Главная » Литература » Отопление, вентиляция и кондиционирование » Стефанов - Вентиляция и кондиционирование воздуха

Стефанов - Вентиляция и кондиционирование воздуха


ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ЗДАНИЙ

Стефанов Евгений Васильевич 2005

ВЕНТИЛЯЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА

Настоящая книга переиздается в год 60-летия Великой Победы. В связи с  большим объемом книги некоторые главы оригинала сокращены, но актуальность и  ценность ее от этого для работающих ныне специалистов не утрачены.

Приведены общие теплофизические, аэродинамические и физико-гигиенические обоснования комфортных параметров микроклимата в кондиционируемых и  вентилируемых помещениях, расчеты элементов систем, их принципиальные схемы и  классификация систем вентиляции и кондиционирования по основным признакам (по способу побуждения движения воздуха и методу организации воздухообмена в  помещении, по степени использования наружного воздуха и по степени  централизации и автономности, по способу комплектации узла обработки воздуха).

Рассмотрены различные методы определения воздухообмена и глубоко  изложены вопросы обработки воздуха в аппаратах различного типа. Достаточно подробно писаны аэродинамические особенности вентиляторов и увязка их работы в сети воздуховодов. В последней главе приведены основные сведения по пуску, наладке, испытаниям и эксплуатации систем вентиляции и кондиционирования. Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников, а  также студентов факультетов отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха высших учебных заведений.

 

К ЧИТАТЕЛЯМ

25 декабря 2005 года одному из выдающихся специалистов России в технике вентиляции и кондиционирования воздуха, доктору  технических наук, профессору, заслуженному деятелю науки и техники Российской Федерации Евгению Васильевичу Стефанову  исполнилось бы 92 года.

Талантливый ученый и педагог, Е. В. Стефанов за годы своей  деятельности подготовил тысячи инженеров, десятки кандидатов и  докторов наук. Под его непосредственным руководством создано  научное направление в области исследования, расчета и моделирования процессов тепло - и массопереноса в аппаратах и системах  кондиционирования воздуха. Написанный им и изданный в 1970 году  учебник «Вентиляция и кондиционирование воздуха» является сегодня классическим и, по мнению специалистов, остается одним из  лучших из всего написанного на эту тему.

Участник Великой Отечественной войны, Евгений Васильевич в 1941-1942 годах непосредственно занимался строительством  оборонительных рубежей на подступах к Ленинграду и на Северном  флоте. Вся профессиональная деятельность полковника Е. В. Стефанова была связана с Вооруженными Силами, а потому решению актуальных задач, имевших прямое отношение к  обороноспособности страны, посвящено большинство его научных работ. Не случайно в год 60-летия Великой Победы авторитетнейший член Ассоциации инженеров по отоплению, вентиляции, кондиционированию  воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике фирма «Арктика» решила переиздать массовым тиражом по-прежнему востребованный труд талантливого ученого.

Книга публикуется в серии «Инженерные системы зданий»,  которую задумали и планомерно реализуют руководство и специалисты «Арктики». Открыла серию монография ныне здравствующего  участника Великой Отечественной войны, полковника в отставке,  доктора технических наук, профессора Адольфа Адамовича Рымкевича «Системный анализ оптимизации общеобменной вентиляции и  кондиционирования воздуха» 2003 г.). Следом вышел в свет  фундаментальный труд «Распределение воздуха в помещениях» известного  ученого в области промышленной вентиляции, доктора технических наук, профессора Михаила Иосифовича Гримитлина 2004 г.).

Нет сомнения в том, что переизданный учебник Е. В. Стефанова будет интересен и полезен не только студентам профильных кафедр технических вузов, но и всем специалистам отрасли.

 

