1.3 Разработка теоретических основ кондиционирования воздуха

Разработка теоретических основ кондиционирования воздуха, создание прикладной

науки кондиционирования воздуха появилось как объективная необходимость разви тия техники для разработки новых конструкций агрегатов, повышения их эффективности с учетом требований защиты окружающей среды и экономии энергии.

Впервые термин «кондиционирование воздуха» был употреблен в 1815 году, когда

француз Жанн Шабаннес получил британский патент на метод «кондиционирования

воздуха и регулирования температуры в жилищах и других зданиях».

Одним из создателей основ кондиционирования воздуха можно назвать М. Ломоносова, с именем которого связана разработка теории теплоты и теории движения воздуха в каналах и трубах, а также Рихмана, заложившего основы теории психрометрии, определяющей для кондиционирования воздуха.

В 1918 году русский профессор Л. К. Рамзин разработал i - d диаграмму влажного воздуха (энтальпия -влагосодержание). В странах Европы обычно применяют I-х диаграмму влажного воздуха (энтальпия — влагосодержание) француза Молье, которая была им опубликована в 1921 году.

1.4 Совершенствование схемных решений систем кондиционирования воздуха

Начиная с 1917 года в нескольких городах США появились первые театры и кинозалы, оборудованные системой кондиционирования воздуха, что привело к резкому росту их посещаемости в жаркие летние месяцы. В 1920-е гг. центральные системы комфортного кондиционирования воздуха обычно устраивались в театрах, гостиницах, торговых центрах, но мало были распространены в офисных и жилых зданиях.

В первых небоскребах США были использованы системы естественной вентиляции. В реконструируемых зданиях в существующие системы приточной вентиляции

встраивали воздухоохладители. В связи с разработкой и выпуском местных автономных кондиционеров в начале 20-х годов в офисных и гражданских зданиях преобладали местные системы кондиционирования воздуха. В 1930 году большинство ос новных государственных учреждений США имели системы кондиционирования воздуха, в том числе Белый дом.

В 30-е годы в США, а затем и в других странах, началось широкое применение

комнатных, бытовых и шкафных автономных кондиционеров для жилых зданий.

Практически до середины 40-х годов системы кондиционирования гражданских

зданий, в том числе офисных, это — центральные воздушные системы с местными

рециркуляционными вентиляторами или температурными доводчиками. Система с

температурными доводчиками применяется для помещений с высокими нагрузками по скрытой теплоте, для реконструируемых зданий с существующими системами водяного отопления, для новых зданий, в которых на первом этапе предполагается осуществлять только отопление и вентиляцию, а охлаждение в более поздние роки — посредством добавления воздухоохладителя в центральную установку. аибольшее распространение получила, например, для музеев и картинных галерей.

Позже стали применять двухканальные системы кондиционирования воздуха. Это системы, в которых наружный воздух смешивается с рециркуляционным, смесь охлаждается и осушается летом, увлажняется зимой, делится на два канала и в каждом потоке устанавливаются соответственно воздухонагреватель и воздухоохладитель. Возможна обработка воздуха в двух параллельных установках. Нагретый и охлажденный воздух по двум каналам поступает в помещения, где

смешивается в необходимом соотношении, чтобы обеспечить заданную температуру воздуха в помещении.

В США и Европе двухканальные СКВ использовались значительно реже, чем водовоздушные. Незадолго до окончания Второй мировой войны появились новые идеи и их воплощение в архитектуре, связанные с применением новых строительных материалов — бетона и алюминия. Возросли нагрузки на систему кондиционирования воздуха за счет солнечной радиации, требовались новые схемные решения. Для снижения теплопоступлений от солнечной радиации через окна использовали специальные окна, внутренние жалюзи, реже — наружные солнцезащитные устройства. Первая водовоздушная система с режимами охлаждения и отопления, включая использование теплового насоса, была запроектирована Д. Крокером в 1944 году.

