ПРЕДИСЛОВИЕ

   Среди главных задач одиннадцатой и последующей пятилеток XXIV съезд КПСС определил экономическое использование топливно-энергетических ресурсов и значительное улучшение энергетического баланса страны. В «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981 – 1985 годы и на период до 1990 года» подчеркивается, что всемерное повышение эффективности производства – принципиальная основа современного экономического развития, важнейшая хозяйственно-политическая задача нынешнего этапа коммунистического строительства. Как указывалось в Отчетном докладе ЦК КПСС XXIV съезду КПСС, в предстоящий период особо важное значение в экономическом строительстве приобретает снижение металлоемкости продукции, экономическое расходование сырья, топлива, энергии, металла и других материалов. За годы одиннадцатой пятилетки намечается обеспечить экономию топлива и энергетических ресурсов в народном хозяйстве в количестве 160 – 170 млн. т условного топлива. Вводится жесткое ограничение на расходование всех ресурсов. Большое внимание эффективности и качеству партия органически связывает с работой по совершенствованию производства на базе современной науки и техники.

   Важную роль в современной технике и технологии играют системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Они обеспечивают заданные по технологическим и гигиеническим требованиям параметры состояния и состав воздушной среды, а системы автоматизации – автоматическую стабилизацию, программное изменение, местный и операторный контроль, защиту, блокировку, сигнализацию и устранение аварийных ситуаций. Правильные решения по автоматизации предопределяют рациональное использование теплоты, холода и электроэнергии системами, что составляет заметную долю в топливно-энергетическом балансе страны, поэтому пропаганда идей и методов автоматизации систем кондиционирования и вентиляции играет важную роль.

   К началу 80-х годов теория систем кондиционирования воздуха и вентиляции значительно усовершенствована. На смену приблизительным пришли более точные и строгие физические представления. Делаются попытки рассматривать систему комплексно, с учетом взаимосвязи ее элементов, оптимизировать ряд решений. При более глубоком и детальном рассмотрении процессов, протекающих в системах при разных уровнях нагрузок и воздействий, яснее становятся требования и к другим системам, в том числе к системе автоматизации.

   Системы кондиционирования воздуха и вентиляции как объекты автоматизации являются достаточно специфическими. Диапазон изменения исходных данных (нагрузок, отклонений регулируемых параметров, параметров внешней среды) очень широк. В этих условиях применяют разные решения систем управления. Регулируемые параметры систем – это и термодинамические, и аэродинамические, и химические (газовый состав). Объекты управления часто являются сложными, распределенными и нелинейными, обладающими разной инерционностью, заметной в тепловых процессах и незначительной в аэродинамических процессах. Ряд управляющих воздействий ограничен, а некоторые элементы систем пока еще остаются неуправляемыми. В помещениях могут быть заданы несколько параметров, например температура, относительная влажность или влагосодержание, подвижность, избыточное давление и концентрация вредного вещества в воздухе. Алгоритм функционирования системы зависит от всех исходных данных и ограничений, он может быть разным – от наиболее простого до достаточно сложного.

   Содержание книги и круг рассматриваемых в ней вопросов определены на основе анализа задач, решаемых при проектировании, наладке, эксплуатации автоматизированных систем. Кроме того, автор учитывал основное содержание литературы [8, 11, 15 и др.].

   Начальные главы книги посвящены управляемой системе и ее свойствам, а последние – принципиальным решениям управляющей системы. Изложение начинается с основных сведений о системах и исходных данных как основе выбора решений по управлению. В этих темах наибольшее внимание уделено вопросам систематизации основных теоретических положений. Вместо известных и достаточно традиционных признаков классификации систем приведена классификация исходных данных, предопределяющих технические решения. Читатель может познакомиться с основной терминологией и применяемыми условными обозначениями элементов систем и их автоматизации. В соответствии с требованиями экономического расходования материальных средств и топливно-энергетических ресурсов выявлено влияние системы управления на функциональные, технологические и экономические показатели системы. На этой основе с учетом приводимых в книге зависимостей для расходов теплоты и электроэнергии в элементах систем при разных решениях по управлению можно обоснованно выбирать объем применения средств автоматизации.

