АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА С УЧЕТОМ ТРЕБОВАНИЙ ПО БЕЗОПАСНОСТИ
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Предлагается разработка общей функциональной схемы работы системы кондиционирования воздуха (СКВ), реализующей не только функции обеспечения оптимальных тепловлажностных параметров зоны кондиционирования, но и функции контроля безопасности жизнедеятельности по всем факторам, способным повлиять на параметры безопасности: биологические факторы, химические, физические, виброшумовые, различные поля и излучения, пожароопасные и другие воздействия. Предварительно сформирован набор требований, предъявляемых к СКВ, проведена системная классификация факторов, способных оказать влияние на процесс функционирования СКВ. Все факторы разбиты на семь групп воздействия: химические, биологические, механические, дымовые, психотропные и наркотические, виброакустические. Сформирована функциональная схема СКВ с расширенными функциями, опирающаяся на систему автоматического регулирования и реализованная на основе использования микроконтроллера. Описаны наборы датчиков, необходимых для комплексного контроля состояния каждого из блоков. Проведен анализ данных, которые могут быть собраны с использованием существующих датчиков, и на этой основе сформирован перечень датчиков, которые целесообразно включать в состав СКВ. Результаты исследований могут быть использованы для разработки новых поколений систем кондиционирования, ориентированных не только на создание оптимальных климатических условий, но и на активное участие в обеспечении безопасности людей в зоне кондиционирования.

