ВВЕДЕНИЕ

   Постоянное и всестороннее улучшение условий труда, быта и отдыха трудящихся является главной социальной задачей Советского государства. Важную роль в создании этих условий и повышении производительности труда играют системы вентиляции (СВ) и системы кондиционирования воздуха (СКВ).

   В производственных помещениях СКВ создают тепловлажностные условия, подвижность и чистоту воздушной среды, необходимые для технологического процесса. В таких отраслях, как химическая, текстильная, легкая, пищевая, металлообрабатывающая, приборостроительная, оптическая, электронная, радиотехническая, полиграфическая и в ряде других технологическое КВ получило широкое распространение. Области и объем применения СКВ в промышленных и гражданских зданиях постоянно расширяется. Выпуск основного оборудования для СКВ с 1960 по 1970 г. возрос более чем в 6 раз.

   Разнообразие кондиционируемых помещений и требований к СКВ, значительные капиталовложения и большая энергоемкость этих систем потребовали разработки и применения новых, более экономичных схем обработки воздуха и методов регулирования его параметров. Для производств с быстроизменяющейся («гибкой») технологией, научно-исследовательских учреждений, административных и общественны зданий с большим остеклением, периметральным расположением помещений, объектов с периодическим режимом работы характерна изменчивость тепловых ∑Q_изб и влажностных нагрузок ∑W_изб. Для достижения постоянства или требуемого закона изменения параметров воздушной среды при этих условиях особое значение приобретает автоматическое регулирование.

   Если рассматривать в качестве регулируемого параметра температуру внутреннего воздуха t_в.ср, то ее постоянство в соответствии с соотношением t_в.ср = t_пр + 3,6∑Q_изб/с_рG можно обеспечить:

- изменением температуры приточного воздуха t_пр при неизменном его расходе G; такой метод регулирования называют качественным;

- изменением расхода G приточного и удаляемого воздуха при неизменной температуре t_пр; этот метод называют количественным регулированием.

   Аналогичное регулирование можно использовать для поддержания влагосодержания d_в.ср = d_пр + ∑W_изб/с_рG и тем самым относительной влажности воздуха в помещении φ_в (при постоянной t_в.ср).

   В настоящем времени в технике КВ бóльшее распространение получило качественное регулирование. Методам регулирования посвящено много работ [32, 40, 54, 21, 29 и др.]. В этих работах отмечается, что в зависимости от производительности СКВ, колебания нагрузки, зонирования и других показателей удается реализовать ряд преимуществ количественного метода регулирования параметров:

- снижается расчетная производительность многозональных СКВ и холодопроизводительность установок; если при качественном регулировании расчетная нагрузка определяется как сумма максимальных нагрузок, то при количественным регулировании она определяется максимальной суммой часовых нагрузок. Это сокращает капитальные и эксплуатационные затраты на СКВ и холодильные установки, уменьшает площади, занимаемые оборудованием и т.п.;

- сокращаются эксплуатационные затраты тепла, холода и электроэнергии, сопутствующие снижению расходов приточного и вытяжного воздуха; снижаются тепловые мощности и затраты на фильтры;

- упрощаются конструктивные решения, освобождаются площади, занимаемые бойлерами с автоматикой, трубопроводами и арматурой к зональным доводчикам, упрощается аэродинамическая наладка расходов в ответвлениях и зональных доводчиков;

- обеспечивается бóльшая гибкость эксплуатационных режимов работы СКВ, допускается присоединение и отключение ответвлений без нарушения режима работы остальных; воздушный клапан имеет меньшую инерционность, чем доводчик-калорифер;

- в правильно рассчитанной схеме воздухораспределения снижение расхода воздуха в зимнем режиме уменьшает среднюю подвижность воздуха, это имеет положительное гигиеническое значение, с другой стороны, при снижении подвижности уменьшается коэффициент турбулентного обмена [50], повышается эффективность улавливания местными отсосами вредных веществ и уменьшается их испарение с открытых поверхностей.

