Системы и оборудование для создания микроклимата помещений

СИСТЕМЫ И ОБОРУДОВАНИЕ 
ДЛЯ СОЗДАНИЯ 
МИКРОКЛИМАТА 
ПОМЕЩЕНИЙ

О.Я. КОКОРИН

2-е издание, исправленное

Москва
ИНФРА-М
2022

УЧЕБНИК

Рекомендовано 
Межрегиональным учебно-методическим советом 
профессионального образования в качестве учебника 
для студентов высших учебных заведений, обучающихся 
по строительным направлениям подготовки
(квалификация (степень) «бакалавр») 
(протокол № 6 от 16.06.2021)

УДК 628.8(075.8)
ББК 38.762я73
 
К59

Кокорин О.Я.
К59  
Системы и оборудование для создания микроклимата помещений : 
учебник / О.Я. Кокорин. — 2-е изд., испр. — Москва : ИНФРА-М, 
2022. — 219 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). 

ISBN 978-5-16-017234-7 (print)
ISBN 978-5-16-109773-1 (online)
Приведены основные сведения и справочные материалы по устройству 
систем микроклимата помещений жилых и общественных зданий, коммунальных, промышленных и сельскохозяйственных объектов. Описание 
оборудования дано согласно его функциональному назначению на объектах строительства. В соответствии с нормативно-методическими требованиями отражены современные достижения науки и технологии строительства, ремонта и эксплуатации систем микроклимата зданий.
Для студентов строительных вузов, может быть полезен также руководителям и специалистам предприятий жилищно-коммунального комплекса.

УДК 628.8(075.8)
ББК 38.762я73

Р е ц е н з е н т ы:
Краснов Ю.С., кандидат технических наук, доцент кафедры отопления и вентиляции Московского государственного строительного университета;
Балмазов М.В., генеральный директор компании «Локальные 
Энерго Системы»

ISBN 978-5-16-017234-7 (print)
ISBN 978-5-16-109773-1 (online)
© Кокорин О.Я., 2021

ПРЕДИСЛОВИЕ

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.
Работа систем микроклимата зависит прежде всего от качества 
проектных решений, качества и надежности применяемого оборудования, квалифицированной его эксплуатации.
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 фирм — производителей оборудования и технологий. В результате на российские рынки поступает 
оборудование, 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 вузов строительного профиля, а также студентов техникумов и колледжей. Он может быть 

полезным и для практикующих специалистов в области микроклимата и кондиционирования воздуха.
Автор выражает глубокую благодарность рецензентам за ценные 
советы и пожелания, сделанные при подготовке рукописи.
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 миллиметрах 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 сни
жены 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–dдиаграмме 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, при
ходящееся 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 па
раметром, 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 воз
духа: 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–d­диаграммы. Поддержание 
необходимых параметров воздуха обеспечивается работой оборудования в составе системы МК. Построение режимов изменения 
параметров воздуха на I–d­диаграмме 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. Влаж

ная 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 тепло
та 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–d­диаграмме 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. 

I, кДж/кг

Iв = 47 кДж/кг
tм.в = 17 °С

tв = 24 °С

Pб = 760 мм рт. ст.

Pп, мм рт. ст.

tм.в = 17 °С

ϕв = 50%

ϕв = 50%

ϕ = 100%

tр.в = 13 °С

tw1 = 8 °С

d, г/кг
dв = 9 г/кг

B

Pнw = 8

Pн = 22,4
Pп = 11,2

Рис. 1.1. Нахождение на I–d-диаграмме параметров воздуха и воды 

По этим двум нормируемым параметрам на I–d­диаграмме 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–d­диаграмме 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 санитарно­гигиенического комфорта. По 
санитарно­гигиеническим 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 административно-бытовых 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–d­диаграмму возможный диапазон