Ключевые слова:
система кондиционирования, безопасность жизнедеятельности, системная классификация факторов воздействия, автоматизированный контроль
Текст
Введение Традиционное понимание процесса кондиционирования воздуха заключается в придании ему и автоматическом поддержании необходимых тепловлажностных характеристик независимо от наружных метеорологических условий и переменных поступлений в помещение тепла и влаги. Более того, современные системы кондиционирования являются управляемыми, позволяя поддерживать любые желаемые - постоянные или изменяющиеся по программе - параметры внутренней воздушной среды помещения. Комплекс технических средств вместе со всеми дополнениями, с помощью которых осуществляется кондиционирование воздуха, называется системой кондиционирования воздуха (СКВ). Однако в настоящее время приведенное классическое понимание процесса кондиционирования модифицируется. Помимо поддержания необходимых тепловлажностных характеристик, в связи с интенсивным развитием в последние годы систем автоматизации всех процессов жизнедеятельности в жилых домах, в промышленных помещениях и объединением их в единую систему в рамках различных проектов, известных под названием «Умный дом», на систему кондиционирования начинают возлагать и ряд новых функций и задач, которые ранее не решались этой системой. Ниже рассматривается задача наделения СКВ новыми функциями, помимо классических функций по кондиционированию воздуха внутри помещений с поддержанием требуемых тепловлажностных характеристик: - СКВ должна не только обеспечивать фильтрацию и очистку воздуха, поддержание газового состава и ионизацию воздуха, но и контролировать многие важные параметры жизнедеятельности в кондиционируемых помещениях на основе достаточно полного комплексного анализа состава поступающей на вход воздушной массы, а также принимать управленческие решения по информированию о возникающих отклонениях и их возможному устранению. Более того, СКВ, насильственно прогоняя через себя воздух, поступающий из всех, даже самых дальних уголков зоны кондиционирования, потенциально может обнаруживать отклонения даже раньше, чем специализированные системы их обнаружения (например, первые признаки возгорания или заболевания у кого-то из персонала или посетителей). Это означает, что СКВ становится частью не только системы жизнеобеспечения, создавая комфортные условия в помещениях, но и частью системы безопасности; - СКВ должна, как элемент системы безопасности, контролировать исходящий из нее воздушный поток с целью предотвратить возможное размещение в нем или попадание в него опасных химических, биологических, физических, психотропных и иных добавок, способных нанести вред субъектам, находящимся в зоне действия СКВ, либо сделать их поведение неадекватным, и в случае обнаружения подобных веществ принимать соответствующие управленческие решения. Таким образом, СКВ становится комплексным техническим и программно-аппаратным устройством, предназначенным для системного решения всех задач по обеспечению оптимальных условий жизнедеятельности человека в зоне его ответственности, которые могут быть решены на основе контакта с воздушной массой, затягиваемой СКВ из этой зоны. С учетом вышесказанного задача наших исследований - формирование общей функциональной схемы СКВ, обеспечивающей выполнение перечисленных выше функций. Работ по данной тематике нет. Наиболее полно состояние теории по СКВ представлено в [1]. I. Анализ возможностей использования классических схем СКВ для реализации новых требований Основные требования, которые обычно предъявляются к СКВ, можно разбить на следующие группы [2]. 1. Санитарно-гигиенические требования. 2. Строительно-монтажные и архитектурные требования. 3. Эксплуатационные требования. 4. Экономические требования. Однако набор классических требований следует расширить по следующим причинам: - возросшие требования к качеству и комфортности жилья, особенно элитного, диктуют новые требования ко всем элементам жилых помещений, в том числе и к системам кондиционирования. Проблема особенно обострилась в связи с появлением систем, позволяющих полностью изолировать воздушную среду помещений от внешней среды, вследствие чего разработка средств кондиционирования, максимально соответствующих требованиям автономной эксплуатации в условиях замкнутого пространства, является злободневной задачей; - новый этап развития промышленного и гражданского строительства в настоящее время связывают с внедрением средств автоматического контроля, регулирования и даже управления всем комплексом задач, связанных с функционированием помещений и сооружений, поддержанием их в работоспособном состоянии. Автоматизация коснулась также систем кондиционирования. В связи с этим развитие систем автоматизации управления в сфере промышленного и бытового кондиционирования является составной частью современных тенденций в строительстве зданий и помещений; - научно-технический прогресс привел к появлению многих опасных средств целенаправленного и непредумышленного воздействия на человека. Это новые химические вещества и материалы, способные оказать отравляющее воздействие; биологические системы (микробного и вирусного характера), вызывающие опасные и даже смертельные заболевания; психотропные вещества, способные нейтрализовать персонал организаций, когда ставится цель создать условия для злоумышленных действий; различные системы радиоактивного, акустического, психологического и иного воздействия на людей. Внедрение указанных систем непосредственно в систему кондиционирования является одним из эффективных способов реализации перечисленных злоумышленных действий. Очевидно, что система кондиционирования должна быть защищена от реализации на ее основе каких-либо нежелательных, непредусмотренных и злоумышленных действий и мероприятий; - система кондиционирования, пропуская через себя воздушные массы, которые поступают из всех уголков зоны кондиционирования, потенциально имеет возможность вести опосредованный (через воздушную массу) контроль состояния зоны кондиционирования по целому ряду параметров, контролируя значения этих параметров на входе системы кондиционирования. Таковыми могут быть не только классические тепловлажностные характеристики, но и содержание различных химических веществ, биологических организмов, радиоактивных элементов, гнилостных, психотропных веществ, механических и дымовых взвесей. Новые требования порождают необходимость добавления к классическим следующих требований (первая цифра в нумерации требований указывает на номер группы из числа перечисленных выше): 1.1. Контроль входящей и выходящей воздушных масс на предмет содержания веществ химического, биологического, физического и иного характера, способных нанести вред здоровью и работоспособности людей в зоне кондиционирования или угрожать их жизни. 