ОТ ИЗДАТЕЛЬСТВА

Данная книга в нынешнем ее издании вряд ли бы вышла в свет, если бы не моральная и финансовая поддержка этого и других научно- технических издательских проектов фирмой «Арктика». Общественно значимая деятельность «Арктики» - явление  знаковое. Это бесспорный признак нового и, без преувеличения,  государственного мышления деловых кругов России, которые в условиях непрекращающегося реформирования экономики,  неустойчивости рынка и далеких пока от совершенства самих  рыночных отношений не только поднимают имидж и престиж отрасли, в которой работают, но и принимают на себя ответственность за ее будущее. «Арктика» - крупнейший инженерно-строительный холдинг, выпускающий современную конкурентоспособную продукцию. Являясь одним из ведущих российских производителей  оборудования систем вентиляции и кондиционирования, холдинг  всемерно способствует продвижению технологически передового,  энергосберегающего и экологически безопасного оборудования. Что, в конечном счете, в интересах, как экономики страны, так и  отдельного потребителя. Неподдельный интерес специалисты  «Арктики» проявляют к обучению и воспитанию молодых кадров  отрасли, их профессиональной ориентации на климатическом рынке и в передовых научно-технических разработках. Это, прежде всего, касается студентов профильных кафедр российских технических вузов. Эффективна и многопланова спонсорская деятельность «Арктики», направленная на поддержку переживающей не  простые времена отечественной науки, а также разработчиков  новейших технико-технологических идей и конкретных наукоемких проектов.

Примечательно, что и сам холдинг ведет непрерывную и  целенаправленную научно-практическую работу, имеющую максимальное прикладное значение. К примеру, на одном из крупнейших его подразделений, заводе «Арктос», успешно функционирует  научно-исследовательская лаборатория аэродинамики и акустики, которая разрабатывает и испытывает новые виды продукции, активно  взаимодействуя при этом с проектными организациями. Продукцию  холдинга давно уже по достоинству оценили не только на обширных просторах российского рынка, но и в странах СНГ, Балтии,  Финляндии, Германии, Ирландии.

Издание «Арктикой» фундаментальных, имеющих непреходящее теоретическое и практическое значение трудов замечательной  плеяды отечественных ученых заслуживает признания не только  научной общественности, но и многотысячной когорты специалистов- практиков. И, прежде всего, нашего профессионального будущего: студентов и молодых инженеров.

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

Книга Е. В. Стефанова «Вентиляция и кондиционирование  воздуха» написана как учебник для слушателей Высшего военного инженерно-технического училища (ныне - Военный инженерно- технический университет). В учебнике рассмотрены вопросы, являющиеся общими для  систем вентиляции и кондиционирования воздуха различных по  своему назначению сооружений. Значительное место в нем отведено термодинамике влажного воздуха, процессам изменения тепло- влажностного состояния воздуха и его кондиционирования, а  также системам воздуховодов и вентиляторам.

При изложении материала основное внимание уделялось  выяснению физической сущности изучаемых процессов. Технические и конструктивные характеристики даже современного по тому  времени, когда издавался учебник, оборудования рассматриваются в нем весьма кратко.

Следует заметить, что, несмотря на высокий уровень изложения материала и отсутствие сведений в литературе о целом ряде  излагаемых в учебнике вопросов, последний не получил в свое время  широкого распространения, так как был издан Министерством обороны малым тиражом и в продажу не поступал. Тем более целесообразным представляется его переиздание, которое, по нашему мнению,  является актуальным и полезным как для уже сформировавшихся  специалистов, так и для тех, кто обучается профессии инженера по  отоплению, вентиляции и кондиционированию воздуха. Е. В. Стефанов был одним из крупнейших отечественных  ученых в области вентиляции и кондиционирования воздуха. Что же касается этих систем специальных подземных сооружений, то ему здесь не было равных.

За годы своей научно-исследовательской и педагогической  деятельности Е. В. Стефанов подготовил тысячи инженеров, десятки кандидатов и докторов наук. Под его руководством создано целое научное направление в области исследования,  моделирования и расчета процессов тепло - и массообмена в аппаратах систем кондиционирования воздуха.

В течение 15 лет Е. В. Стефанов возглавлял секцию отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха Ленинградского  отделения НТО Стройиндустрии, был председателем регулярно  проводившихся в Ленинградском доме научно-технической  пропаганды (ЛДНТП) семинаров по кондиционированию воздуха, входил в состав ученых советов ВИТУ, ЛИСИ, ВНИИОТ ВЦСПС,  технических советов Военно-медицинской академии им. С. М.  Кирова, ВНИИГС, Проблемного совета при ВЦСПС, Технического  совета по кондиционеростроению в СССР, был консультантом многих проектных организаций Министерства обороны и других ведомств. Переиздаваемая книга Е. В. Стефанова написана и издана более 30 лет назад, но основные теоретические положения, изложенные в ней, до сих пор современны и полезны для работающих ныне  специалистов. Особенно это касается физических основ  рассматриваемых в книге процессов и систем. К сожалению, многие выходящие ныне из печати книги в этом отношении оставляют желать  лучшего, хотя, и перенасыщены техническими и паспортными  характеристиками вполне современных оборудований и систем.

В переиздаваемой книге, к сожалению, не удается сохранить все главы оригинала. Связано это с ограниченным объемом  издания. Исключены, на наш взгляд, либо устаревшие главы, либо те, что подробнее изложены в недавно вышедших изданиях. 

Детальнее на этом остановимся при краткой характеристике каждой  главы оригинала. В главе 1 «Термодинамика влажного воздуха»  последовательно, логично и достаточно глубоко физически обоснованно  излагаются свойства сухого воздуха, водяного пара и их смеси -  влажного воздуха, построение I-d диаграммы влажного воздуха, отыскание с ее помощью параметров воздуха и нахождение точек, характеризующих то или иное его состояние. Рассматриваются различные процессы изменения состояния воздуха. В заключение приводятся задачи с примерами решения ряда из них.

Заметим, что в современной литературе по вентиляции и  кондиционированию воздуха такие обоснованность и  последовательность часто не просматриваются. Глава 2 «Требования к воздуху закрытых помещений»  включает общие положения и требования к газовому составу, чистоте воздуха И его метеорологическим параметрам. Изложение этого  материала отличается оригинальностью, физической и  гигиенической обоснованностью. Известное внимание уделено в этой главе комплексному нормированию метеорологических параметров:  эквивалентно-эффективной и результирующей значениям  температуры.

Естественно, что в этой главе не нашли представления  современные гигиенические представления об ощущаемом качестве воздуха, широко пропагандируемые П. О. Фангером и европейскими  нормативными документами, которые, правда, полностью игнорируют  результаты исследований отечественных специалистов (В. Н. Тетеревникова, Л. В. Павлухина и др.). При этом зарубежные  исследователи и разработчики соответствующих стандартов  объясняют такое положение тем, что в мире (в Европе, в частности) мало издано нашей отечественной литературы на английском и других европейских языках.

В главе 3 «Классификация систем вентиляции и  кондиционирования воздуха» приводятся, пожалуй, весьма логичные и  достаточно простые признаки классификации этих систем. Заметим, что попытки учесть в классификации все разновидности систем, как правило, приводят к настолько сложной системе распределения последних, которая часто затрудняет понимание роли и места ряда из них. Важно и то обстоятельство, что техническая литература должна быть ориентирована на специалистов определенного уровня и квалификации, но профессиональная, физическая и логическая ее ориентированность не должны приводить к переусложнению  излагаемого материала. В этом отношении книга Е. В. Стефанова может служить примером логичной, физически обоснованной и  профессионально доступной манеры изложения рассматриваемых тем и вопросов.

Так, например, как системы вентиляции, так и  кондиционирования воздуха классифицируются по трем-четырем основным  признакам:

- вентиляции:

а) по способу побуждения движения воздуха;

б) по способу снабжения помещения воздухом;

в) по методу организации вентиляции помещения;

- кондиционирования воздуха:

а) по степени использования наружного воздуха;

б) по степени централизации;

в) по степени автономности;

г) по способу комплектации узла обработки воздуха.

Глава 4 «Определение воздухообменов» содержит (кроме общих положений) количественную оценку выделяющихся вредностей от различных источников (теплоты, влаговыделений и поступления в помещения различных газовых вредностей). В этой главе  рассматриваются различные методы определения воздухообменов как в  общеобменных, так и в местных системах вентиляции и  кондиционирования воздуха. Однако в настоящее время очень актуальна проблема организации воздухообмена в квартирах многоэтажных жилых домов и офисов, что не нашло отражения в главе 4. Как современное дополнение этого  материала, можно рассматривать ряд технических рекомендаций и  стандартов, разработанных некоммерческим партнерством «АВОК»  (профессиональное объединение специалистов в области отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, тепло- и холодоснабжения).

Стандарт «АВОК» «Здания жилые и общественные. Нормы  воздухообмена» рассмотрен Управлением стандартизации, технического  нормирования и сертификации Госстроя РФ в 2002 году, которое считает возможным использовать данные стандарта для применения  проектировщиками и всеми организациями, задействованными в  строительном процессе. Кроме того, в качестве рекомендательного статуса в 2004 году были разработаны и распространены «Технические  рекомендации по организации воздухообмена в квартирах многоэтажного жилого дома» - ТР «АВОК» - 4-2004 г. А в 2005 году издана  монография И. Ф. Ливчака и А. Л. Наумова «Вентиляция многоэтажных  жилых зданий». Использование данных материалов позволит повысить уровень проектирования, строительства и эксплуатации с  ориентацией на использование современных технологий в отопительно-вентиляционной технике, улучшению качества микроклимата зданий, повышению энергетической эффективности зданий.