   Не любая система может быть успешно автоматизирована, поэтому специально описывают требования к системе при условиях ее автоматизации. Эти сведения позволят избежать ряда ошибок при проектировании систем. Читатель сможет ознакомиться с основными разновидностями систем регулирования и выбирать то решение, которое будет наилучшим в конкретном случае. Например, дается зависимость, по которой оценивают, допустимо ли в данном объекте косвенное поддержание относительной влажности.

   Известно, что обоснованные технические решения вытекают из исходных данных и ограничений. До последнего времени исходные данные для проектирования и автоматизации приводятся в явно недостаточном объеме. Восполняя этот существенный пробел, автор приводит методики расчета и оценки различных отклонений параметров воздуха в помещении, методы анализа и синтеза тепловой, влажностной и газовой нагрузок помещения. Приводимая климатологическая информация, расчетные зависимости и параметры позволят читателю выполнять технико-экономические расчеты при выборе решений в пунктах проектирования основной части территории Союза ССР. Учитывая влияние методов проектирования системы на возможности управления такой системой, автор дал краткий анализ методов проектирования и путей их совершенствования.

   В книге специально систематизированы методы и результаты определения статических и динамических характеристик всех элементов (звеньев) системы и приведены методики и результаты расчетов этих характеристик. На их основе приводятся оригинальные методики определения наружных расчетных параметров, расчетной тепловой нагрузки помещения при случайном характере ее изменения, расчетной производительности систем, создающих динамический температурный режим в помещении. Учитывая, что в ближайшее время уровень применения средств управления будет определяться технико-экономическим обоснованием, автор приводит методики этих расчетов, позволяющих оценить расходы теплоты и электроэнергии.

   В современной литературе слабо отражены характеристики и методы управления аппаратами, нагнетателями и объектами. Учитывая это, в книге изложены требования к методикам управления и сравнительные характеристики этих методов применительно к основному оборудованию. Способы стабилизации параметров воздуха в помещении проанализированы с учетом их влияния на расходы теплоты, холода и электроэнергии.

   Традиционный раздел регулирующих органов (клапанов) систем наряду с известными методиками выбора и расчета единичных клапанов дополнен экспериментальными данными об изменении расходов при синхронном управлении двумя или тремя воздушными клапанами. Приводимые зависимости показывают, что упрощение схемы управления может приводить к перерасходам наружного воздуха, теплоты и холода.

   Центральным разделом книги, основанным на всем предшествующем материале, является методика составления функциональных схем автоматического регулирования центральных СКВ и вентиляции, автономных кондиционеров. Здесь приводится алгоритм оптимального управления и последовательность составления функциональных схем. Объяснены особенности режимов работы, выбора оборудования при позиционном регулировании в автономных кондиционерах. Кроме систем регулирования в книге описаны основные решения систем местного и дистанционного контроля, блокировки, защиты и диспетчеризации, основные сведения и технические характеристики регуляторов, методы выбора их настроек. Книгу завершают научно обоснованные методики испытания и наладки основных элементов автоматизированных систем: поверхностных аппаратов, сетей воздуховодов, автономных кондиционеров. Основные методики пояснены примерами расчетов.

   В книге сделана попытка обобщения ряда опубликованных в разных изданиях материалов и собственных исследований автора. Автор пользуется приятной возможностью выразить признательность за полезные советы и материалы А.А.Рымкевичу, В.И.Лысеву, А.Т.Акимову (ЛТИХП), И.И.Зингерману, З.М.Крастшевскому, Л.М.Берману (ГПИ «Харьковский Сантехпроект»), С.В.Нефелову (ЦНИИпромзданий), А.В.Степанову (ВНИИкондиционер).