Кондиціонування повітря

Кондиціонування повітря (від латинського condicio — умова, стан). Під терміном «До. в.» зазвичай розуміють створення і підтримку (головним чином автоматично) в закритих приміщеннях і засобах транспорту параметрів повітряного середовища (температури, відносної вологості, чистоти, складу, швидкості руху і тиску повітря), найбільш сприятливих для самопочуття людей (комфортне До. ст), ведення технологічних процесів, дії устаткування і приладів, забезпечення збереження цінностей культури і мистецтва і т. п. (технологічне До. ст). Системи До. ст часто виконують функції припливною вентиляція . В теплий період року вони охолоджують і осушують повітря, в холодний — підігрівають і зволожують; можуть працювати спільно з системами опалювання або виконувати їх функції. Технологічне До. ст здійснюється в ізольованих замкнутих приміщеннях капсулах і контейнерах.

  До. ст вперше почали застосовувати в кінці 19 ст для технологічних цілей в текстильній промисловості. У США в 1897 був запатентований один з основних апаратів для зволоження, осушення і охолоджування повітря водою — камера форсунки, а в 1906 запропонований використовуваний в даний час метод регулювання вологості повітря по його температурі точки роси (влагосодержанію) за камерою форсунки. Комфортне До. ст, імовірно вперше застосовано в 1922 в кінотеатрах. У 30-х рр. почали виготовляти так звані автономні кондиціонери.

  В СРСР До. ст стали застосовувати в 20-х рр. головним чином в текстильній, а пізніше і в ін. галузях промисловості; заводське виробництво кондиціонерів і устаткування для систем До. ст було організовано на початку 50-х рр.

  До. ст передбачається переважно в громадських і адміністративних будівлях, поїздах літаках, автомобілях, на судах — для забезпечення комфортних умов; у промислових будівлях — для здобуття продукції, якості якої задовольняють вимогам стандартів, а також для забезпечення оптимальних умов праці і підвищення його продуктивності при одночасному зменшенні виробничого браку; у житлових будинках (головним чином в південних районах); у шахтах і копальнях, в кабінах кранів, тракторів, комбайнів, екскаваторів і ін. машин — для полегшення умов праці; у науково-дослідних установах — для проведення експериментальних робіт в строго певних відтворних кліматичних умовах, в бібліотеках, архівах, музеях, картинних галереях — для забезпечення найбільш сприятливих умов зберігання книг, документів і витворів мистецтва; у сховищах харчових і сільськогосподарських продуктів — для створення і підтримки мікроклімату, при якому досягаються мінімальні втрати продукції і зберігаються її смакові і живильні якості; у медичних установах — для підтримки необхідної чистоти повітря і в лікувальній меті; у сільськогосподарських будівлях — для цілорічного вирощування овочів, фруктів, кольорів, вирощування і відгодівлі птиці і ін.

  Технологічне До. ст в промисловості влаштовується з метою забезпечення постійності влагосодержанія матеріалів, швидкості протікання хімічних і біохімічних реакцій, процесів кристалізації, підтримки незмінної температури і вологості, необхідних для випробування матеріалів в стандартних умовах, і ін. Технологічне До. ст потрібне, наприклад, для приміщень, в яких виготовляються і обробляються гігроскопічні матеріали, т. до. температура і відносна вологість повітря роблять великий вплив на хід технологічних процесів, масу, зовнішній вигляд і якість матеріалів і виробів з них; підтримка постійної внутрішньої температури необхідна при точній обробці інструментів, приладів з допусками порядка 2—3 мкм, т. до. колебания температури повітря приводять до недопустимих відхилень в розмірах деталей в процесі їх обробки; відносна вологість повітря (вище 55%), підтримувана в деяких виробничих приміщеннях, практично унеможливлює накопичення електростатичних зарядів, що особливо важливе для виробництв з вибухонебезпечним середовищем. До. ст влаштовується більш ніж в 200 видах виробництв різних галузей промисловості. У ряді випадків рівень температури повітря усередині виробничих приміщень визначається комфортними умовами.

