Системы и оборудование для создания микроклимата помещений

СИСТЕМЫ И ОБОРУДОВАНИЕ 
ДЛЯ СОЗДАНИЯ 
МИКРОКЛИМАТА ПОМЕЩЕНИЙ

УЧЕБНИК

Для студентов техникумов и колледжей строительного профиля 
и бакалавров строительных вузов

Москва
ИНФРА-М
2011

О.Я. КОКОРИН,
Ю.М. ВАРФОЛОМЕЕВ

СРЕДНЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Допущено
Федеральным агентством по строительству 
и жилищно-коммунальному хозяйству в качестве учебника 
для студентов средних специальных учебных заведений, обучающихся 
по специальности 270110 (2914) «Монтаж и эксплуатация 
внутренних сантехнических устройств и вентиляции»

УДК 628.8(075.32)
ББК 38.762я723
 
К55

Р е ц е н з е н т ы:
Доцент кафедры «Отопление и вентиляция» МГСУ, канд. техн. наук 
Ю.С. Краснов;
Генеральный директор компании «Локальные ЭнергоСистемы» 
М.В. Балмазов

Кокорин О.Я., Варфоломеев Ю.М.
Системы и оборудование для создания микроклимата помещений: Учебник / Под общ. ред. проф. Ю.М. Варфоломеева. — М.: 
ИНФРА-М, 2011. — 273 с. — (Среднее профессиональное образование).
ISBN 978-5-16-003116-3
В учебнике изложены основные сведения и справочные материалы 
по устройству систем микроклимата помещений жилых и общественных 
зданий, коммунальных, промышленных и сельскохозяйственных объектов. 
Описание оборудования дано в соответствии с его функциональным 
назначением на объектах строительства. В соответствии с нормативнометодическими требованиями отражены современные достижения науки 
и технологии строительства, ремонта и эксплуатации систем микроклимата зданий.
Учебник рассчитан на студентов строительных техникумов и колледжей, а также бакалавров строительных вузов, он может быть полезен 
руководителям и специалистам предприятий жилищно-коммунального 
комплекса.

УДК 628(07)
ББК 38.761я7

ISBN 978-5-16-003116-3 
© Коллектив авторов, 2008

Оригинал-макет подготовлен в Издательском Доме «ИНФРА-М»

ЛР № 070824 от 21.01.93 г.

Сдано в набор 11.01.2007. Подписано в печать 20.06.2007. 
Формат 60×90/16. Бумага типографская. Гарнитура Newton. 
Печать офсетная. Усл. печ. л. 17,0. Уч.-изд. л. 17,34.
Тираж 3000 экз. Заказ №           .
Цена свободная.

Издательский Дом «ИНФРА-М». 
127282, Москва, ул. Полярная, д. 31в.
Тел.: (495) 380-05-40, 380-05-43. Факс: (495) 363-92-12
E-mail: books@infra-m.ru   http://www.infra-m.ru

Отдел «Книга — почтой»:
(495) 363-42-60 (доб. 246, 247)

К55

ВВЕДЕНИЕ

Для сохранения здоровья, трудоспособности и долголетия важным фактором является воздушная среда, отвечающая условиям 
теплового и санитарно-гигиенического комфорта, чистая от пыли, 
токсичных газов и бактерий, что обеспечивается системами микроклимата.
Качественная и надежная работа систем микроклимата зависит 
прежде всего от качества разработанных проектных решений, качества и надежности применяемого оборудования, квалифицированной эксплуатации его.
В настоящее время на рынках России имеется оборудование, 
позволяющее создать качественные и надежные системы микроклимата помещений. К сожалению, изучение ряда реализованных за 
последние годы решений систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха в жилых, общественных и промышленных зданиях показывает, что проектанты, особенно это имеет отношение к 
проектам зарубежных фирм, не применяют методы вариантного 
проектирования и не ищут рационального решения систем. 
Зарубежные проектанты, как правило, заинтересованы в применении оборудования определенной фирмы. Поэтому разработанные ими проекты отражают интересы определенных фирм — 
производителей оборудования и технологий и на российские рынки поступает оборудование, разработанное и предназначенное для 
применения в принципиально отличных от России климатических 
условиях.
Особенности климата России с продолжительными и суровыми зимами, с коротким, но жарким летом обязательно должны 
учитываться при выборе режимов работы и состава функциональных частей в системах микроклимата.
Современные системы микроклимата должны не только обеспечивать требуемые кондиции воздушной среды в помещениях 
различного назначения, но и решать задачи энергосбережения и 
охраны окружающей среды.
В книге подробно излагаются новые решения по созданию систем микроклимата, позволяющие до 60% сократить расходы теплоты и электроэнергии при круглогодовых режимах их работы, 
обеспечить охрану окружающей среды от тепловых и механических 
загрязнений.

Учебник предназначен для студентов техникумов и колледжей, 
а также бакалавров вузов строительного профиля, обучающихся 
по специальности 270110 (2914). Он может быть полезным и для 
практикующих специалистов в области микроклимата и кондиционирования воздуха.
Главы 1–6 и 8 написаны профессором кафедры «Отопление, 
вентиляция и кондиционирование» Московского государственного 
строительного университета (МГСУ), д-ром техн. наук О.Я. Кокориным, глава 7 написана канд. техн. наук, профессором, заведующим кафедрой «Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна» Московского государственного открытого университета (МГОУ), членом-корреспондентом Академии промышленной 
экологии Ю.М. Варфоломеевым. Научный редактор — Ю.М. Варфоломеев.
Авторы выражают глубокую благодарность рецензентам за ценные советы и пожелания, сделанные при подготовке рукописи и 
ее рецензировании.
Отзывы и пожелания просьба направлять по адресу: Россия, 
129805, Москва, ул. П. Корчагина, 22, МГОУ, офис 607.

Глава 1. ОЦЕНКА МИКРОКЛИМАТА 
ПОМЕЩЕНИЙ

1.1. ОСОБЕННОСТИ ОЦЕНКИ МИКРОКЛИМАТА 
ПОМЕЩЕНИЙ

Микроклимат помещений прежде всего определяют следующие 
параметры:
температура воздуха tв с допустимыми ее колебаниями ±Δtв, °С;
относительная влажность воздуха ϕв с допустимыми ее колебаниями ±Δϕв;
газовый состав воздуха — обычно определяется содержанием 
кислорода и предельно допустимыми концентрациями (ПДК) 
вредных газов, мг/м3;
запыленность воздуха Пв, измеряемая содержанием пылинок 
определенных размеров и массы, мг/м3. Показатель запыленности особенно важен для характеристики работы систем микроклимата при обслуживании помещений с заданными требованиями повышенной чистоты внутреннего воздуха (например, 
операционные отделения в больницах);
запахи пока не имеют объективной количественной оценки, 
а эффективность работы систем микроклимата (МК) по этому 
показателю определяется методом субъективной оценки обонятельного ощущения человеком, путем опроса потребителей;
аэроионный режим — оценивается по количеству легких и тяжелых 
ионов в 1 см3 воздуха. У морского побережья и вблизи водопадов 
в 1 см3 воздуха содержится до 10 тыс. легких ионов, которые способствуют улучшению самочувствия людей. В помещениях в 
зимнее время содержание легких аэроионов снижается до 200 в 
1 см3, что вызывает повышенную утомляемость людей. В зоне 
дыхания людей в помещениях содержание легких аэроионов 
должно поддерживаться в диапазоне от 10 до 2,5 тыс. на 1 см3;
уровень шума — оценивается по величине звукового давления, 
создаваемого работающим оборудованием системы микроклимата, дБ;
скорость воздуха vв; превышение ее в помещении сверх нормы 
вызывает дискомфортное ощущение холодного дутья;
градиент (разница) Δtв между температурой приточного tп и 
внутреннего воздуха tв, °С; 
температура на поверхности tпов ограждающих строительных 
конструкций и материалов, °С;

