Кондиционирование воздуха

Кондиционирование воздуха (от латинского condicio — условие, состояние). Под термином «К. в.» 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 К. в.), ведения технологических процессов, действия оборудования и приборов, обеспечения сохранности ценностей культуры и искусства и т. п. (технологическое К. в.). Системы К. в. часто выполняют функции приточной вентиляции. В тёплый период года они охлаждают и осушают воздух, в холодный — подогревают и увлажняют; могут работать совместно с системами отопления или выполнять их функции. Технологическое К. в. осуществляется в изолированных замкнутых помещениях, капсулах и контейнерах.

  К. в. впервые начали применять в конце 19 в. для технологических целей в текстильной промышленности. В США в 1897 был запатентован один из основных аппаратов для увлажнения, осушки и охлаждения воздуха водой — форсуночная камера, а в 1906 предложен используемый в настоящее время метод регулирования влажности воздуха по его температуре точки росы (влагосодержанию) за форсуночной камерой. Комфортное К. в., предположительно, впервые применено в 1922 в кинотеатрах. В 30-х гг. начали изготовлять так называемые автономные кондиционеры.

  В СССР К. в. стали применять в 20-х гг. главным образом в текстильной, а позже и в др. отраслях промышленности; заводское производство кондиционеров и оборудования для систем К. в. было организовано в начале 50-х гг.

  К. в. предусматривается преимущественно в общественных и административных зданиях, поездах, самолётах, автомобилях, на судах — для обеспечения комфортных условий; в промышленных зданиях — для получения продукции, качества которой удовлетворяют требованиям стандартов, а также для обеспечения оптимальных условий труда и повышения его производительности при одновременном уменьшении производственного брака; в жилых домах (главным образом в южных районах); в шахтах и рудниках, в кабинах кранов, тракторов, комбайнов, экскаваторов и др. машин — для облегчения условий труда; в научно-исследовательских учреждениях — для проведения экспериментальных работ в строго определённых воспроизводимых климатических условиях, в библиотеках, архивах, музеях, картинных галереях — для обеспечения наиболее благоприятных условий хранения книг, документов и произведений искусства; в хранилищах пищевых и сельскохозяйственных продуктов — для создания и поддержания микроклимата, при котором достигаются минимальные потери продукции и сохраняются её вкусовые и питательные качества; в медицинских учреждениях — для поддержания требуемой чистоты воздуха и в лечебных целях; в сельскохозяйственных зданиях — для круглогодичного выращивания овощей, фруктов, цветов, выращивания и откорма птицы и др.

  Технологическое К. в. в промышленности устраивается с целью обеспечения постоянства влагосодержания материалов, скорости протекания химических и биохимических реакций, процессов кристаллизации, поддержания неизменных температуры и влажности, необходимых для испытания материалов в стандартных условиях, и др. Технологическое К. в. требуется, например, для помещений, в которых изготовляются и обрабатываются гигроскопичные материалы, т. к. температура и относительная влажность воздуха оказывают большое влияние на ход технологических процессов, массу, внешний вид и качество материалов и изделий из них; поддержание постоянной внутренней температуры необходимо при точной обработке инструментов, приборов с допусками порядка 2—3 мкм, т. к. колебания температуры воздуха приводят к недопустимым отклонениям в размерах деталей в процессе их обработки; относительная влажность воздуха (выше 55%), поддерживаемая в некоторых производственных помещениях, практически исключает возможность накопления электростатических зарядов, что особенно важно для производств со взрывоопасной средой. К. в. устраивается более чем в 200 видах производств различных отраслей промышленности. В ряде случаев уровень температуры воздуха внутри производственных помещений определяется комфортными условиями.