1.2. Контроль входящей и выходящей воздушных масс на предмет содержания веществ, которые могут вызвать такие проблемы в зоне кондиционирования, как наличие гнилостных бактерий, повышенный уровень дыма, резкие звуковые и вибрационные сигналы, хлопки, скачки сигналов, крики. 2.1. Физическая защита (с возможным использованием систем сигнализации и оповещения) аппаратных средств СКВ с целью предотвращения возможности злоумышленного проникновения в них. 3.1. Наличие средств автоматического контроля параметров входных и выходных потоков (в особенности при непосредственном выходе воздуха в помещения), а также самого СКВ, и при возникновении непредусмотренных, нежелательных и опасных отклонений задействование средств сигнализации, оповещения, информирования и регламентного управляющего воздействия с целью обеспечить адекватное реагирование на эти потенциальные или реальные угрозы. 3.2. Наличие средств использования СКВ в качестве компонента системы автоматического контроля и управления помещениями в рамках технологий «Умный дом». 4.1. Возможность использования механизмов аутсорсингового обслуживания СКВ. Совокупность этих требований и определяет состав контролируемых параметров. Полный состав должен включать следующие контролируемые параметры: 1.1. Температура; влажность; давление воздуха в зоне кондиционирования. Если зона включает несколько помещений, то желательно - по каждому помещению. 1.2. Скорость и направления выпуска воздуха из СКВ; разница значений температуры между воздухом в помещении и воздухом, подаваемым в СКВ; направление и скорость перемещения воздуха в возможных застойных местах; скорость перемещения воздуха в продуваемых и суженных местах; скорость перемещения воздуха в местах скопления людей и в рабочих местах сотрудников. Выявление подобных мест в зоне кондиционирования является отдельной задачей, которая должна решаться на этапе проектирования системы кондиционирования. 1.3. Уровень шумовых воздействий от работы СКВ. 1.4. Содержание вредных и дурных запахов на границе соседних помещений в зоне кондиционирования; уровень шума от СКВ. 1.5. Уровень содержания химических веществ из заданного их перечня во входном и выходном потоках воздуха; уровень содержания механических, пылевых добавок, а также взвешенных частиц во входном и выходном потоках воздуха; содержание опасных для здоровья человек вирусов и микробов во входном и выходном потоках; содержание психотропных, усыпляющих и иных веществ, способных нарушить нормальный режим работы персонала и воздействовать на посетителей; наличие радиоактивного, ультрафиолетового, светового фона выше допустимого уровня. 1.6. Наличие микробов во входящем воздушном потоке; степень задымленности входящего и выходящего воздуха; наличие веществ во входном и выходном потоках, связанных с процессами горения (прежде всего, горения электрических устройств); резкие звуковые импульсы заданного типа (которые могут быть отнесены к взрывам, выстрелам, крикам, падениям крупных объектов и т. п.). 2.1. Удельная площадь размещения СКВ на единицу ее мощности; степень востребованности рабочих площадей, используемых каналами перемещения воздуха, для каждого из обслуживаемых помещений и вспомогательных помещений. 2.2. Экспертные оценки степени соответствия дизайнерских характеристик СКВ архитектурному облику зданий и помещений, в которых СКВ устанавливается; экспертные оценки степени ухудшения интерьера в результате размещения СКВ. 2.3. Средние затраты времени на монтаж СКВ; оценка затрат времени на ввод СКВ в эксплуатацию. 2.4. Перечисление этапов процесса ввода СКВ в эксплуатацию; оценка затрат ресурсов и времени по каждому этапу. 2.5. Оценка проекта установки СКВ с точки зрения количества отверстий в строительных конструкциях для прокладки каналов и трубопроводов; оценка проекта установки СКВ с точки зрения использования при прокладке трубопроводных линий на наименее полезных и неиспользуемых участках помещений и территорий. 2.6. Удельный вес СКВ на единицу площади размещения основных компонентов оборудования. 2.7. Степень звукоизоляции оборудования СКВ от строительных конструкций; степень виброизоляция между оборудованием СКВ и строительными конструкциями в зоне размещения. 2.8. Оценка степени пожароопасности в СКВ в каждый момент времени; факт распространения/нераспространения огня по воздушным каналам в каждый момент времени и оценка степени противодействия средств СКВ распространению огня по воздушным каналам в текущем режиме при возникновении огня. 2.9. Факт нарушения/ненарушения физической защищенности аппаратных средств СКВ. 3.1. Удельное время на один градус температуры переключения с режима обогрева на режим охлаждения и в обратном направлении. 3.2. Количество СКВ, которые могут работать одновременно; степень уменьшения объема подаваемого воздуха в каждое помещение при отключении каждого из СКВ (при использовании нескольких СКВ). 3.3. Оценка степени соответствия температуры и относительной влажности воздуха в каждом отдельном помещении их желаемым значениям; оценка удельной скорости изменения тепловлажностных параметров в каждом из отдельных помещений при индивидуальном регулировании этих параметров в СКВ. 3.4. Степень тепловой изолированности режимов охлаждения и подогрева, когда выполняется отопление одних помещений при одновременном охлаждении других, обслуживаемых той же системой. 3.5. Суммарное расстояние между компонентами оборудования СКВ, требующего систематического обслуживания (либо количество точек размещения этого оборудования). 3.6. Оценка уровня сложности ремонта оборудования; оценка степени сложности обслуживания оборудования; оценка надежности работы СКВ в целом и отдельных его компонентов. 3.7. Степень модульности оборудования (например, количество независимых, заменяемых, перемещаемых компонентов); степень гибкости модульной структуры СКВ, т. е. возможности пространственного перемещения, сдвига и поворота отдельных модулей. 3.8. Объем утечки воздушной массы из СКВ через соединительные и передаточные элементы (утечки по непредусмотренным направлениям). 3.9. Наличие возможностей обслуживания и управления отдельными параметрами СКВ с центрального пульта управления, а также список управляемых параметров; наличие возможностей обслуживания и управления отдельными параметрами СКВ в автономном режиме, а также список управляемых параметров. 3.10. Перечень параметров входных и выходных потоков, а также самого СКВ, контролируемых с помощью датчиковых устройств, а также перечень возможных действий СКВ в автоматическом режиме при возникновении непредусмотренных, нежелательных и опасных отклонений в показаниях этих датчиков. 3.11. Перечень параметров, которые могут быть переданы под внешний контроль / управление в рамках технологий «Умный дом». 4.1. Стоимостные показатели СКВ (для различных конфигураций и компоновок); показатели затрат на эксплуатацию СКВ (для различных конфигураций и компоновок); гарантийный срок эксплуатации. 4.2. Удельный расход электроэнергии на единицу мощности СКВ; удельный расход воды на единицу мощности; удельный расход тепла и холода на единицу мощности. 4.3. Перечень функций и задач, допускающих возможность использования механизмов аутсорсингового обслуживания СКВ. Рассмотрим, каким образом перечисленные выше требования могут быть реализованы в СКВ. Для этого приведем общую функциональную схему одного из вариантов СКВ, сформированную по результатам анализа литературных источников (рис. 1). Рис. 1. Общая функциональная схема работы типовой системы кондиционирования воздуха Входными параметрами системы являются электроэнергия, воздух, влаго-, тепло- и хладоносители, а также, возможно, часть рециркуляционного воздуха (обычно) с выхода СКВ, который направляется в зону кондиционирования. Выходными параметрами являются температура в помещении, влагосодержание, расход воздуха. Система кондиционирования включает следующие подсистемы: регуляторы расхода воздуха (заслонки, шиберы, жалюзи), камеры смешения (для смешивания различных потоков воздуха), фильтры (механической и биологической очистки воздуха), теплообменники (для нагревания/охлаждения воздуха), оросительные камеры и увлажнители, вентиляционные сети (для распределения и транспортировки воздуха). Основные эксплуатационные параметры СКВ: потребляемая электрическая мощность; тепло- и холодопроизводительность; расход воздуха; степень фильтрации воздуха; давление, создаваемое вентилятором; удельные массогабаритные характеристики; уровень создаваемого шума; эффективность утилизации тепла (если имеется теплоутилизатор). Как следует из перечня, большинство из требуемых для контроля параметров не может быть реализовано в рамках классического СКВ, поэтому необходимо усовершенствовать общую схему для обеспечения возможности контроля всех перечисленных выше параметров. II. Системная классификация параметров контроля работы СКВ Несмотря на расширение в последнее десятилетие функционального назначения СКВ и увеличение количества их функций, нами предлагается возложить на СКВ ряд новых функций, исходя из того, что СКВ позволяет достаточно эффективно реализовать перечисленные ниже возможности и что существующие в настоящее время научно-технические достижения, прежде всего в области микроэлектроники, микропроцессорной техники и систем управления, позволяют практически реализовать большинство из приводимых ниже решений. Все множество возможных воздействий и нарушений в соответствии с их физической природой может быть разбито на 7 классов: химические - опасные для здоровья людей либо для работоспособности персонала, взрыво- и пожароопасные, опасные для программно-технических устройств; биологические - опасные для здоровья людей, аллергены; механические - взвеси, пыль, в том числе содержащие невыводимые и канцерогенные добавки; физические (немеханической природы) - радиоактивные, светящиеся, электростатические; дымовые; психотропные и наркотические; виброакустические. Список конкретных видов веществ и материалов по каждому классу обширен - набор соответствующих конкретных возможных видов воздействия по каждому классу, допустимые уровни воздействия и контроля приводятся в соответствующих нормативных документах, поэтому ниже даются только ссылки на соответствующие документы, которыми можно руководствоваться при проектировании конкретных систем сбора данных в СКВ. Содержание перечисленных выше классов воздействий может быть уточнено следующим образом. 1. Химические воздействия. Пары, газы, жидкости, аэрозоли, химические соединения, смеси при контакте с организмом человека могут вызывать изменения в состоянии здоровья или заболевания (в частности, это пары бензола и толуола, окись углерода, сернистый ангидрид, окислы азота, аэрозоли свинца и др., токсичные пыли, образующиеся, например, при обработке резанием бериллия, свинцовистых бронз и латуней и некоторых пластмасс с вредными наполнителями). Химические воздействия оказывают агрессивные жидкости (кислоты, щелочи), пары которых могут вызвать химические ожоги кожного покрова при соприкосновении с ними, а также сенсибилизирующие вещества, действующие как аллергены (формальдегид, различные нитросоединения, никотинамид, гексахлоран и др.). Присутствие в воздухе вредных и опасных химических веществ регламентируется в [3-6]. 2. Биологические воздействия. К биологическим опасным факторам относятся микроорганизмы (бактерии, вирусы и др.) и макроорганизмы (растения и животные), воздействие которых вызывает травмы или заболевания. Список наиболее опасных микроорганизмов, распространение которых возможно посредством воздушной среды, приведен в [7-21] в виде перечня руководящих материалов по обнаружению каждого из них. 3. Механические воздействия. Значительная часть механических взвесей и примесей задерживается фильтрами СКВ. Однако фильтры могут выйти из строя (например, забиться); кроме того, механические добавки могут попасть в воздух и после цикла фильтрации (если на стенках воздуховодов, например, произошло наслоение механических добавок). Наиболее типичный вид механических примесей - это пыль. Длительное воздействие запыленности, превышающей допустимые значения, может привести к профессиональным заболеваниям, а значительное превышение допустимых значений - и к острым отравлениям. Допустимые параметры содержания пыли в воздухе регламентируются в [5, 22-24]. Вредность пыли обусловлена ее способностью вызывать профессиональные заболевания. Наиболее тяжелые заболевания возникают при попадании пыли в легкие. Производственная