3.3. Процессы нагрева и охлаждения воздуха и их отображение на I-d диаграмме

а) Чистый нагрев

Процесс нагрева воздуха от некоторых источников явного тепла (например, нагретых поверхностей) идет без изменения влагосодержания по линии d=constвверх. Это очень распространенный процесс, когда воздуху передается только тепло без влаги: теплоотдача от нагревательных приборов или оборудования, нагрев воздуха в теплообменниках (калориферах).

Теоретически, нагрев может идти неограниченно вверх, то есть конечное значение температуры может быть очень большим. В вентиляции чаще всего имеют дело с температурами до 70°, так как это предельное значение температуры воздуха, с которой его можно подавать в помещение.

Учитывая, что влага воздуху не передается, Δd = 0, и тогда

ε = 1000 ΔI / 0= ±∞.

Отметим сразу же, что знак углового коэффициента в этом процессе не определен, так как значение 0 не имеет знака, а является точкой смены его. Лишь условно можно считать, что процесс чистого нагрева имеет ε = +∞. Если Δd будет иметь бесконечно малое, но отрицательное значение, то знак изменится на отрицательный. Фактически вертикальная линия является границей скачка знака: малейший наклон ее от вертикали влево приводит к отрицательному знаку, а малейший наклон вправо – к положительному. Точно так же в декартовой системе координат тангенс угла 90° равен +∞, и функция тангенса в этой точке имеет разрыв.

б) Чистое охлаждение (без конденсации водяных паров)

Процесс идет также без изменения влагосодержания по вертикальной линии d=constвниз, теоретически до до кривой φ = 100%. Этот процесс возможен при контакте воздуха с холодными поверхностями наружных ограждений или оборудования. Угловой коэффициент для данного процесса тоже равен бесконечности, условно считается, что знак отрицательный (ε = –∞).

в) Охлаждение с конденсацией водяных паров

Фактически это охлаждение воздуха ниже температуры точки росы.

Если температура воздуха выше точки росы, то процесс вначале идет как чистое охлаждение, без изменения влагосодержания по линии d=constвниз до кривой φ = 100%. В конце этого процесса воздух принимает насыщенное состояние (φ = 100%). Затем процесс идет вниз по линии φ = 100% до конечной температуры. На второй стадии процесса некоторое количество влаги∆dвыпадает в виде конденсата. Именно эту вторую стадию и следует понимать как охлаждение с конденсацией водяных паров.

Этот процесс возможен при контакте воздуха с холодными поверхностями наружных ограждений, оборудования или холодной водой, имеющих температуру ниже температуры точки росы. В кондиционировании этот процесс используется сознательно для осушения воздуха.

При контакте теплого влажного воздуха с холодным воздухом также происходит охлаждение с конденсацией, но влага выпадает не на холодных поверхностях, а непосредственно в объеме воздуха в виде тумана. Туман – это мельчайшие капельки влаги, образовавшиеся при выпадении конденсата на центрах активации (мельчайших пылинках).

Учитывая, что данном процессе ΔI <0 иΔd <0, тогда

ε = 1000 ΔI / Δd > 0.

За счет сильного охлаждения может воздух может быть очень сильно осушен. Уже при температуре –20°С влагосодержание влажного воздуха всего 0,8 г/кг, а при более низких температурах оно еще меньше. Поэтому зимой наружный атмосферный воздух имеет осень маленькое влагосодержание даже при относительной влажности более 80%.