Затраты на систему кондиционирования воздуха выросли на 10-25% по сравнению с обычными системами отопления и вентиляции. В качестве местных агрегатов использовались эжекционные доводчики, в том числе в зданиях послевоенной постройки, например в здании ООН в Нью-Йорке. В водовоздушных системах, в отечественной практике называемых местно- центральными, в кондиционируемое помещение вводится воздух, обработанный в центральном кондиционере, и вода, несущая тепло или холод.

Водовоздушные системы применяются для помещений со значительными явными тепловыделениями, где не требуется жесткое поддержание заданного значения относительной влажности воздуха. Они хорошо себя зарекомендовали за рубежом в офисных зданиях, больницах, гостиницах, школах, жилых зданиях, сследовательских лабораториях, могут применяться в многозональных производственных помещениях точного машиностроения, радиотехнической, фармацевтической, пищевой промышленности. В водовоздушных системах в качестве местных грегатов, устанавливаемых в помещении, применяют эжекционные доводчики, вентиляторные

доводчики, напольные конвекторы и охлаждающие панели.

В связи с загрязнением атмосферы, необходимостью защиты от уличного

шума в настоящее время значительно расширилась сфера применения комфортных

систем кондиционирования воздуха (СКВ) в зданиях различного назначения.

В настоящее время кондиционирование воздуха стало необходимым элементом

инженерного оборудования жилых зданий. Специалисты все больше приходят к

необходимости устройства механической регулируемой приточно вытяжной вентиляции с регенерацией теплоты удаляемого воздуха в жилых зданиях. Опыт использования таких установок имеется в некоторых странах Европы, например, Германии, Швеции, Австрии.

В связи с остро стоящей энергетической проблемой в последние годы в

Европе разрабатывают децентрализованные системы кондиционирования воздуха

с регенерацией теплоты удаляемого воздуха и смешанные системы с использованием

естественной вентиляции — «ночное проветривание», а также потенциала наружного воздуха для получения холодной воды — косвенное и комбинированное испарительное охлаждение.

Лекция 2 Требования к системам кондиционирования воздуха

Воздух как фактор жизнедеятельности человека следует рассматривать с двух позиций: как среда, вдыхаемая человеком, и как среда, окружающая человека, с которой поверхность человеческого организма постоянно находится в контакте. Роль

воздуха состоит в снабжении человека кислородом, удаления влаги из организма при выдыхании, обеспечении процесса теплообмена человека с окружающей средой.

С помощью кондиционирования можно полностью устранить или свести к минимуму действие таких вредных факторов, как избыточная теплота (конвенционная, вызывающая повышение температуры воздуха, и лучистая); избыточные водяные пары – влага; газы и пары химических веществ токсичного или раздражающего действия; токсичная и нетоксичная пыль; радиоактивные вещества.

Рассмотрим кратко источники образования факторов вредности:

Избыточная теплота. Взрослый человек в спокойном состоянии и при нормальных микроклиматических условиях выделяет в окружающую среду 85 – 120 Вт, из которых

в среднем 20% -конвекцией; 55% -излучением и 25% - испарением влаги. Количество выделяемой человеком теплоты изменяется в зависимости от физических нагрузок и температуры воздуха в помещении. В помещениях, где бывает много людей, тепловыделения создают неблагоприятные условия, вредно отражаются на самочувствии, здоровье и работоспособности людей.

Влаговыделения. Количество выделяемого организмом человека водяного пара при умеренной температуре воздуха и небольшой физической нагрузке составляет 40 – 75 г/ч. При высокой температуре среды выделение влаги может возрасти до 150 г/ч. Избыточное содержание водяных паров в воздухе может возникнуть в помещении здания общественного назначения, а также в цехах и отделах промышленных предприятий.

Газовыделение. Содержание газов и пыли не должно превышать предельно допустимых концентраций согласно нормативных документов. Современные требования, предъявляемые к системам кондиционирования воздуха зданий и сооружений: