5. Экономическиетребования

Экономические требования состоят в разумных затратах средств на создание и функционирование СКВ. Затраты складываются из единовре- менных и эксплуатационных затрат.

Единовременные затраты включают стоимость самой СКВ, источников теплоты, холода, системы водоподготовки, системы теплохолодоснабжения, электроснабжения, автоматического регулирования, строительного объема, занимаемого основным оборудованием и вспомогательными элементами.

Эксплуатационные затраты состоят из стоимости электрической и тепловой энергии, стоимости топлива, воды и водоподготовки, стоимости ремонта и межремонтного обслуживания, амортизации оборудования, непосредственно связанной с ожидаемым сроком службы системы, заменой оборудования или отдельных ее компонентов, стоимостью обслуживания (стоимость лицензии на обслуживание, необходимых материалов (химикатов, масла, фреона и т. д.), рабочей силы и т. д.).

Применение элементов системы кондиционирования воздуха, обеспе- чивающих экономию энергии и топлива: энергосберегающие вентиляторы, чиллеры, насосы, оборудование регенерации теплоты удаляемого воздуха, использование потенциала наружного климата, тепловых насосов, аккуму- ляторов теплоты, неизбежно связано с увеличением единовременных затрат на систему кондиционирования воздуха. Здесь очень важно определить прио- ритеты заказчика, что для него важно – экономия эксплуатационных затрат при возрастании единовременных или, при ограниченных первоначальных средствах, значительные эксплуатационные расходы при функционировании системы. Если заказчик сдает помещения в аренду, то эксплуатационные затратыонвключаетваренднуюплату. Еслижеонсамэксплуатируетздание, то для него немаловажно, какими будут эксплуатационные расходы. Основным критерием должен быть комплексный показатель.

5. Свойствавлажноговоздуха

1. Составатмосферноговоздуха

Окружающий нас атмосферный воздухпредставляет собой влажный воздух, состоящий из сухого воздуха и водяного пара. В состав сухоговоздуха входят различные газы, основными из которых является азот, кислород и аргон. В таблице 5.1 представлен стандартный состав основных компонентовсухоговоздуха,принятыймеждународнымсоглашением 1947 года. Остальные составляющие сухого воздуха ничтожно малы и не влияют на его состав. Содержание водяных паров в атмосферном воздухе зависит от климатических условий в данной местности. Состав сухоговоздуха относительно стабилен, однако в зависимости от времени года, географического положения, высоты местности и погоды возможны небольшие изменения количества некоторых компонентов. Влагосодержание воздуха может колебаться от 0,5 до 25 г/кг.

В результате загрязнения воздуха может колебаться и его химический состав. Источниками загрязнения атмосферного воздуха являются химичес- кие заводы, металлургические комбинаты, теплоэлектроцентрали, двигатели автомобильного, железнодорожного, водного и воздушного транспорта, промышленные предприятия, выбрасывающие органические и неоргани- ческие отходы и т. д.

2. Параметрывлажноговоздуха

Основными параметрами воздуха, характеризующими его состояние, являются температура, давление, влагосодержание, влажность, плотность, теплоемкость, энтальпия и т. д. Воздух в системах кондиционирования под- вергается тепловлажностной обработке, в результате которой изменяются егопараметры.

Таблица5.1–Основнойсоставатмосферногосухоговоздуха

№п/п	Компонентсухоговоздуха	Химическаяформула	Объѐмнаядоля,%
1	Азот	N2	78,087
2	Кислород	О2	20,95
3	Аргон	Ar	0,93
4	Диоксидуглерода	СО2	0,03
5	Неон	Ne	18∙10–4
6	Гелий	He	5,24∙10–4
7	Ацетилен	С2Н2	2,03∙10–4
8	Метан	СН4	1,5∙10–4
9	Криптон	Kr	1,14∙10–4
10	Диоксидсеры	SО2	1,0∙10–4
11	Водород	Н2	0,5∙10–4
12	Закисьазота	N2О	0,5∙10–4
13	Ксенон	Хе	0,8∙10–5
14	Озон	О3	1,0∙10–6
15	Радон	Rn	0,06∙10–16

1. Температура

Температурой называется термодинамическая величина, определяющая степень нагретости тела относительно какой-либо фиксированной величины. В настоящее время известно несколькоразличных температурных шкал: шкала Цельсия (t, ºС), шкала Кельвина (T, К), шкала Фаренгейта (f, ºF), шкала Реомюра (t,^оRе), шкала Ранкина (t,^оR), шкала Ньютона (t,^оN), шкала Делиля (t,^оDe)и др. Однако в настоящее время чаще всего пользуются температур- ными шкалами Цельсия и Кельвина, редко Фаренгейта и Реомюра. Соотно- шения между показаниями по этим шкалам определяются следующимиуравнениями:

TК =t ºС+273,

tºС=5/9(fºF−32), f ºF = 9/5 t ºС +32,

t^оRе=(4/5)·tºС.

2. Давление

Давление атмосферного влажного воздуха равно сумме парциальных давлений сухого воздуха (условно однородного газа с молекулярной массой μ_с.в.= 29) и водяного пара (газа с молекулярной массой μ_п.= 18), т.е.

Р_б=Р_с.в.+Р_п, (5.1)

гдеР_б–барометрическоедавлениеатмосферноговоздуха,Па;Р_с.в.– парциальное давление сухого воздуха,Па;

Р_п–парциальноедавлениеводяногопара,Па.

ПарциальноедавлениеводяногопаравовлажномвоздухеР_п.всегдамень-шепарциального давления насыщенного водяного параР_п.н. Чем больше это отличие,тембольшевлагимажетвосприниматьвоздух.ПарциальноедавлениенасыщенноговодяногопараР_п.н,зависиттолькооттемпературывоздуха.

3. Влажностьвоздуха

Влажность воздуха характеризуется количеством содержащегося в нем водяного пара. Количество водяного пара (вкг), приходящееся на 1кгсухой доли влажного воздуха, называется влагосодержаниемх, кг/кг

x =М_п/ М_с.в.= Р_п/ Р_с.в, (5.2)гдеМ_п– масса водяного пара, находящегося во влажном воздухе,кг;

М_с.в.–массасухоговоздуха,находящегосявовлажномвоздухе,кг.

Численное значениеxявляется очень малым с несколькими нолями после запятой и не удобным для расчетов. Поэтому на практике, как правило, пользуются большей величиной влагосодержанияd(вгвлаги на 1кгсухой части влажного воздуха):

d=1000·х. (5.3)

Влагосодержание воздуха может быть различным, однако его макси- мальная величина при заданной температуре строго определена насыщенным состоянием водяных паров. Потому для определения степени увлажнения воздухапользуются показателем относительной влажности воздухаφ. Она равна отношению парциального давления водяного пара во влажном воздухе данного состоянияР_п,Пак парциальному давлению насыщенного водяного пара в насыщенном воздухе при той же температуреР_п.н., Па

φ=(Р_п/Р_п.н.)100,%. (5.4)

Абсолютнаявлажностьилиплотностьводяногопараρ_п,кг/м³,представ- ляет собой массу водяных паровМ_п, которая содержится в единице объема воздуха при определенных температуре и давлении, т. е.

ρ_п=М_п/V_в, (5.5)

гдеV_в–объематмосферноговлажноговоздуха,м³.

4. Плотностьиудельныйобъѐм

Плотностьатмосферноговоздухаρ_в,кг/м³находитсяпоуравнению

ρ_в=M_в/V_в,, (5.6)

гдеM_в–масса влажного воздуха,кг;V_в,–объѐмвлажноговоздуха,м³.

Удельный объѐм атмосферного воздухаv_в,м³/кгявляется обратной величиной плотности, т. е.

v_в=V_в,/M_в. (5.7)

5. Теплоѐмкость

Удельная теплоемкость атмосферного воздухас_в,КДж/(кг·К)относится к единице массы сухой его части

с=c_с.в.+c_п(d/100), (5.8)

гдеc_с.в.– удельнаятеплоемкостьсухого воздуха,Дж/(кг·К),с_с.в≈1,005КДж/(кг·К);с_п– удельнаятеплоемкостьводяного пара,Дж/(кг·К),с_п≈1,8 КДж/(кг·К)].

6. Энтальпия

Удельная энтальпияатмосферного воздухаh_в,Дж/кгтак жеотносится к единицы массы сухого воздуха и определяется как сумма энтальпии сухого воздухаh_с.в, и водяного параh_ппри температуреt = 0⁰С, т. е.

h_в=1,005t+(r+1,8 t)·d·10^–3, (5.9)

гдеr–скрытаятеплотапарообразованияводы,Дж/кг,r≈2500КДж/кг.