КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА

Кондиционирование воздуха служит для создания в помещениях искусственного улучшенного климата, т. е. обеспечивает заданные температуру, влажность и чистоту воздуха при соблюдении допустимой скорости движения воздуха в помещении.

При современном уровне развития техники производственные процессы во многих отраслях промышленности немыслимы без поддержания в цехах строго определенных параметров воздушной среды (например, при изготовлении полупроводников, в точном приборостроении, текстильной промышленности, складских хозяйствах бумаги, табака и пр.).

Актуальной проблемой является также устройство систем кондиционирования воздуха на крупных торговых предприятиях, в залах заседаний, кинотеатрах и в других помещениях, где скапливается большое количество людей. В большинстве таких зданий кондиционирование воздуха весьма целесообразно и постепенно внедряется в жизнь. Желательно также устройство кондиционирования воздуха для жилых помещений в южных районах страны.

Применение кондиционирования воздуха в прядильных, ткацких и отделочных цехах текстильной, а также на многих призводствах химической, биологической, пищевой и других отраслей промышленности дает возможность:

1) увеличить объем выпускаемой продукции путем ускорения протекания технологических процессов;

2) обеспечить выпуск продукции более высокого качества: например, в текстильной промышленности кондиционирование воздуха положительно влияет на равномерность сечения, эластичность и прочность нити, уменьшается обрывность пряжи и количество узелков в ткани;

3) создать более здоровые условия для пребывания людей в производственных, общественных и жилых помещениях, увеличивая бодрость и работоспособность человека.

Процесс кондиционирования воздуха должен быть полностью автоматизированным. Неавтоматизированные системы работают неточно и неэкономично и поэтому почти не применяются. Автоматизированные системы практически могут поддерживать в помещениях устойчивую температуру (Д/=±ГС) и относительную влажность воздуха ф в пределах ±7%.

Увеличивая чувствительность средств автоматизации и точность работы системы, можно еще более уменьшить пределы колебаний заданных параметров воздуха.

Системы кондиционирования воздуха классифицируются по следующим признакам:

1. По области применения:

а) технологические системы (в промышленности);

б) комфортные системы (в производственных, общественных и жилых зданиях).

2. По рабочим сезонам:

а) системы, работающие круглогодично. Применяются в промышленности и для объектов специального назначения;

б) системы, работающие только в теплые месяцы года. В этих системах воздух в зависимости от погодных условий может охлаждаться, увлажняться и осушаться. Такие системы применяются в общественных, жилых зданиях, а нередко и в производственных.

3. По производительности системы и по району обслуживания:

а) местные системы с кондиционерами мощностью от 1,5 до 10 тыс. м3 воздуха в час. Кондиционер местной системы обслуживает только одно помещение и обычно находится там же или в рядом расположенном помещении;

б) центральные системы с кондиционерами мощностью от 10 до 250 тыс. м3 воздуха в час, предназначенные для обслуживания большого числа помещений.

4. По количеству ступеней нагрева воздуха:

а) одноступенчатые;

б) двухступенчатые.

Двухступенчатые системы обеспечивают лучшие показатели работы и значительно более стабильные параметры кондиционированного воздуха, чем одноступенчатые; последние поэтому применяются только на малоответственных объектах, не требующих особой точности поддержания заданных параметров воздуха.

Существует также классификация систем кондиционирования в зависимости от давления воздуха, от параметров- теплоносителя, от степени постоянства параметров воздуха и по принципам работы кондиционера.

Двухступенчатые системы кондиционирования воздуха с охлаждающим устройством без системы рециркуляции воздуха (рис. 1-13) применяются как в технологических, так и в комфортных системах кондиционирования воздуха.

В системе выполняются следующие операции: первая ступень нагрева наружного воздуха; увлажнение и очистка воздуха; охлаждение воздуха (летом); сепарация воды и осушение воздуха; вторая ступень нагрева воздуха;-подача подготовленного воздуха в помещения.

Работа кондиционера и автоматики управления им осложняется в случае применения в системе кондиционирования рециркуляций воздуха из обслуживаемых помещений.

