Тема 2.4. Системы микроклимата

2.4.1. Общие требования к воздушной среде. Расчётные параметры воздуха и их нормирование.

Атмосферный воздух представляет собой смесь сухого воздуха, водяного пара и других составляющих. В расчётах судовых систем воздух рассматривают как смесь азота и кислорода в следующих пропорциях: содержание азота 79% по объёму, содержание кислорода 21%. В естественных условиях атмосферный воздух всегда является влажным. Содержание водяного пара составляет (0,2 ¸ 2,6) % по объёму.

Расчётными параметрами воздуха являются:

Температура t, ⁰С.

Барометрическое давление влажного воздуха Р_б, Па. Согласно закону Дальтона, , где Р_В – парциальное давление сухого воздуха, Р_П – парциальное давление водяного пара.

Влажный воздух может быть ненасыщенным (смесь сухого воздуха с перегретым паром, Р_П < Р_Н, где Р_Н – давление насыщения при данной температуре) и насыщенным (смесь сухого воздуха с насыщенным паром, Р_П = Р_Н).

Плотность влажного воздуха r, кг/м³. В расчётах часто принимается равной плотности сухого воздуха.

Абсолютная влажность r_П, кг/м³ – масса водяного пара в 1 м³ влажного воздуха.

Влагосодержание d, г/кг – отношение массы пара во влажном воздухе к массе сухого воздуха:

.

Относительная влажность j, % - отношение абсолютной влажности к максимально возможной абсолютной влажности при данной температуре:

;

где r_П и Р_П – абсолютная влажность и парциальное давление пара, r_Н и Р_Н - абсолютная влажность и парциальное давление насыщенного пара при той же температуре.

Можно так же выразить относительную влажность через как отношение влагосодержания в ненасыщенном влажном воздухе к влагосодержанию в насыщенном воздухе при той же температуре:

.

Энтальпия влажного воздуха i, кДж/кг – в общем случае определяется по формуле:

,

где i_В – энтальпия сухого воздуха, i_П – энтальпия пара.

В практических расчётах энтальпия влажного воздуха может быть определена по следующей формуле:

,

где t – температура воздуха, ⁰С, d – влагосодержание, г/кг.

Расчётные параметры наружного воздуха и температуры забортной воды в различных районах Мирового океана устанавливаются на основе многолетних наблюдений метеорологической службы и приводятся в справочниках и отраслевых стандартах. Выделяют четыре различных района плавания, и V район – неограниченный. Например, при расчётах для неограниченного района плавания рекомендуется принимать следующие значения: в летний период – температура наружного воздуха 34 ⁰С, относительная влажность 80%, температура забортной воды 30 ⁰С; в зимний период - температура наружного воздуха -25 ⁰С, относительная влажность 85%, температура забортной воды 0 ⁰С.

Расчётные параметры воздуха для помещений различного назначения устанавливаются на основе результатов санитарно-гигиенических исследований и приводятся в «Санитарных правилах для морских судов СССР» (утверждены 21.12.1982 приказом № 2641-82, действуют до сих пор). В разделе 3 «Судовые системы» Санитарных правил приводятся нормы микроклимата (температура, относительная влажность, скорость перемещения воздушной среды) для помещений, оборудованных вентиляцией и отоплением (таблица №8) и оборудованных системой кондиционирования воздуха (таблицы № 9 и № 10).

Также нормируется содержание в воздухе углекислого газа СО₂. Предельно допустимая концентрация СО₂ в жилых помещениях составляет 1,0 л/м³, в служебных помещениях 1,25 л/м³, в помещениях с кратковременным пребыванием людей 2,0 л/м³.

Обеспечение требуемых параметров воздушной среды в судовых помещениях осуществляется с помощью тепловой изоляции ограждений и комплекса систем микроклимата. В данный комплекс входят:

- системы вентиляции;

- системы отопления;

- системы охлаждения;

- системы осушения воздуха;

- системы кондиционирования воздуха.

Выбор необходимого перечня систем микроклимата, а так же технологического процесса тепловлажностной обработки воздуха и теплоизоляции помещений определяется типом судна и его назначением, районом плавания, категорией, видом перевозимых грузов, количеством экипажа и пассажиров и другими факторами.