   Логическая обоснованность количественного регулирования состоит в том, что не допускается перерасход приточного и вытяжного воздуха. Количество воздуха как бы «следит» за тепловой (или влажностной) нагрузкой помещения.

   Отмеченные преимущества привлекают к этому методу регулирования внимание специалистов по кондиционированию воздуха и вентиляции. Постепенно количественное регулирование находит все более широкое применение. В обзоре техники КВ [15] отмечается, что повышение эффективности СКВ достигается применением количественного регулирования. В решениях VI научно-технического совещания по КВ (1973 г.) количественное регулирование отмечено как перспективное и рекомендовано к широкому применению. Для условий США, где СКВ потребляют 18% производимой электроэнергии, количественное регулирование считают основным путем снижения энергозатрат [62]. W.Grath указывает [55], что по английским прогнозам к 1985 г. бóльшая часть СКВ будет работать с переменным расходом воздуха.

   В отечественной и зарубежной литературе отмечается применение количественного регулирования в зданиях различного назначения: научно-исследовательских институтах [14, 30, 32], административных зданиях [19, 13, 58, 59], общественных зданиях различного назначения [13, 16, 56], на текстильных предприятиях, заводах химического волокна [6, 28, 43] и в других производствах [10, 54, 57], а также в животноводческих и птицеводческих помещениях.

   Уже в настоящее время количественное регулирование предусматривается в проектах таких ведущих институтов, как Промстройпроект, ГПИ-1, Проектпромвентиляция и др. Практическое применение количественного регулирования основывается на теоретических м экспериментальных исследованиях процессов и оборудования, специфического для количественного регулирования. Среди них:

- разработка теоретических основ, схем и методов оценки экономических показателей количественного метода регулирования;

- разработка и исследование оборудования для центрального регулирования производительности вентиляторов и зонального регулирования расходов в ответвлениях;

- исследование и разработка методов расчета систем воздухораспределения при переменных расходах воздуха;

- исследование и разработка методов расчета переменных аэродинамических режимов (ПАР) в разветвленных вентиляционных сетях многозональных СКВ и методов устранения ПАР;

- теоретические и экспериментальные исследования помещения как объекта регулирования температуры, а также динамических характеристик оборудования СКВ и воздуховодов.

   К настоящему времени отечественная промышленность наладила серийный выпуск специфического для количественного регулирования оборудования и средств автоматизации. Это, прежде всего, индукторные муфты скольжения, направляющие аппараты для вентиляторов разных номеров, воздушные клапаны с электро- и пневмоприводом, современные конструкции терморегуляторов, дифманометры на различные перепады давлений, командные приборы к ним и др.

   При написании книги автор стремился на основании системного подхода дать общие представления и разносторонний анализ процессов, происходящих в СКВ с количественным регулированием. Приводимые теплофизические, аэродинамические, климатологические и экономические расчеты позволяют представить и оценить проблему комплексно.

   Настоящая работа не претендует на исчерпывающее освещение всех вопросов, связанных с проблемой количественного регулирования. По мнению автора, ряд вопросов еще ждет своего решения, а именно:

- комплексные сравнительные исследования воздухораспределительных устройств и методы расчета систем воздухораспределения при переменных расходах воздуха;

- статические и динамические характеристики основного оборудования СКВ (калорифер, форсуночная камера) при переменных расходах воздуха и схемы регулирования этого оборудования;

- работа СКВ с количественным регулированием совместно с другими системами: СКВ с количественным регулированием, локализующая вентиляция, системы доувлажнения и др., а также количественное регулирование относительной влажности воздуха в помещениях с переменными влаговыделениями;

- натурные исследования характерных схем СКВ и зонирование помещений при переменных расходах воздуха.

   Кроме того, требует накопления, анализа и обобщения пока еще недостаточный опыт наладки и эксплуатации таких систем.

   При работе над книгой автор использовал материалы собственных теоретических и экспериментальных исследований и разработок, выполненных на протяжении 1964 – 1974 гг. в Ленинградском инженерно-строительном институте и Ленинградском технологическом институте холодильной промышленности, а также материалы других исследований.