  Оптимальные комфортные параметры воздуха (удовлетворяющие санитарно-гигиеническим требованиям), регламентируемые в СССР Строительными нормами и правилами, указаны в таблице

  Нормируемые оптимальные параметры воздуха в рабочей зоне производственных помещений (на постоянных рабочих местах) и в обслуживаемой зоне общественных и жилых зданий

  Системой К. в. называется совокупность технических средств, служащих для приготовления, перемещения и распределения воздуха, а также автоматического регулирования его параметров.

  Системы К. в. оснащаются средствами для очистки от пыли, нагревания, охлаждения, осушения и увлажнения воздуха, автоматического регулирования его параметров, контроля и управления. В отдельных случаях системы К. в. осуществляют также одорацию, дезодорацию, регулирование ионного состава (ионизацию), удаление избыточной углекислоты, обогащение кислородом (регенерацию) и бактериологическую очистку воздуха. Воздух приготовляется в кондиционерах. Различают системы К. в. центральные и местные. Центральные системы, как правило, обслуживают несколько помещений, а местные — одно помещение или часть его. Центральные системы снабжаются извне теплом (доставляемым горячей водой, паром, газом или электричеством), холодом (доставляемым холодной водой от холодильных машин, артезианских скважин, горных рек; хладагентами или растворами солей) и электрической энергией для привода электродвигателей насосов, вентиляторов и компрессоров. Местные системы могут иметь собственные встроенные источники холода и снабжаться извне только электрической энергией для привода холодильных машин, вентиляторов и насосов и питания электрических воздухонагревателей и увлажнителей. В районах с сухим и жарким климатом применяют охлаждение воздуха за счёт испарения воды (испарительное охлаждение). По давлению, создаваемому приточными вентиляторами, различают системы низкого давления — до 1 кн/м² (100 кгс/м²), среднего —от 1 до 3 кн/м² и высокого—более 3 кн/м². Центральные и местные системы К. в. бывают одно- и двухканальными. Одноканальная система низкого давления включает воздухоприготовительную установку — кондиционер, каналы и устройства для подачи кондиционированного и удаления отработанного воздуха и приборы автоматического регулирования, дистанционного контроля и управления. Центральные водовоздушные системы (как правило, одноканальные) снабжаются теплом и холодом от тепловых и холодильных станций по одно-, двух-, трёх- или четырёхтрубной системам трубопроводов. Системы К. в. бывают прямоточные и с частичной рециркуляцией внутреннего воздуха. В прямоточных системах осуществляется обработка и перемещение только наружного воздуха, в системах с частичной рециркуляцией (для экономии тепла в холодное время и холода в тёплое время года) обрабатывается и перемещается смесь наружного и части внутреннего воздуха, извлекаемого из обслуживаемых помещений. Необходимые температура и влажность воздуха в помещениях обеспечиваются соответственно воздухоподогревателями и аппаратами для осушки или увлажнения воздуха. В тёплое время года системы К. в. иногда работают совместно с системами радиационного охлаждения. Удаление и рециркуляцию отработанного воздуха, а в ряде случаев и подачу кондиционированного воздуха в конце 60-х гг. стали осуществлять через осветительные приборы с люминесцентными лампами. При этом выделяемое ими тепло используется для подогревания воздуха.

  Одноканальные системы выполняются с центральным качественным регулированием, с центральным или местным количественным регулированием, с местными или зональными доводчиками. В многоэтажных административных и гостиничных зданиях получают распространение одноканальные системы среднего давления с подоконными местными эжекционными кондиционерами-доводчиками. Применение этих систем позволяет экономить тепло и холод за счёт рециркуляции внутреннего воздуха в пределах одного помещения, не прибегая к устройству центральной рециркуляции и, следовательно,— к прокладке рециркуляционных воздуховодов. Перспективны двухканальные системы, в которых по одному из каналов подаётся холодный воздух, а по другому — тёплый; в каждом помещении или вблизи него по команде терморегулятора в специальной смесительной коробке холодный и тёплый воздух смешивается в необходимой пропорции, и смесь с требуемой температурой вводится в помещение.

