Микроклимат жилых и общественных зданий

Обеспечение высокого уровня комфортности невозможно без учета эргономики - науки о взаимодействии человека с искусственной средой. Все, что окружает человека, должно в максимальной степени отвечать его физиологическим особенностям, включая габариты помещений, лестниц, дверей и других элементов зданий, размеры сантехнических приборов, мебели и утвари, машин и механизмов.

С точки зрения гигиены в помещениях с постоянным пребыванием людей необходимо обеспечивать наиболее благоприятный для их здоровья микроклимат, который характеризуется тепло-влажностным режимом, чистым воздухом, зрительным и звуковым комфортом. Параметры среды подбираются в зависимости от конкретных условий с учетом функционального состояния людей (для отдыха, работы и т. д.). Тепло-влажностный режим характеризуется температурой, относительной влажностью и скоростью движения воздуха, а также перепадом температур у внутренней поверхности ограждений здания. Эти параметры среды должны быть такими, чтобы человек не ощущал дискомфорта. Чистота воздушной среды зависит как от процессов, происходящих в помещениях, так и от воздухообмена помещений с окружающей средой. Зрительный комфорт задается освещенностью помещений, зрительной изоляцией, видом из окон и тем, что окружает дома. Звуковой комфорт - звуковая изоляция, уровень звукового давления, реверберация и артикуляция, возникающие в помещениях здания.

Микроклимат помещения - состояние внутренней среды помещения, оказывающее воздействие на человека, характеризуемое показателями температуры воздуха и ограждающих конструкций, влажностью и подвижностью воздуха.

Оптимальные параметры микроклимата - сочетание значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают нормальное тепловое состояние организма при минимальном напряжении механизмов терморегуляции и ощущение комфорта не менее чем у 80 % людей, находящихся в помещении.

Допустимые параметры микроклимата - сочетания значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать общее и локальное ощущение дискомфорта, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности при усиленном напряжении механизмов терморегуляции и не вызывают повреждений или ухудшения состояния здоровья.

Холодный период года - период года, характеризующийся среднесуточной температурой наружного воздуха, равной 8°С и ниже.

Теплый период года - период года, характеризующийся среднесуточной температурой наружного воздуха выше 8 °С.

Радиационная температура помещения - осредненная по площади температура внутренних поверхностей ограждений помещения и отопительных приборов.

Результирующая температура помещения - комплексный показатель радиационной температуры помещения и температуры воздуха помещения, определяемый по СНиП приложение А[1].

Температура шарового термометра - температура в центре тонкостенной полой сферы, характеризующая совместное влияние температуры воздуха, радиационной температуры и скорости движения воздуха.

Локальная асимметрия результирующей температуры - разность результирующих температур в точке помещения, определенных шаровым термометром для двух противоположных направлений.

Скорость движения воздуха - осредненная по объему обслуживаемой зоны скорость движения воздуха.

Параметры, характеризующие микроклимат помещений:

- температура воздуха;

- скорость движения воздуха;

- относительная влажность воздуха;

- результирующая температура помещения;

- локальная асимметрия результирующей температуры.

Расчет результирующей температуры помещения. Результирующую температуру помещения t_su при скорости движения воздуха до 0,2 м/с следует определять по формуле

где t_p - температура воздуха в помещении, С; t_r - радиационная температура помещения, С.

Результирующую температуру помещения следует принимать при скорости движения воздуха до 0,2 м/с равной температуре шарового термометра при диаметре сферы 150 мм.

При скорости движения воздуха от 0,2 до 0,6 м/с результирующую температуру t_su следует определять по формуле

Радиационную температуру t_r следует вычислять по температуре шарового термометра по формуле

,

где t_b - температура по шаровому термометру, С; т- константа, равная 2,2 при диаметре сферы до 150 мм, либо определяемая по СНиП приложение Б[2]; V - скорость движения воздуха, м/с.

Радиационную температуру t_r можно вычислить по температурам внутренних поверхностей ограждений и отопительных приборов:

где А_i - площадь внутренней поверхности ограждений и отопительных приборов, м²; t_i - температура внутренней поверхности ограждений и отопительных приборов, С; I – количество ограждений и отопительных приборов.