пыль не только отрицательно воздействует на организм человека, но и ухудшает иногда производственную обстановку (видимость, ориентирование) в пределах рабочей зоны и одновременно приводит к быстрому разрушению трущихся частей машин. Кроме того, пыль может быть взрывоопасной, являться источником статических зарядов электричества, а также может быть переносчиком микробов. Пыль вызывает многие опасные заболевания (металлокониоз, зерновой пневмокониоз, асбестоз, талькоз, цементоз, каолиноз и др.). Под влиянием пыли развиваются конъюнктивиты, поражения кожи и др. 4. Физические воздействия. На практике физические воздействия встречаются достаточно редко, но их последствия относятся к ряду наиболее тяжелых. Это воздействия в виде физических полей и излучений: электромагнитных полей, рентгеновских, радиоактивных, ионизирующих и ультрафиолетовых излучений и др. Воздействия электромагнитных полей регламентируются СН № 2971-84, ГОСТ 12.1.006-84, где устанавливаются предельно допустимые значения плотности потока энергии электромагнитного поля, а также СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96. Возможный уровень радиоактивного облучения регламентируется ФЗ № 3 «О радиационной безопасности населения», НРБ 99/2009, ОСПОРБ-99/2010, МУ 2.6.1.715-98, СП 2.6.1.2612-10, СП 62.13330.2011. Воздействия рентгеновских излучений регламентируются СанПиН 2.6.1.2523-09. Предельно допустимые уровни ионизирующего облучения в России регламентируются СанПиН 2.6.1.2748-10 и СанПиН 2.6.1.2523-09. Допустимые нормы ультрафиолетового излучения регламентируются СН № 4557-88, а также Методическими указаниями Минздрава СССР № 5046-89. 5. Дымовые воздействия. Данный класс воздействий является одним из наиболее актуальных с точки зрения безопасности, поскольку включает в себя дымовые выделения, связанные с пожароопасными ситуациями. Отметим, что СКВ, вытягивая и пропуская через себя воздух из всех кондиционируемых помещений, при определенных условиях потенциально способны обнаружить возможные очаги пожара раньше, чем это сделает система противопожарной безопасности. Именно поэтому следует отдельно выделить в СКВ функцию контроля противопожарной безопасности. Допустимые уровни воздействия регламентируются СП 7.13130.2009, РД 52.04.186-89, ПДК загрязняющих веществ в воздушной среде регламентированы списком Министерства здравоохранения СССР № 1892-78 от 1 августа 1978 г. с дополнениями № 2063-79 от 11 октября 1979 г. и № 2394-81 от 7 мая 1981 г., в соответствии с которым установлены классы опасности вещества, допустимые максимальная разовая и среднесуточная концентрация примесей, в том числе и содержащихся в дыме. 6. Психотропные и наркотические воздействия. Психотропные средства - препараты, действующие преимущественно на психические функции человека, корригирующие его эмоции, мотивации поведения и психомоторную активность. К психотропным препаратам относятся нейролептики, транквилизаторы и седативные препараты, которые преимущественно угнетают психическую деятельность человека; препараты лития, обладающие модулирующим влиянием - их эффект зависит от исходного состояния человека; антидепрессанты и психостимуляторы, преимущественно повышающие уровень эмоциональных реакций, ноотропные средства. Список как психотропных, так и наркотических веществ непрерывно расширяется, и пока нет нормативного документа, в котором был бы приведен подобный список. 7. Виброакустические воздействия. Экстремальные условия в акустической среде создаются в основном при приближении звукового давления к болевому порогу или при таком уровне шума, который усложняет восприятие звуковых сигналов. Болевой порог звукового давления составляет приблизительно 130 дБ. Однако уже при 100 дБ шум вызывает общую усталость, снижает трудоспособность и качество работы, а при (110-120) дБ действует угнетающе. При уровне шума 110 дБ невозможное непосредственное общение. Необходимо исходить из того, что на рабочем месте недопустим уровень шума выше 80 дБ. Допустимые значения и методы оценки характеристик вибраций регламентированы в [25-27]. Отметим, что некоторые воздействия наблюдаются достаточно часто (например, пылевые воздействия на входе СКВ), другие - очень редко, но их последствия могут быть очень тяжелыми (например, последствия воздействия излучений и полей). Однако выбор окончательного состава контролируемых видов воздействий в СКВ должен формироваться на основе оценки возможных рисков и потерь, связанных с каждым видом воздействий. III. Общая функциональная схема модифицированной СКВ Усовершенствуем функциональную схему типовой СКВ, приведенную на рис. 1, с учетом расширенного состава требований, описанных в разделе I (близкие вопросы рассмотрены в [28]). Общая функциональная схема СКВ, с учетом перечисленных в предыдущем разделе новых функций, приведена на рис. 2. Основные отличия модифицированной схемы от типовой: - добавлены блоки, связанные с автоматизированной системой управления СКВ, включающие, в частности, блоки автоматического управления как самостоятельные элементы; - для контроля состояния воздушной массы по всем показателям, рассмотренным в разделе I, введены блоки, связанные со сбором информации на входе и выходе СКВ, а также от отдельных ее секций; - введена подсистема защиты и блокирования СКВ в целом, а также система блокирования по отдельным помещениям при появлении опасных добавок в воздушной среде; - добавлены блоки, обеспечивающие взаимодействие СКВ с информационными технологиями типа «Умный дом». Ниже приведено краткое описание каждого элемента функциональной схемы на рис. 2. Все подсистемы СКВ снабжены датчиковыми устройствами (ДУ), которые в непрерывном режиме контролируют основные функциональные параметры по каждой подсистеме и передают измеренные значения показателей в систему автоматизированного регулирования (САР), в которой происходит программно-аппаратная обработка этих данных с использованием микропроцессорных устройств (МК). Имеются также системы ДУ - на входе и выходе СКВ, а также на входе каждой зоны кондиционирования, которые предназначены для фиксации состояния воздушного потока, проходящего через систему кондиционирования, в каждой из перечисленных точек. Если выявляются опасные отклонения параметров воздушной массы от допустимых уровней, то СКВ блокируется (останавливается); соответствующая сигнальная информация доводится до персонала и ответственных лиц. Имеются три точки блокировки: 1) на