  Оптимальні комфортні параметри повітря (що задовольняють санітарно-гігієнічним вимогам), що регламентуються в СРСР Будівельними нормами і правилами, вказані в таблиці

  Нормовані оптимальні параметри повітря в робочій зоні виробничих приміщень (на постійних робочих місцях) і в обслуговуваній зоні громадських і житлових будівель

  Системою До. ст називається сукупність технічних засобів, службовців для приготування, переміщення і розподілу повітря, а також автоматичного регулювання його параметрів.

  Системи До. ст оснащуються засобами для очищення від пилу, нагрівання охолоджування, осушення і зволоження повітря, автоматичного регулювання його параметрів, контролю і управління. В окремих випадках системи До. ст здійснюють також одорацию, дезодорацію, регулювання іонного складу (іонізацію), видалення надлишкової вуглекислоти, збагачення киснем (регенерацію) і бактеріологічне очищення повітря. Повітря готується в кондиціонерах. Розрізняють системи До. ст центральні і місцеві. Центральні системи, як правило, обслуговують декілька приміщень, а місцеві — одне приміщення або частина його. Центральні системи забезпечуються ззовні теплому (що доставляється гарячою водою, парою, газом або електрикою), холодом (що доставляється холодною водою від холодильних машин, артезіанських свердловин, гірських річок; хладагентамі або розчинами солей) і електричною енергією для приводу електродвигунів насосів, вентиляторів і компресорів. Місцеві системи можуть мати власні вбудовані джерела холоду і забезпечуватися ззовні лише електричною енергією для приводу холодильних машин, вентиляторів і насосів і живлення електричних воздухонагревателей і зволожувачів. У районах з сухим і жарким кліматом застосовують охолоджування повітря за рахунок випару води (випарне охолоджування). По тиску, що створюється припливними вентиляторами, розрізняють системи низького тиску — до 1 кн/м ² (100 кгс/м ² ) , середнього —от 1 до 3 кн/м ² і високого—болєє 3 кн/м ² . Центральні і місцеві системи До. ст бувають одно- і двоканальними. Одноканальна система низького тиску включає воздухопріготовітельную установку — кондиціонер, канали і пристрої для подачі кондиціонованого і видалення відпрацьованого повітря і прилади автоматичного регулювання, дистанційного контролю і управління. Центральні водоповітряні системи (як правило, одноканальні) забезпечуються теплом і холодом від теплових і холодильних станцій по одно-, двух-, трьох- або чотирьохтрубною системам трубопроводів. Системи До. ст бувають прямоточні і з частковою рециркуляцією внутрішнього повітря. У прямоточних системах здійснюється обробка і переміщення лише зовнішнього повітря, в системах з частковою рециркуляцією (для економії тепла в холодний час і холоди в теплу пору року) обробляється і переміщається суміш зовнішнього і частини внутрішнього повітря, витягуваного з обслуговуваних приміщень. Необхідна температура і вологість повітря в приміщеннях забезпечуються відповідно воздухоподогревателямі і апаратами для осушення або зволоження повітря. У теплу пору року системи До. ст інколи працюють спільно з системами радіаційного охолоджування. Видалення і рециркуляцію відпрацьованого повітря, а у ряді випадків і подачу кондиціонованого повітря в кінці 60-х рр. стали здійснювати через освітлювальні прилади з люмінесцентними лампами. При цьому що виділяється ними тепло використовується для підігрівання повітря.

  Одноканальні системи виконуються з центральним якісним регулюванням, з центральним або місцевим кількісним регулюванням, з місцевими або зональними доводчикамі. У багатоповерхових адміністративних і готельних будівлях набувають поширення одноканальні системи середнього тиску з підвіконними місцевими ежекционнимі кондіционерамі-доводчикамі. Вживання цих систем дозволяє економити тепло і холод за рахунок рециркуляції внутрішнього повітря в межах одного приміщення, не удаючись до пристрою центральної рециркуляції і, отже, - до прокладки рециркуляционних воздуховодов. Перспективні двоканальні системи, в яких по одному з каналів подається холодне повітря, а по іншому — теплий; у кожному приміщенні або поблизу нього по команді терморегулятора в спеціальній коробці змішувача холодне і тепле повітря змішується в необхідній пропорції, і суміш з необхідною температурою вводиться в приміщення.

