ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНІ СИСТЕМИ, МЕТОДИ МОДЕЛЮВАННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЇ ВЕСОВОЕ СОДЕРЖАНИЕ КИСЛОРОДА В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ КАК РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПАРАМЕТР ПРИ СОЗДАНИИ СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НЕОБХОДИМОГО МИКРОКЛИМАТА В ПОМЕЩЕНИЯХ И. С. Гулая, асс. Кременчугский национальный университет имени Михаила Остроградского ул. Первомайская, 20, 39600, г. Кременчуг, Украина, e-mail: saue@polytech.poltava.ua Вступление. Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение оптимальных условий в помещениях, оказывающих существенное влияние на самочувствие и здоровье человека. Метеорологические условия и микроклимат зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, климата, сезона года, условий отопления и вентиляции [1]. Микроклимат помещения – состояние внутренней среды помещения, которое непосредственно влияет на человека. Создание оптимального состава воздушной среды в помещении может осуществляться путем удаления избытков тепла, газа, влаги, пыли и добавления необходимого количества свежего воздуха с предварительной его подготовкой (охлаждение или нагревание, осушение или увлажнение, фильтрация и т. д.). Цель работы. Исследование необходимости учета весового содержания кислорода в вентиляционных системах. Материал и результаты исследования. Для поддержания параметров микроклимата на уровне, необходимом для обеспечения комфортности и жизнедеятельности, применяют системы вентиляции, кондиционирования и отопления [2]. Для постоянного воздухообмена применяют систему вентиляции. Наиболее распространённая система вентиляции – приточно-вытяжная. Приточный и удаляемый вентиляционными системами воздух, как правило, подвергается обработке – нагреву или охлаждению, увлажнению или очистке от загрязнений. Для этого, помимо вентиляторов, используют дополнительное оборудование, которое в целом формирует вентиляционную систему. В различных участках вентиляционной системы воздух имеет различную температуру, а, следовательно, и различный объем. Это создает неудобство при выборе основного оборудования и системы управления. Между тем, вес воздуха, перемещаемый в единицу времени по любому участку вентиляционной системы, при изменении температуры остается постоянным. Поэтому при расчетах элементов вентиляционных систем или систем кондиционирования воздуха (например, калориферов, форсуночных камер, воздухоохладителей) пользуются не объемом, а весом воздуха, перемещаемого через них в единицу времени (секунду, час). При этом несложной является задача определения весового содержания кислорода в воздухе (парциальной плотности кислорода). Весовое содержание кислорода в воздухе можно определять разными способами. Первый способ – графический, составленный при помощи специальных номограмм (рис. 1). Рисунок 1 – Номограмма для расчетов парциальной плотности кислорода в воздухе (е, г/м3) 218 ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНІ СИСТЕМИ, МЕТОДИ МОДЕЛЮВАННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЇ На рис. 1 t – температура воздуха, °С; Р – давление воздуха, гПа; f – абсолютная влажность воздуха, гПа. При суточной (сезонной) динамике и колебаниях основных метеорологических величин (температуры и абсолютной влажности воздуха, атмосферного давления), обусловленных динамикой атмосферных процессов, происходит перераспределение во времени и пространстве парциальной плотности кислорода в воздухе, проявляющееся в суточной (сезонной) периодичности и погодной аномалии. Суточный ход парциальной плотности кислорода выражен в виде простой синусоидальной кривой [4]. Весовое содержание кислорода в воздухе можно определять также аналитически. Значение плотности кислорода в воздухе (e, г/м3) прямо пропорционально атмосферному давлению за вычетом парциального давления водяного пара и обратно пропорционально температуре воздуха (т. к. с ростом температуры падает плотность воздуха): (1) где φ – относительная влажность воздуха, Ратм – атмосферное давление воздуха, гПа, Рп – парциальное давление водяного пара, гПа, Т – температура, °К. Содержащийся в воздухе водяной пар обычно находится в ненасыщенном состоянии и поэтому имеет определенное парциальное давление и определенную относительную влажность воздуха. При аналитическом определении парциальной плотности кислорода необходимым является определение значения точки росы tp.. Точкой росы называется температура поверхности, плотность пара вблизи которой становится равной плотности насыщенного пара, т. е. относительная влажность воздуха достигает 100 % [4]. На рис. 2 представлена структурная схема замкнутой системы управления вентиляционной системы с оптимизацией ее работы по нормированным показателям весового количества кислорода в воздухе. Рисунок 2 – Структурная схема управления вентиляцией с регулированием весового содержания кислорода На рис. 2 приняты следующие обозначения: ВС – вентиляционная система, ИМ – исполнительные механизмы, ОУ – объект управления. Выводы. 1. Для расчета и выбора элементов систем обеспечения микроклимата помещений лучше пользоваться не объемом воздуха, а его весом, так как при изменении температуры он остается постоянным. 2. Регулируемой величиной в системах управления вентиляцией может быть весовое содержание кислорода, поскольку этот параметр учитывает давление, температуру, абсолютную и относительную влажность воздуха, парциальное давление водяного пара, значение температуры точки росы. ЛИТЕРАТУРА 1. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях: ГОСТ 30494-96 [действительный от 1999-03-01]. – М.: ГУП ЦПП, 1999. – 17 с. 2. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: СНиП 2.04.05-91 – [действительный от 1992-01-01]. – М.: ГУП ЦПП, 2001. – 74 с. 3. Тарабанов В.Д., Коркин В.Ф., Сергеев М.Г. Влажный воздух: справочное пособие. – М.: Авок-Пресс, 2004. 4. Климат и здоровье человека: труды международного симпозиума ВМО/ВОЗ/ЮНЕП СССР. – Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 5. Бондарь Е.С., Гордиенко А.С., Михайлов В.А., Нимич Г.В. Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха: учебное пособие. – М.: Аванпост-Прим, 2005. – 560 с. 6. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учебное пособие для вузов. – М.: РусМедиаКонсалт, 2004. – 576 с. 7. Яковлев С.В., Богословский В.Н., Гладков В.А. и др. Инженерное оборудование зданий и сооружений: энциклопедия. – М.: Стройиздат, 1994. – 512 с. 219