входе СКВ при поступлении наружного и рециркуляционного потоков воздуха; 2) непосредственно на выходе СКВ перед подачей воздуха в вентиляционную секцию; 3) при поступлении воздуха в каждое из помещений в зоне кондиционирования, имеющих самостоятельную вентиляционную секцию. Каждая подсистема имеет свой специфический набор датчиков и показателей. Система датчиков на входе СКВ - датчики температуры наружного и рециркуляционного воздуха; датчики скорости воздушных потоков; датчики содержания кислорода в воздушных потоках; датчики содержания различных нежелательных и опасных химических, биологических, механических, дымовых, радиоактивных и других добавок, перечисленных выше. Рис. 2. Функциональная схема модифицированной системы кондиционирования воздуха Система блокирования - датчики величины воздушного потока на выходе системы (в частности, контроль отсутствия потока при полном блокировании системы); датчик физической целостности (отсутствия признаков вскрытия и повреждений) блока; Воздушные клапаны, предназначенные для регулирования общих объемов наружного и рециркуляционного потоков воздушных масс, поступающих в СКВ, - датчики контроля величины зазора по каждому клапану (для пропуска соответствующей доли внешнего воздуха и рециркуляционной воздушной массы); датчики контроля состояния клапанов. Регулятор расхода воздуха, предназначенный для текущего регулирования объемов наружного и рециркуляционного воздуха, поступающего в зону кондиционирования, - расходомер на выходе регулятора; датчики контроля состояния регулятора. Камера смешивания: датчики контроля величины воздушного потока на выходе камеры; датчики контроля влажности, т. к. при большой разнице значений температуры между наружными и рециркуляционными воздушными массами (например, при сильном морозе снаружи) их смешивание может привести к перенасыщению смеси влагой и образованию тумана и конденсата. Фильтры: датчик контроля степени прозрачности проходящей воздушной массы; датчик контроля уровня содержания механических примесей (пылевых, крупиц и крошек); датчик уровня содержания дымовых примесей. Хладоноситель: датчик температуры. Теплоноситель: датчик температуры. Теплообменник: датчики температуры на входе и выходе. Оросительная камера, предназначенная для поддержания требуемого уровня влажности воздуха, подаваемого в помещения (часто в ее состав входит парогенератор): датчики влажности на входе и выходе камеры; датчик объема воды в запаснике. Сепаратор-каплеуловитель: датчик влажности воздуха. Электродвигатель: датчик температуры; вибродатчик (для контроля износа подшипников и других элементов двигателя, которые могут вызвать осевые отклонения при работе электродвигателя). Вентиляционная секция: датчик скорости движения воздушной массы; датчик физической целостности вентиляционной секции. Шумогаситель: датчик контроля уровня шума на стыке шумогасителя и оросительной камеры. Оросительная камера: датчики контроля уровня влажности на входе и выходе оросительной камеры. Теплоуловитель: датчики температуры на входе и выходе блока. Секция рециркуляции: датчик температуры; датчик содержания углекислого газа; датчик уровня содержания механических примесей; датчик уровня содержания дымовых примесей; датчик содержания влажности. Приведенная выше функциональная схема многовариантна. В частности, в ней предусмотрены как возможность использования избыточной энергии горячего воздуха (при кондиционировании горячих производств) в секции теплоулавливания, так и возможность рециркуляции воздуха - в настоящее время эти функции считаются несовместимыми и совместно не реализуются. Кроме того, во многих типах СКВ не реализуются еще некоторые из перечисленных в функциональной схеме возможностей. IV. Сбор и подготовка входных данных для системы кондиционирования и контроля безопасности Для эффективного функционирования приведенной системы необходимо обеспечить непрерывный режим поступления требуемых входных данных. Напомним, что данные собираются по всем компонентам СКВ, по характеристикам входного и выходного воздуха. Все основные данные могут быть получены на основе использования датчиков. Поэтому, одной из важных задач эффективного функционирования разработанной схемы СКВ является формирование системы сбора данных на основе датчиков и ДУ по всем требуемым параметрам. Для формирования датчиковой системы сбора данных перечислим прежде всего наиболее важные показатели, по которым будут осуществляться контроль и управление (обширный полный список, приведенный в разделе I, целесообразно сократить, сохранив принятую в нем нумерацию, для ограничения объема предпринятого нами диссертационного исследования, а также внедрения работы). 1.1. Температура; влажность. 1.2. Скорость выпуска воздуха из СКВ; разница значений температуры между воздухом в помещении и воздухом, подаваемым в СКВ. 1.3. Уровень шумовых воздействий от работы СКВ. 1.4. Содержание вредных и дурных запахов в зоне кондиционирования. 1.5. Уровень содержания химических веществ из заданного их перечня во входном и выходном потоках воздуха; уровень содержания механических, пылевых добавок, а также взвешенных частиц во входном и выходном потоках воздуха. 1.6. Степень задымленности входящего и выходящего воздуха; наличие веществ во входном и выходном потоках, связанных с процессами горения (прежде всего, горения электрических устройств). 2.8. Оценка степени пожароопасности в СКВ в каждый момент времени. 2.9. Факт нарушения/ненарушения физической защищенности аппаратных средств СКВ. Приведенный перечень позволяет сформировать список тех датчиков и ДУ, которые необходимы для реализации минимальной конфигурации функциональной схемы (рис. 2). Заключение Таким образом, по результатам исследований нами: - сформулировано принципиально новое содержание понятия «система кондиционирования воздуха», возлагающее на СКВ также функции обеспечения безопасности жизнедеятельности субъектов в зоне кондиционирования; - приведен перечень требований к СКВ, учитывающий новое понимание назначения СКВ; - приведены типовая и модифицированная функциональные схемы СКВ; - приведен минимальный перечень датчиковых элементов и устройств, позволяющий обеспечить решение задач регулирования и управления модифицированным СКВ. На основе результатов исследований предполагается доведение теоретических построений до рабочих схем конкретных СКВ, обеспечивающих выполнение требований модифицированной СКВ.
Список литературы