  В ж.-д.(железнодорожный) вагонах, автобусах, автомобилях и самолётах, как правило, устраиваются одноканальные системы К. в., снабжаемые холодом от встроенных холодильных машин; на судах применяются одно- и двухканальные системы среднего и высокого давлений.

  Устройство К. в. обычно сопряжено с увеличением затрат на строительство и реконструкцию зданий. Однако в промышленных зданиях эти затраты во многих случаях быстро окупаются повышением производительности труда, улучшением качества продукции, снижением производственного брака. Работа многих промышленных предприятий и цехов в современных условиях без К. в. практически невозможна (текстильная, табачная, фармацевтическая, электронно-вакуумная промышленность, точное приборостроение и машиностроение). В дальнейшем К. в. получит широкое распространение. Этому способствуют развитие новых видов производств, остро нуждающихся в поддержании стабильных параметров воздуха; оснащение промышленных предприятий, научно-исследовательских и конструкторских организаций дорогостоящими точными приборами, механизмами и счётно-решающими машинами, правильная и безотказная работа которых возможна только при определенной температуре и влажности воздуха; увеличение объёмов строительства закрытых общественных помещений для длительного пребывания больших количеств людей при необходимости обеспечения круглогодичной и рентабельной эксплуатации этих помещений; применение больших поверхностей остекления в зданиях; отсутствие окон и фонарей в некоторых типах промышленных зданий и т. п.

  Лит.: Зворыкин М. Л., Черкез В. М., Установки кондиционирования воздуха и холодильники пассажирских вагонов, М., 1969; Баркалов Б. В., Карпис Е. Е., Кондиционирование воздуха в промышленных, общественных и жилых зданиях, М., 1971; Захаров Ю. В., Андреев Л. М., Оборудование судовых систем кондиционирования воздуха, Л., 1971.

  Е. Е. Карпис.

Рис. 2. Схема центральной одноканальной водовоздушной системы кондиционирования воздуха: а — с вентиляторным кондиционером-доводчиком, работающим на рециркуляционном воздухе и питаемым теплом и холодом от двухтрубной системы; б — с вентиляторным кондиционером-доводчиком, работающим на смеси кондиционированного наружного и рециркулируемого воздуха; в — с эжекционным кондиционером-доводчиком, питаемым теплом и холодом от четырёхтрубной системы; г — с эжекционным кондиционером-доводчиком, питаемым теплом и холодом от трёхтрубной системы; 1 — канал наружного воздуха; 2 — воздушный фильтр; 3 — калориферы второго подогрева; 4 — вентиляционный агрегат для перемещения кондиционированного воздуха; 5 — канал кондиционированного воздуха; 6 — насос, обслуживающий форсуночную камеру; 7 — калорифер первого подогрева; 8 — орошаемый поверхностный воздухоохладитель; 9 — шумоглушитель; 10 — трёхходовой автоматический клапан; I — теплопровод; II — холодопровод; III — общий обратный трубопровод. (Холодильная установка, приборы автоматического регулирования, дистанционного контроля и управления не показаны.)

Рис. 1. Принципиальная схема одноканальной системы кондиционирования воздуха низкого давления: 1 — воздушный клапан в канале наружного воздуха; 2 — канал рециркулируемого воздуха; 3 — воздушный фильтр; 4 — воздухоподогреватель; 5 — форсуночная камера; 6 — центробежный насос с электродвигателем; 7 — аппарат для регулирования производительности вентилятора; 8 — электродвигатель; 9 — центробежный вентилятор; 10 — шумоглушитель; 11 — канал подачи воздуха; 12 — местный воздухоподогреватель; 13 — канал отработанного воздуха; 14 — осевой вентилятор с электродвигателем; 15 — шахта для удаления отработанного воздуха в атмосферу; 16 — воздушный клапан; 17 — клапан на трубопроводе подачи холодоносителя.