Глава 5 «Процессы и аппараты кондиционирования воздуха» является центральной в учебнике, и в ней весьма подробно  излагаются вопросы обработки воздуха в аппаратах различного типа: контактных, поверхностных теплообменниках, установках сорбционного типа.

Большое внимание в этой главе уделено аппаратам  контактного типа: оросительным камерам, аппаратам с орошаемой насадкой и пенным аппаратам. Не обделены вниманием поверхностные  теплообменники. При этом акцент делается на так называемых  поверхностных воздухоохладителях, работающих как в сухом  режиме, так и в режиме с выпадением конденсата.

Значительное место в главе уделяется основным положениям теории тепло - и массообмена между воздухом и водой и изображению на диаграмме процессов обработки воздуха водой.  Изложение этих вопросов отличается последовательностью и  соответствующими физическими и математическими обоснованиями. И сегодня вызывает интерес доказательство справедливости при рассмотрении названных выше процессов постоянства  известного соотношения Льюиса, которое до сегодняшнего дня рядом  специалистов подвергается сомнению. В частности, это особенно  важно для процессов охлаждения и осушения воздуха. Значительный интерес представляют изложенные в этой главе методы получения расчетных зависимостей для различных типов контактных аппаратов:

- получение расчетных зависимостей на основе  использования коэффициентов тепло- и массопереноса;

- получение расчетных зависимостей на основе использования чисел единиц переноса явной и полной теплоты (впервые  такой подход применительно к расчету аппаратов  кондиционирования воздуха предложен именно Е. В. Стефановым);

- получение расчетных зависимостей, основанных на  представлении об идеальном процессе (здесь речь идет об  использовании коэффициентов эффективности,  предложенных различными авторами, например Б. В. Баркаловым, Е. Е. Карписом и др.).

Далее подробно рассматриваются различные типы контактных аппаратов (оросительные форсуночные камеры, камеры с  орошаемой насадкой, пенные аппараты) и излагаются методы расчета каждого типа этих аппаратов.

На весьма высоком уровне описываются в главе  поверхностные теплообменники (в основном воздухоохладители) и методы получения зависимостей для их проектирования и расчета. В заключение главы подробно излагаются вопросы, связанные с осушением воздуха в механических осушителях, а также в  абсорбционных и адсорбционных осушительных установках. Глава 6 «Очистка воздуха от пыли» в настоящее издание не включена.

Глава 7 «Сети воздуховодов систем вентиляции и  кондиционирования воздуха» содержит достаточно подробные сведения о конструктивных элементах воздуховодов, фасонных частях и  устройствах для регулирования количества воздуха,  транспортируемого в вентиляционных сетях. В ней также рассматриваются  теоретические основы расчета воздуховодов, определение потерь на трение и преодоление местных сопротивлений.

В главе также подробно излагается методика расчета  разветвленных сетей воздуховодов и построение их аэродинамических  характеристик.

Очень важным разделом главы является параграф,  посвященный определению закономерностей изменения температуры  воздуха при его движении в воздуховодах. Здесь же излагаются  вопросы, связанные с экономической целесообразностью устройства тепловой изоляции воздуховодов.

Глава 8 «Распределение воздуха в вентилируемых помещениях» по своему содержанию весьма интересна (особенно если учесть  время издания книги, когда литературы по этому вопросу было явно недостаточно). Заметим, что изложение материала этой главы  характеризуется комплексным и физически обоснованным подходом. В настоящем издании эта глава опускается в связи с тем, что  совсем недавно вышла из печати уникальная по своему содержанию монография М. И. Гримитлина «Распределение воздуха в  помещениях». В этой книге, кроме научных основ и инженерных методов расчета систем воздухораспределения приточного воздуха в  вентилируемых и кондиционируемых помещениях, приводится  описание конструктивных особенностей современных воздухораздающих устройств. Приводится перечень и основные технические характеристики воздухораспределителей отечественных фирм- производителей («Арктос», «Экоюрос-Венто»), заявивших на  российском рынке климатической техники широкий спектр и  высокое качество выпускаемых изделий и завоевавших в настоящее время доверие заказчиков и профессиональных компаний. В главе 9 «Вентиляторы» упор делается не на разнообразии  конструктивного исполнения установок для транспортировки  воздуха, а на возможных принципиальных вариантах конструкции  последних. Особое же внимание в этой главе уделено элементам аэродинамики вентиляторов и их аэродинамическим характеристикам. Значительное место в ней предоставлено работе  вентиляторов на сеть воздуховодов и совместной работе вентиляторов на вентиляционную сеть (параллельной и последовательной).