Тепловые пункты

Современные тепловые сети городских систем теплоснабжения представляют собой сложные инженерные сооружения. Протяженность тепловых сетей от источника до крайних потребителей составляет десятки километров, а диаметр магистралей достигает 1400 мм. В состав тепловых сетей входят теплопроводы; компенсаторы, воспринимающие температурные удлинения; отключающее, регулирующее и предохранительное оборудование, устанавливаемое в специальных камерах или павильонах; насосные станции; районные тепловые пункты и тепловые пункты.

Под тепловым пунктом понимаются сооружение с комплектом оборудования, позволяющее изменить температурный и гидравлический режимы теплоносителя, обеспечить учет и регулирование расхода тепловой энергии и теплоносителя. В тепловых пунктах предусматривается размещение оборудования, арматуры, приборов контроля, управления и автоматизации, посредством которых осуществляется:

- преобразование вида теплоносителя или его параметров;

- контроль параметров теплоносителя;

- регулирование расхода теплоносителя и распределение его по системам потребления теплоты;

- отключение систем потребления теплоты;

- защита местных систем от аварийного повышения параметров теплоносителя;

- заполнение и подпитка систем потребления теплоты;

- учет тепловых потоков и расходов теплоносителя и конденсата;

- сбор, охлаждение, возврат конденсата и контроль его качества, аккумулирование теплоты;

- водоподготовка для систем горячего водоснабжения.

В тепловом пункте в зависимости от его назначения и конкретных условий присоединения потребителей могут осуществляться все перечисленные функции или только их часть (рис. 13.1).

Рис. 13.1. Классификация тепловых пунктов

Тепловые пункты бывают центральные (ЦТП) и индивидуальные (ИТП). От центрального теплового пункта предусматривается теплоснабжение нескольких зданий, а от индивидуального - одного здания. ЦТП размещают в отдельных одноэтажных зданиях, а ИТП - в помещении здания. Тепловые пункты обеспечивают подачу необходимого количества тепла в здания для их отопления и вентиляции с автоматическим поддержанием в системах отопления нужных гидравлического и теплового режимов. В теплообменниках теплового пункта подогревают водопроводную воду до 65 °С, а затем подают ее в жилые и общественные здания для горячего водоснабжения.

Температура горячей воды регулируется автоматически. В центральных тепловых пунктах размещены групповые подогревательные установки горячего водоснабжения. Центральным является только приготовление горячей воды, так как приготовление теплоносителей для местных систем отопления происходит при этом у каждого абонента отдельно. Более точно название центрального теплового пункта соответствует лишь такому их варианту, когда центрально (групповым методом) приготовляется для нескольких зданий не только вода для местных систем горячего водоснабжения, но и теплоноситель для систем отопления.

Центральные тепловые пункты применяются при абонентах с относительно небольшими расходами тепла и незначительном удалении их от ЦТП, когда установка индивидуальных тепловых пунктов на каждом объекте невыгодна.

С появлением центральных тепловых пунктов двухтрубные системы превратились в системы комбинированные с двухтрубной тепловой сетью от источника до ЦТП и четырехтрубной (как минимум, см. далее) квартальной тепловой сетью от ЦТП до отдельных зданий (две трубы на горячее водоснабжение и две трубы для отопления и вентиляции). Четырехтрубность квартальных тепловых сетей не только увеличила их стоимость, но и значительно усложнила их эксплуатацию. При распространенных на практике подземных прокладках тепловых сетей оказались невозможными контроль и своевременная ликвидация коррозионных повреждений труб горячего водоснабжения, которые часто в нарушение существующих норм прокладываются неоцинкованными.

Усиленной коррозии труб горячего водоснабжения в закрытых системах теплоснабжения способствует также отсутствие на центральных тепловых пунктах какой-либо обработки водопроводной воды, поступающей в системы горячего водоснабжения. В результате коррозии труб горячего водоснабжения подземные каналы заливаются водой, и от коррозии страдают и трубы системы отопления, которые, как правило, прокладываются совместно с трубами горячего водоснабжения.

Положительные стороны центральных тепловых пунктов:

а) уменьшение суммарной поверхности подогревателей горячего водоснабжения вследствие уменьшения коэффициента максимальной часовой неравномерности потребления тепла в системе горячего водоснабжения и сокращения излишков в поверхностях нагрева, получающихся в индивидуальных установках при компоновке подогревателей из стандартных секций;

б) уменьшение количества автоматических приборов и насосных установок для создания циркуляции в системах горячего водоснабжения;

в) меньшее количество обслуживающего персонала и лучшие условия для создания дистанционного управления отпуском тепла.