1. Бондарь Е. С. Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха / Е. С. Бондарь, С. С. Гордиенко, В. А. Михайлов, Г. В. Нимич: учеб. пособие. Киев: Аванпост-Прим, 2005. 560 с.

2. Рымкевич А. А. Системный анализ оптимизации общеобменной вентиляции и кондиционирования воздуха / А. А. Рымкевич. СПб.: АВОК Северо-Запад, 2003. 272 с.

3. ГОСТ Р 53856-201. Классификация опасности химической продукции. Общие требования. М.: Стандарт, 2010. 41 с.

4. ГОСТ 12.1.007-76. Вредные вещества. Классификация. Общие требования безопасности // URL: http://standartgost.ru/s/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2%2012.1.007-76*.

5. ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны // URL: http://www.rosteplo.ru/Npb_files/npb_shablon.php?id=666.

6. ГН 2.2.5.686-98. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны // URL: http://snipov.net/c_4655_snip_98674.html.

7. Р 2.2.2006-05. Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда. Приложение 10. Общие требования к контролю содержания микроорганизмов в воздухе рабочей зоны []. Available // URL: http://www.kadrovik.ru/docs/rukovodstvo.2.2.2006-05.htm.

8. ГН 2.2.6.2178-07. Предельно допустимые концентрации (ПДК) микроорганизмов-продуцентов, бактериальных препаратов и их компонентов в воздухе рабочей зоны // URL: http://nordoc.ru/doc/54-54454.

