоизбытки, будет менять свое состояние по лучу ВХ. Количество воздуха должно быть таким, чтобы его состояние в помещении не изменилось бы далее точки С.

    В качестве приточного в системах кондиционирования  используется воздух наружный, внутренний или их смесь. В этих случаях, за редким исключением, параметры воздуха, забираемого для его кондиционирования (точка А), не соответствуют требуемым параметрам приточного воздуха (точка В). Следовательно, в системе кондиционирования воздух, забираемый для кондиционирования с произвольными изменяющимися во времени параметрами, должен обрабатываться до требуемого состояния приточного воздуха, т. е. необходима регулируемая тепловлажностная обработка в соответствии с лучом процесса АВ.

    Положение точки A для разных периодов года, времени  суток и изменений погоды меняется. Кроме того, с изменением режима выделения вредностей в помещении  меняется и направление луча процесса СХ, а следовательно, и положение точки В. Таким образом, взаимное положение точек А и В направление в Id - диаграмме луча АВ процесса обработки воздуха могут быть весьма разнообразными.

    В зависимости от возможного взаиморасположения точек A и В комплекс приборов по тепловлажностной обработке воздуха должен обеспечивать его нагревание, охлаждение, увлажнение, осушение или комбинацию некоторых из этих процессов. С этой целью в кондиционерах устанавливаются воздухонагреватели, воздухоохладители, камеры орошения воздуха водой и другие устройства.

    В воздухонагревателях (калориферах) осуществляется сухое нагревание воздуха, в воздухоохладителях (калориферного типа) —охлаждение и охлаждение с осушением, в камерах орошения в результате тепло- и массообмена между воздухом и водой может происходить охлаждение, осушение, увлажнение воздуха, а также увлажнение с нагреванием, охлаждение с увлажнением или с осушением. Для осушения воздуха иногда применяют твердые или жидкие сорбенты, поглощающие влагу.

    При проектировании тепловлажностной обработки воздуха в системах кондиционирования воздуха в качестве исходных данных принимают расчетные внутренний (микроклимат) и наружный климат.

    Внутренний  расчетный климат для проектирования систем кондиционирования в жилых, общественных и производственных зданиях, принимается по допустимым и оптимальным  параметрам в соответствии с требованиями СНиП 11-33—75 и ГОСТ 12.1.005—76. Значения этих параметров даются для холодного, переходного и теплого периодов года.

    Наружный  расчетный климат принимается по параметрам A, Б или В (см. СНиП 11-33—75) в зависимости от вида и назначения систем кондиционирования. При этом нормами предусматриваются для теплого и холодного периодов года расчетные значения температуры и теплосодержания воздуха.

    Практика  показывает, что максимальная возможная  в некоторые периоды относительная  влажность наружного воздуха  для большинства районов СССР может быть принята равной 95—100%, а минимальная влажность меняется в течение года и редко опускается ниже 30 %.   
В расчетах и особенно при построении на Id - диаграмме процессов обработки воздуха в системах кондиционирования используют так называемую климатическую кривую, показывающую осредненное значение наружного климата по данным многолетних наблюдений.

    В зависимости от выполняемых задач, периодичности работы и других факторов системы кондиционирования могут  иметь различные схемы обработки  воздуха, компоновку составляющих элементов  и устройств, а также конструктивное оформление.

    В общем случае в систему кондиционирования  входят: кондиционер, предназначенный  для обработки воздуха (тепловлажностная обработка, очистка); воздухозаборная ираспределяющая сеть воздуховодов; вентиляторные агрегаты (вентиляторы, электродвигатели) для транспортирования воздуха; системы тепло- и холодоснабжения для обеспечения кондиционера теплом и холодом нужных параметров; запорно-регулирующие устройства на воздушных каналах, трубопроводах систем тепло- и холодоснабжеиия; система автоматического регулирования, блокировки, защиты калориферов от замерзания и др.

    Системы кондиционирования могут иметь  полный или сокращенный набор  составляющих элементов и устройств, определяемый различным предназначением  таких систем, применяемых в жилых, общественных и производственных зданиях. 

    Классификация систем кондиционирования  и их применение 

    Системы кондиционирования воздуха можно  классифицировать по нескольким признакам.

    По  назначению системы кондиционирования  подразделяются на комфортные, технологические и комфортно-технологические. Первые предназначены для обеспечения оптимальных (комфортных) санитарно-гигиенических условий для людей и применяются в жилых, общественных и промышленных зданиях. Технологические системы должны обеспечивать поддержание в производственных помещениях условий воздушной среды, необходимых для выполнения технологических процессов, надежности работы оборудования, хранения изделий и т. п. В некоторых случаях создают локальные системы технологического кондиционирования, обеспечивающие нужные условия воздушной среды, непосредственно у технологического оборудования или внутри его. Комфортно-технологические системы обеспечивают необходимые параметры воздушной среды для людей и технологического оборудования.

    По  сезонности обеспечения требуемых  параметров воздуха в помещениях системы кондиционирования подразделяются на круглогодичные и сезонные: круглогодичные системы обеспечивают режим во все  периоды года, сезонные—в один из периодов (теплый или холодный), в зависимости  от климатических особенностей района.

    По  месту обработки воздуха системы  кондиционирования могут быть центральными и местными: в центральных системах воздух обрабатывается в кондиционерах, размещаемых в отдельных помещениях, и по системе воздуховодов подается в обслуживаемые данной системой помещения, в местных—кондиционер располагается в обслуживаемом им помещении.

    В больших общественных и промышленных зданиях иногда применяют комбинированные (многозональные) системы. В этом случае первичная обработка воздуха  осуществляется в центральных кондиционерах, а приведение параметров приточного воздуха в соответствие с требованиями для каждого помещения—в местных  доводчиках. В однозональных системах обработка наружного воздуха  до необходимых параметров приточного воздуха осуществляется окончательно в центральном кондиционере. Такая  схема применима в случаях, когда  во все помещения можно подавать воздух с одинаковыми параметрами.

    По  принципу централизации систем тепло- и холодоснабжения системы кондиционирования  воздуха подразделяются на автономные и неавтономные; в автономных системах каждый кондиционер имеет свою систему  тепло- и холодоснабжения, в неавтономных—тепло и холод приготовляются централизованно  и по трубопроводам подводятся к  кондиционерам.

    В зависимости от использования наружного  и рециркуляционного воздуха из помещений системы кондиционирования бывают прямоточные и с рециркуляцией воздуха. В прямоточных системах используется только наружный воздух, который обрабатывается в кондиционере, подается в помещения и после отработки в них выбрасывается наружу. В системах с рециркуляцией в кондиционер поступает наружный воздух и воздух из помещений. После обработки смесь подается в кондиционируемые помещения, откуда воздух частично выбрасывается наружу, а частично вновь подается в кондиционер на рециркуляцию. Существуют системы кондиционирования, где используется только рециркуляционный воздух из помещений, который после обработки в кондиционере вновь поступает в них.

    Тепло- и массообмен между воздухом и водой в камерах орошения