•
•

•

•

•

•

•

•

•

•

уровень радиоактивного распада материалов или газов в помещении — оценивается в беккерелях (Бк) на 1 м3 воздуха, содержащего радионуклиды, Бк/м3. В строящихся и эксплуатируемых 
зданиях наиболее активным источником естественного радиоактивного загрязнения является газ радон, не имеющий цвета 
и запаха. Он является продуктом естественного радиоактивного распада и имеет тенденцию накапливаться в подвалах и на 
первых этажах зданий. Предельное содержание радона в воздухе помещений ограничивается величиной 200 Бк/м3.
Отмечены случаи повышенного уровня содержания радона в 
воздухе помещений, где применены строительные панели и отделочные материалы с наличием источников радиоактивного распада. Это указывает на необходимость проведения контроля используемых в строительстве материалов, так как повышенная 
концентрация радона в воздухе помещений приводит к серьезным 
заболеваниям раковой патологии*.
В условиях земной атмосферы воздух рассматривается как однородная смесь нескольких газов, создающих его сухую часть, 
и водяных паров. Сухая часть атмосферного воздуха сравнительно 
стабильна и состоит (по массе) из 75,55% азота, 23,1% кислорода, 
1% аргона, 0,03% углекислого газа и небольшого количества других компонентов.
В атмосферном воздухе всегда присутствуют водяные пары, по 
количественному содержанию которых в однородной смеси сухой 
части и водяных паров судят о степени влажности воздуха. По 
закону Дальтона давление смеси нескольких газов при установившемся состоянии равно сумме давлений газов, составляющих эту 
смесь. Общее давление однородной смеси сухой части Рс и водяных 
паров Рп равно сумме их давлений, что составляет атмосферное 
(барометрическое) давление:
Рб = Рс + Рп.
Атмосферное давление Рб измеряется по барометру в мм ртутного столба (мм рт. ст.). В технической литературе выделяют два 
названия атмосферного давления: 
1) стандартное барометрическое давление, равное Рб = 760 мм рт. ст. = 
= 10 333 кгс/м2 = 101 325 Па = 1,01325 бар;
2) техническая атмосфера, равная Рб = 736 мм рт. ст. = 
10 000 кгс/м2 = 100 000 Па = 1 бар. 

* По нормам США, предельные концентрации радона в воздухе помещений снижены до уровня 100 Бк/м3.

•

Величина парциального давления Рп водяных паров измеряется в тех же величинах, что и атмосферное давление. Каждому значению температуры воздуха t соответствует совершенно определенное предельное содержание водяных паров и соответствующее 
этому состоянию парциальное давление водяных паров, которое 
называют давлением насыщения Рн. Численные значения давлений насыщения Рн находят по специальным таблицам или по I–d- 
диаграмме влажного воздуха* в зависимости от его температуры.
Отношение парциального давления водяных паров Рп к давлению 
насыщения Рн при данной температуре влажного воздуха называется 
относительной влажностью, которая может выражаться в относительных единицах
ϕ = Рп / Рн 
и иметь числовое значение от единицы и менее. Часто это отношение выражают в процентах:

 

ϕ =
⋅
100 P
P

п

н
,
 
(1.1)

которое изменяется от 100% и менее.
Массовое количество водяного пара во влажном воздухе, приходящееся на 1 кг сухой его части, называют влагосодержанием d, кг/кг, 
которое вычисляют по формуле

 

d
P
P
P
=
−
0 622
,
,
.
п

б
п

кг вод.пара
кг с.в.
 
(1.2)

Для упрощения индекс с.в. (сухого воздуха) опускается и используется написание кг/кг или г/кг.
Отношение влажности и влагосодержания является важным параметром, характеризующим состояние влажного воздуха при работе систем микроклимата (МК). 
Влажность воздуха измеряют с помощью психрометров или 
гигрометров. Температура t измеряется с помощью термометров и 
термопар в градусах по шкале Цельсия, °С. Эта шкала измерения 
температур характеризуется уровнем 0 °С, соответствующим температуре таяния чистого водяного льда при атмосферном давлении, и уровнем 100 °С, соответствующим точке кипения воды при 
атмосферном давлении.
Во влажном воздухе всегда присутствуют водяные пары, поэтому термодинамическое состояние влажного воздуха принято оценивать по величине энтальпии (теплосодержания) I, кДж/кг, которая 

* Разработана русским ученым проф. Л.К. Рамзиным в 1918 г.

характеризует количество теплоты, содержащейся в 1 кг сухой части воздуха, и количество водяных паров d, кг, т.е. в (1 + d) кг/кг 
влажного воздуха: I = Iс + Iп, кДж/кг.
Энтальпию сухой части воздуха определяют по выражению
Iс = cрt,
где ср — удельная теплоемкость сухого воздуха, равная 
1 кДж/(кг · °С).
Энтальпию водяного пара определяют по выражению
Iп = (2500 + 1,8t)d.
Тогда энтальпия смеси 1 кг сухой части воздуха и d кг водяных 
паров, кДж/кг, будет равна
 