9. ГН 2.2.6.2178-07-98. Предельно допустимые концентрации (ПДК) микроорганизмов-продуцентов, бактериальных препаратов и их компонентов в воздухе рабочей зоны Дополнение № 1 // URL: http://nordoc. ru/doc/54-54454.

10. СП 1.3.1285-03. Безопасность работы с микроорганизмами I-II групп патогенности (опасности) // URL: http://docs.cntd.ru/document/901859464.

11. СП 1.3.2322-08. Безопасность работы с микроорганизмами III-IV групп патогенности (опасности) и возбудителями паразитарных болезней (пункт 2.3.9. Требования к помещениям и оборудованию лаборатории) // URL: http://www.zakonprost.ru/content/base/138850.

12. МУК 4.2.1007-00. Методы микробиологического измерения концентрации клеток штамма-продуцента Биовита и хлортетрациклина Streptomyces aurefaciens 777 в воздухе рабочей зоны // URL: http://law.rufox.ru/view/9/3219.htm.

13. МУК 4.2.1008-00. Метод микробиологического измерения концентрации клеток микроорганизма Pseudomonas fluorescens (denitrificans) B99 - продуцента витамина В12 в воздухе рабочей зоны // URL: http://ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/9/9092/index.php.

14. МУК 4.2.1067-01. Метод микробиологического измерения концентрации клеток микроорганизма Streptomyces cinnamonensis НИЦБ 109 - продуцента монензина в воздухе рабочей зоны // URL: http://www.docnorma.ru/norma/9/9751.htm.

15. МУК 4.2.1068-01. Метод микробиологического измерения концентрации клеток штамма-продуцента тилозина Streptomyces fradiae БС-1 в воздухе рабочей зоны // URL: http://ohranatruda.ru/ot_ biblio/normativ/data_normativ/9/9752/index.php.

16. МУК 4.2.1069-01. Метод микробиологического измерения концентрации клеток плесневого гриба Penicillium funiculosum F-149 - продуцента декстраназы в воздухе рабочей зоны // URL: http://www. gosthelp.ru/text/MUK42106801Metodmikrobiol.html.

17. МУК 4.2.1070-01. Метод микробиологического измерения концентрации клеток микроорганизма Trichoderma longibrachiatum TW-1 - продуцента глюканазы в воздухе рабочей зоны // URL: http://snipov.net/c_4655_snip_101966.html.

18. МУК 4.2.1071-01. Метод микробиологического измерения концентрации препарата ЭМ-1 «Байкал» по одному из ведущих компонентов (Lactobacillus casei-21) в воздухе рабочей зоны // URL: http://www.complexdoc.ru/norms/bycategory/64/page15/.

19. МУК 4.2.1072-01. Метод микробиологического измерения концентрации клеток микроорганизма Penicillium vermiculatum PК-1 - продуцента Вермикулена в воздухе рабочей зоны // URL: http://www. complexdoc.ru/norms/bycategory/64/page15/.

20. МУК 4.2.1067-01. Метод микробиологического измерения концентрации клеток микроорганизма Trichoderma viride 44-11-62/3 - продуцента целлюлолитических ферментов в воздухе рабочей зоны // URL: http://snipov.net/c_4655_snip_108474.html.

21. МУК 4.2.1784-03. Метод микробиологического измерения концентрации клеток микроорганизма Streptomyces cinnamonensis НИЦБ 109 - продуцента монензина в воздухе рабочей зоны // URL: http://snipov.net/c_4655_snip_101963.html.

22. ГН 2.2.5.1313-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны // URL: http://www.gosthelp.ru/text/GN225131303Predelnodopust.html.

23. ГН 2.2.5.2308-07. Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) вредных веществ в воздухе рабочей зоны // URL: http://www.gosthelp.ru/text/GN225230807Orientirovochn.html.

24. ГОСТ 12.0.003-74. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация // URL: http://www.polyset.ru/GOST/all-doc/GOST/GOST-12-0-003-74.

25. ГОСТ «12.1.003-83. Шум. Общие требования безопасности // URL: http://docs.cntd.ru/document/ gost-12-1-003-83-ssbt.

26. СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых и общественных зданий и территорий жилой застройки // URL: http://files.stroyinf.ru/Data1/5/5212/.

27. ГОСТ 17770-86. Машины ручные. Требования к вибрационным характеристикам // URL: http://vsegost.com/Catalog/12/12132.shtml.

28. Путилин С. С. Разработка системы управления холодильной установкой, учитывающей изменения параметров внешней среды // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Управление, вычислительная техника и информатика. 2013. № 1. С. 59-64.