В качестве теплоносителя в калориферах кондиционеров воздуха следует применять, как правило, горячую воду. Использование электроэнергии для производства тепла в кондиционерах воздуха неэкономично, а пар при существующих средствах автоматики не обеспечивает точного поддержания заданных параметров кондиционирования воздуха.

Для первичного нагрева воздуха в калориферах первой ступени пользуются теплоносителем из районных тепловых сетей с их расчетными параметрами. Для калориферов второй ступени обычно применяют горячую воду с постоянной температурой в пределах 30—60°С, подготовляемую в отдельном теплообменнике, нагреваемом сетевой водой (рис. 1-14).

Технические показатели кондиционирования воздуха зависят от температуры наружного воздуха, от требуемых параметров воздуха внутри помещений и необходимой степени точности в их поддержании, от возможности организации рециркуляции воздуха помещений и от многих других причин. Однако кондиционирование воздуха связано с существенными затратами.

Общее представление об установках кондиционирования воздуха с рециркуляцией и без нее могут дать следующие показатели (при производительности кондиционера по воздуху 30000 м3/ч без рециркуляции):

1) максимально-часовое потребление тепла зимой— около 3,0 ГДж/ч (0,72 Гкал/ч);

2) максимальное производство холода летом около 0,17 ГДж/ч (0,04 Гкал/ч);

3) потребная электрическая мощность —- около 28 кВт;

4) расход воды питьевого качества для увлажнения и охлаждения кондиционируемого воздуха — до 1,5 м3/ч;

5) расход технической воды для охлаждения компрессора— около 0,7 м3/ч.

При работе кондиционера указанной мощности с применением рециркуляции воздуха из помещений потребление тепла может снизиться до 25%, а потребление холода— до 50% потребления, необходимого при работе кондиционера без применения рециркуляции.

Горячая вода используется в различных целях:

1) для санитарно-бытовых нужд: в душевых, ваннах, для приготовления пищи, мытья посуды, белья, помещений и т. д.;

2) для технологических нужд: на бумажных фабриках для размачивания древесины и приготовления бумажной массы; в текстильной промышленности для промывки и окраски волокна, нитей и тканей; в пищевой, химической и машиностроительной промышленности, на автобазах, в гаражах, механических прачечных, банях и т. д. для различных процессов мытья и отмывания.

В горячем водоснабжении потребителями применяется вода различного качества:

1) вода питьевого качества необходима для удовлетворения санитарно-бытовых нужд и для нужд пищевой промышленности. Вода этого качества пригодна и для технологических процессов, однако следует учесть ее дефицитность и сравнительно высокую стоимость;

2) подпочвенная вода верхних горизонтов и вода открытых водоемов — рек, озер, морей используется в различных технологических процессах, не имеющих отношения к пищевой промышленности и не предъявляющих особых требований к качеству воды. Эти воды менее дефицитны и сравнительно дешевы;

3) в бальнеологических учреждениях используются различные минерализованные воды в лечебных целях;

4) в различных технологических процессах, предъявляющих к воде определенные требования, используется специально подготовленная вода. Так, вода, применяемая в текстильной промышленности для процессов отбеливания, крашения и отмывки, предварительно подвергается осветлению, обезжелезиванию и умягчению; вода, служащая для стирки белья в механических прачечных, подвергается умягчению. Аналогичные требования к качеству воды предъявляются технологией многих отраслей промышленности.

Температура горячей воды, подаваемой потребителям, должна соответствовать их требованиям и может быть весьма различной.

Действующими санитарными нормами и СНиП Н-34-76 «Горячее водоснабжение» температура воды, идущей на санитарно-бытовые нужды, устанавливается в пределах 50—75°С. Вода при этой температуре легко смывает жиры, обладает в некоторой степени дезинфицирующей способностью и не создает опасности ожога людей.

Необходимая для пользования ваннами и душевыми вода с температурой 30—40°С приготовляется потребителем на месте смешиванием в смесительных кранах горячей (50—75°С) воды с холодной (5—20°С) в нужной пропорции.

В технологических процессах горячая вода применяется при различных температурах. Так, деревообрабатывающей промышленности для размачивания древесины требуется вода с температурой 35—40°С; вода с температурой 50°С нужна для оборотного водоснабжения в производстве конденсаторной бумаги, с температурой 60°С — для промывки целлюлозы, с температурой 220—240°С — при производстве древесно-волокнистых плит.