Следует отметить, что особое развитие и толчком к широкому применению центробежных вентиляторов за рубежом было  положено в 1973 году Гансом Остбергом (Швеция), который первым в мировой практике создал канальный центробежный вентилятор - искусственную конструкцию при ее безусловной простоте. Это  явилось настоящим событием и одновременно мощным фундаментом для последующего бурного использования их в отечественной  вентиляционной технике. Канальные вентиляторы являются  инженерной концепцией, признанной во всем мире.

Подробную информацию о канальных вентиляторах  различного типа и назначения можно почерпнуть в каталоге  (Оборудование для систем вентиляции воздуха, 2005 г., Москва, «Арктика»). Многие российские организации, которые работают на рынке вентиляции и кондиционирования воздуха, по достоинству  оценили шведское качество продукции «Ostberg», широчайший  модельный ряд и превосходные технические характеристики. В заключение главы рассматривается борьба с шумом  вентиляторных установок. Здесь достаточно подробно выводятся  зависимости для определения уровней шума (суммарного и октавного) и приводятся характеристики шумоглушителей различного конструктивного исполнения.

Глава 11 «Системы естественной вентиляции и элементы  подземной аэростатики» не включена в настоящее издание, хотя в ней присутствует информация, представляющая определенный  интерес, но редко применяемая на объектах гражданского назначения. Итак, при издании учебника Е. В. Стефанова упор сделан на наиболее интересные в информационном отношении, актуальные и полезные для современного специалиста материалы. При этом сохранен стиль изложения, весьма характерный для этого  талантливого и весьма нестандартного человека. Хотелось бы также  отметить одну особенность его творчества: он никогда не писал то, что намечал, сразу, довольно много размышлял, но всегда излагал то, что у него формировалось, без черновиков. Многих это  удивляло, но таков был Евгений Васильевич. Причем круг его  профессиональных интересов был весьма широк, и за что бы он ни  брался, результат всегда был незаурядным и весьма полезным и для теории, и для практики.

С учениками он всегда был доброжелателен, ироничен,  никогда не разговаривал с ними на высоких тонах. К критике в свой адрес относился с пониманием и юмором, никогда никому не мстил и зла не помнил.

Вспоминается следующий пример из общения со Е. В. Стефановым одного из редакторов настоящего издания: «В 1964 году Евгений Васильевич завершал работу над докторской  диссертацией, а я только прибыл с производства на кафедру, начальником которой он был. И тем не менее он предложил мне прочитать одну из глав своей диссертации и высказать замечания, если они у меня появятся. Замечаний у меня оказалось существенно больше, чем он ожидал, и я их честно высказал.

- Ну и нехороший ты, Володя, человек, - сказал Евгений  Васильевич. - Завтра принесу следующую главу. Только читай  внимательно и не бойся критиковать.

Представляю, что было бы, если бы на его месте оказался кто-нибудь другой. А он был вот такой. И о моих замечаниях в свой адрес потом вспоминал с юмором».

Глава 1

ТЕРМОДИНАМИКА ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА

§ 1.1. Свойства сухого воздуха

Окружающий нас атмосферный воздух представляет собой смесь сухой части, состав которой стабилен по высоте и постоянен для любой точки земного шара (табл. 1.1), и водяного пара, количество которого переменно. Таким образом, в системах  вентиляции и кондиционирования воздуха приходится иметь дело с  влажным воздухом, или воздушно-паровой смесью. Молекулярный вес сухой части воздуха равен 28,98. Температура кипения жидкого воздуха -192°С (81°К). В расчетах по вентиляции и кондиционированию воздуха  влажный воздух с достаточной точностью считают идеальным газом и  распространяют на него соответствующие физические законы,  справедливые для смеси идеальных газов. Каждый газ (в том числе и водяной пар) занимает тот же объем, что и вся смесь, имеет одинаковую с ней температуру и находится под своим парциальным давлением.

...


Архивариус Бизнес-планы Типовые серии Норм. документы Литература Технол. карты Программы Серии в DWG, XLS