  В же.-д.(железнодорожний) вагонах, автобусах, автомобілях і літаках, як правило, влаштовуються одноканальні системи До. ст, що забезпечуються холодом від вбудованих холодильних машин; на судах застосовуються одно- і двоканальні системи середнього і високого тиску.

  Пристрій До. ст зазвичай зв'язано із збільшенням витрат на будівництво і реконструкцію будівель. Проте в промислових будівлях ці витрати у багатьох випадках швидко окупаються підвищенням продуктивності праці, поліпшенням якості продукції, зниженням виробничого браку. Робота багатьох промислових підприємств і цехів в сучасних умовах без До. ст практично неможлива (текстильна, тютюнова, фармацевтична, електронно-вакуумна промисловість, точне приладобудування і машинобудування). Надалі До. ст отримає широке поширення. Цьому сприяють розвиток нового вигляду виробництв, стабільних параметрів повітря, що гостро потребують підтримки; оснащення промислових підприємств, науково-дослідних і конструкторських організацій дорогими точними приладами, механізмами і рахунково-вирішальними машинами, правильна і безвідмовна робота яких можлива лише при певній температурі і вологості повітря; збільшення об'ємів будівництва закритих громадських приміщень для тривалого перебування великих кількостей людей при необхідності забезпечення цілорічної і рентабельної експлуатації цих приміщень; вживання великих поверхонь скління в будівлях; відсутність вікон і ліхтарів в деяких типах промислових будівель і т. п.

  Літ.: Зворикин М. Л., Черкез Ст М., Установки кондиціонування повітря і холодильники пасажирських вагонів, М., 1969; Баркалов Би. Ст, Карпіс Е. Е., Кондиціонування повітря в промислових, суспільних і житлових будівлях М., 1971; Захаров Ю. Ст, Андрєєв Л. М., Устаткування суднових систем кондиціонування повітря, Л., 1971.

  Е. Е. Карпіс.

Мал. 2. Схема центральної одноканальної водоповітряної системи кондиціонування повітря: а — з вентилятором кондіционером-доводчиком що працює на рециркуляционном повітрі і живленим теплом і холодом від двотрубної системи; б — з вентилятором кондіционером-доводчиком, що працює на суміші кондиціонованого зовнішнього повітря, що рециркулює; у — з ежекционним кондіционером-доводчиком, живленим теплом і холодом від чотирьохтрубної системи; г — з ежекционним кондіционером-доводчиком, живленим теплом і холодом від тритрубної системи; 1 — канал зовнішнього повітря; 2 — повітряний фільтр; 3 — калорифери другого підігрівання; 4 — вентиляційний агрегат для переміщення кондиціонованого повітря; 5 — канал кондиціонованого повітря; 6 — насос, обслуговуючий камеру форсунки; 7 — калорифер першого підігрівання; 8 — зрошуваний поверхневий повітроохолоджувач; 9 — шумоглушник; 10 — триходовий автоматичний клапан; I — теплопровід; II — холодопровод; III — загальний зворотний трубопровід. (Холодильна установка, прилади автоматичного регулювання, дистанційного контролю і управління не показані.)

Мал. 1. Принципова схема одноканальної системи кондиціонування повітря низького тиску: 1 — повітряний клапан в каналі зовнішнього повітря; 2 — канал повітря, що рециркулює; 3 — повітряний фільтр; 4 — воздухоподогреватель; 5 — камера форсунки; 6 — відцентровий насос з електродвигуном; 7 — апарат для регулювання продуктивності вентилятора; 8 — електродвигун; 9 — відцентровий вентилятор; 10 — шумоглушник; 11 — канал подачі повітря; 12 — місцевий воздухоподогреватель; 13 — канал відпрацьованого повітря; 14 — осьовий вентилятор з електродвигуном; 15 — шахта для видалення відпрацьованого повітря в атмосферу; 16 — повітряний клапан; 17 — клапан на трубопроводі подачі холодоносителя.