I = cрt + (2500 + 1,8t)d. 
(1.3)
Таким образом, важнейшие показатели состояния влажного воздуха: температура t, °С, относительная влажность ϕ, %, или влагосодержание d, кг/кг, энтальпия I, кДж/кг.
Режимы создания МК и связь параметров влажного воздуха 
удобно анализировать с помощью I–d-диаграммы. Поддержание 
необходимых параметров воздуха обеспечивается работой оборудования в составе системы МК. Построение режимов изменения 
параметров воздуха на I–d-диаграмме позволяет наглядно анализировать технологические процессы обработки воздуха и находить 
рациональную последовательность приготовления и поддержания 
требуемых кондиций воздушной среды в обслуживаемых помещениях.
Отметим еще два важных показателя, используемых при оценке параметров влажного воздуха: температура точки росы tр, °С, 
и температура по мокрому термометру tм, °С.
Если влажный воздух охлаждать при постоянном влагосодержании до относительной влажности ϕ =1, или 100%, то температура полного насыщения воздуха водяными парами будет называться температурой точки росы tp. Дальнейшее снижение температуры 
воздуха при его охлаждении приведет к конденсации водяных паров в форме выпадения водяных капель, в результате чего понизится влагосодержание влажного воздуха. Таким образом, приходим к выводу: точка росы характеризует возможный температурный 
предел охлаждения влажного воздуха без изменения его влагосодержания. 
Температуру воздуха по мокрому термометру измеряют психометрическими методами, основанными на одновременном измерении температуры по сухому и влажному термометрам. Влажная 

поверхность термометра образуется путем помещения баллончика 
ртутного или спиртового термометра в чехол из гигроскопического материала, смачиваемого водой.
С влажной поверхности термометра вода испаряется в окружающий воздух, что вызывает понижение температуры, показываемой влажным термометром, по сравнению с температурой t, замеряемой по сухому термометру. В установившемся режиме, когда 
теплота испарения воды полностью берется из окружающего влажный термометр воздуха, влажный термометр будет показывать температуру насыщенного воздуха, которая называется температурой по 
мокрому термометру. 
Установившийся режим испарения воды в условиях, когда теплота испарения забирается из окружающего термометр воздуха, называют режимом адиабатного увлажнения при постоянной энтальпии воздуха. В последующих главах подробно рассматривается 
оборудование для реализации режимов адиабатного испарения 
воды и, соответственно, адиабатного увлажнения воздуха, широко 
применяемое в различных по назначению системах МК.
На рис. 1.1 показано построение на I–d-диаграмме параметров 
воздуха в помещении в теплый период года для условий комфортного для человека теплового режима: t = 24 °C, ϕ = 50% [11]. 
В месте пересечения t = 24 °C и кривой ϕ = 50% находим точку В. 

Рис. 1.1. Нахождение на I–dдиаграмме параметров воздуха и воды 

По этим двум нормируемым параметрам на I–d-диаграмме легко находятся остальные: Iв = 47 кДж/кг; dв = 9 г/кг; tм.в = 17 °C; 
tр.в =13 °C; Pнв = 22,4 мм рт. ст.; Pпв = 11,2 мм рт. ст. 
Для охлаждения и осушения воздуха с параметрами точки 
В используют холодную воду с начальной температурой ниже температуры точки росы. 
С холодильной станции обычно насосом подается холодная 
вода tw1 = 8 °C, что находится на I–d-диаграмме в месте пересечения изотермы tw1 = 8 °C и кривой ϕ = 100%.

1.2. НАЗНАЧЕНИЕ И СОСТАВ КОМФОРТНЫХ 
СИСТЕМ МИКРОКЛИМАТА ПОМЕЩЕНИЙ

Для комфортных систем МК главная задача — создание и поддержание в помещении параметров воздуха, отвечающих условиям теплового и санитарно-гигиенического комфорта. По санитарно-гигиеническим нормам в помещениях жилых, административных и общественных зданий, где люди в зимнее время года 
находятся без теплой верхней одежды, комфортные значения температуры установлены следующими (табл. 1.1) [11].

Таблица 1.1

Оптимальные нормы температуры, относительной влажности и скорости 
движения воздуха в обслуживаемой зоне жилых, общественных 
и административнобытовых помещений 

Период 
года
Температура воздуха, 
оС
Относительная 
влажность,%
Скорость движения 
воздуха, м/с, не более 

Холодный и переходный
20–22
30–45
0,2

Теплый
23–25
30–60
0,3

В комфортных системах МК могут проводиться уточнения температуры воздуха в обслуживаемой зоне с учетом климатических 
особенностей района строительства и применения разрабатываемых систем. 
При расчетных температурах наружного воздуха от 30 °С и выше 
рациональную температуру воздуха в обслуживаемой зоне вычисляют по формуле
 
tвн = 25 + 0,4 (tн – 30), 
(1.4)
где tн — нормируемая температура наружного воздуха [13].
Для анализа и выбора оборудования в системе МК прежде всего рекомендуется нанести на I–d-диаграмму возможный диапазон