В текстильной и пищевой промышленности в основном применяется вода с температурой 60—65°С. Для ведения гальванических процессов нужна вода с температурой 80—90°С, а для промывки металла перед его окраской — 70—90°С.

Из этих примеров видно, что потребность в горячей воде для всех санитарно-бытовых нужд и для некоторых производственных нужд промышленности можно обеспечить единой системой горячего водоснабжения в которой вода питьевого качества будет нагрета до 50—65°С в источнике тепла. Однако существуют отрасли промышленности с технологией, требующей применения горячей технической воды разного качества и температуры, а также воды питьевого качества с повышенной температурой. На таких предприятиях приходится создавать несколько систем горячего водоснабжения с водой различного качества и температуры и с использованием различных теплоносителей.

Системы горячего водоснабжения подразделяются следующим образом:

1. По степени централизации приготовления горячей воды:

а) местные установки; горячая вода приготовляется в местах ее потребления у ванн, душей, водоразборных кранов или поквартирно, в различных генераторах горячей воды — твердотопливных нагревательных колонках, газовых или электрических водонагревателях и т. п.;

б) централизованные системы (рис. 1-15). Горячая вода приготовляется централизованно в тепловом пункте (для одного • или группы зданий) или в районном источнике тепла для всего района в целом.

2. По циклу приготовления горячей воды:

а) одноконтурный (прямой) цикл: источник тепла — требуемая горячая вода (рис. 1-16,а);

б) двухконтурный цикл: источник тепла — горячая вода высокой температуры — горячая вода требуемой температуры. Возможно также: источник тепла — пар — горячая вода (рис. 1-16,6).

В двухконтурном цикле источник тепла готовит теплоноситель первого контура — горячую воду с высокой температурой или пар. Теплоноситель первого контура не используется непосредственно у потребителей,-а только подогревает холодную воду второго контура до требуемой потребителем температуры.

Приготовление горячей воды по одноконтурному прямому циклу значительно проще ее приготовления по двухконтурному циклу.

В практике централизованного теплоснабжения приготовление горячей воды по одноконтурному прямому циклу получило название открытой схемы, а приготовление Горячей воды iio двухконтурному циклу — закрытой схемы теплоснабжения.

3. По применению рециркуляции:

а) система горячего водоснабжения без рециркуляционного трубопровода (рис. 1-15). В такой системе горячая вода, если она не расходуется, со временем остывает. Практически эта система применяется только для коротких (до 20 м) сетей с трубопроводами горячей воды небольшого диаметра или в таких случаях, когда некоторое охлаждение воды не имеет существенного значения и вода расчетной температуры получается небольшим сливом остывшей воды;

б) система горячего водоснабжения с рециркуляционным трубопроводом (рис. 1-17). По рециркуляционному трубопроводу не использованная, остывшая до 35—

40°С вода повторно отводится в водонагреватель, расположенный в тепловом пункте или в котельной, где она снова подогревается до нужной температуры.

Рециркуляция горячей воды может осуществляться под воздействием гравитационных сил, создаваемых разностью плотностей воды при разных температурах, путем эжекции или под напором насоса. Такая рециркуляция воды может протекать удовлетворительно, если высота местной системы горячего водоснабжения составляет не менее двух третей длины этой системы. В системах горячего водоснабжения воды значительной протяженности рециркуляция воды обеспечивается применением специальных насосов.

За последние годы наблюдается быстрый рост потребления горячей воды в стране как результат развития санитарной культуры населения. Современные дома сооружаются как правило, с благоустроенными ванными комнатами, душами, кранами горячей воды в кухнях. На промышленных предприятиях редкий цех не оборудован собственными душевыми и кранами горячей воды. Горячая вода широко применяется также для ускорения и улучшения протекания технологических и моечных процессов. В будущем можно предвидеть дальнейший рост объема и значения горячего водоснабжения в народном хозяйстве страны.

Шираке 3. Э. Теплоснабжение: пер. с латыш. — М.: Энергия, 1979.