На центральных тепловых пунктах могут применяться те же схемы, что и на индивидуальных тепловых пунктах, т. е. схемы как со связанной, так и с нормальной подачей тепла в системы отопления. При применении на центральных тепловых пунктах связанной подачи возникают осложнения с подачей тепла к калориферам приточной вентиляции, так как в подающем трубопроводе (отопительном) температура воды колеблется в течение суток в зависимости от величины водоразбора.

Схемы построения индивидуальных тепловых пунктов.На рис. 13.2 – 13.3 приведены упрощенные схемы разных вариантов ИТП. Эти схемы носят упрощенный характер и показывают только основное оборудование, входящее в состав теплового пункта.

В схеме на рис.13.2 погодную компенсацию расхода и температуры теплоносителя в системе отопления в зависимости от температуры наружного воздуха осуществляет многоканальный электронный регулятор – контроллер (2), на основе информации от датчика температуры наружного воздуха 4 и датчика температуры теплоносителя на подающем трубопроводе внутреннего контура отопления (3). Контроллер осуществляет управлением регулирующим клапаном (10), установленном в контуре греющего теплоносителя, и циркуляционными насосами (11) внутреннего контура отопления. Процесс регулирования может также корректироваться по дополнительно устанавливаемому в помещении датчику температуры внутреннего воздуха, учитывая инерционность здания и системы отопления.

Контроллер также выполняет регулирование температуры воды в системе горячего водоснабжения (ГВС) здесь, управляя регулирующим клапаном 10 на греющем участке.

Для стабилизации гидравлического режима в тепловых сетях и улучшения работы регулирующих клапанов в системах отопления и ГВС в схеме предусмотрен моноблочный регулятор перепада давления (5).

На рис 13.3. отражена упрощенная схема ИТП при зависимой схеме присоединения и открытой схеме подготовки ГВС. Температура воды в системе ГВС в данной схеме поддерживается регулятором прямого действия (19), который представляет собой сочетание универсального термоэлемента и регулирующего клапана необходимого диаметра. Вместо регулятора прямого действия возможно использование для регулирования температуры горячей воды второго электронного регулятора.

Постоянный перепад давления на вводе в здание обеспечивается регулятором перепада давления (13).

Рис. 13.2. Схема ИТП закрытой системы теплоснабжения здания при независимом присоединении отопления к тепловым сетям:

1-циркуляционный насос DP-F; 2-электронный регулятор температуры; (контроллер) ECL-300; 3-погружной датчик температуры воды ESMU; 4-датчик температуры наружнего воздуха ESM-10; 5-регулятор перепада давления AIP; 6-теплообменник SWEP GX-7Mx57; 7-манометр МП4-У; 8-термометр; 9-мембранный расширительный бак VAREM; 10-клапан регулирующий VB-2; 11-прессостат KPI-35; 12-регулятор расхода воды; 13-теплообменник SWEP GC-16Mx62

Регулирование температуры теплоносителя во внутреннем контуре отопления осуществляется боком управления – электронным регулятором (ЭР). Регулятор ЭР получает информацию от датчиков температуры наружного воздуха (18) и датчика температуры теплоносителя на подающем и обратном трубопроводах системы отопления (10) и управляет смешивающим насосом (12). В схеме предусмотрено индивидуальное регулирование с помощью термостатических радиаторных клапанов (15).

Рис. 13.3. Схема автоматизации системы централизованного теплоснабжения здания при зависимом присоединении отопления к тепловым сетям, с регулятором прямого действия для ГВС:

1 - сетчатый фильтр; 2 - датчик давления воды в трубопроводе; 4 - водоподогреватель системы ГВС; 8 - электронный регулятор; 9 - отопительный прибор; 10 - датчик температуры воды в трубопроводе; 11 - датчик температуры наружного воздуха; 12 - насос; 13 - регулятор перепада давления; 14 - регулирующий клапан с электроприводом; 15 - радиаторный терморегулятор; 17 - обратный клапан; 18 - ручной балансировочный клапан; 19 - регулятор температуры прямого действия