Системы комфортного жизнеобеспечения.
Системы жизнеобеспечения - это термин не только из космических технологий, он относится к вполне обыденной ежедневной жизни.
Системами жизнеобеспечения оборудовано каждое помещение, в котором присутствуют люди. Цель систем жизнеобеспечения в том, чтобы сооружение или любое другое местонахождение человека стало пригодным для комфортной жизнедеятельности.
Все системы жизнеобеспечения можно классифицировать на основные и вспомогательные. Основные системы жизнеобеспечения - это водоснабжение и канализация, газоснабжение, система вентиляции, отопление и электроснабжение. Без них нормальная жизнедеятельность человека в здании практически невозможна. К дополнительным системам жизнеобеспечения относятся, к примеру, система кондиционирования, охранно-пожарная сигнализация и другие системы.
Без них комфортное пребывание человека в помещении также возможно, то есть эти системы можно назвать системам дополнительного комфорта. Современные технологии постоянно развиваются, поэтому многие системы, которые сейчас выглядят определённой «роскошью» со временем вполне могут войти в обычные стандарты.
Системы жизнеобеспечения – это продуманные инженерные системы, которые делаются в соответствии со СНиПами. Одна из важнейших и основных систем – электроснабжение. Она состоит из трех частей – источник электроэнергии, элементы распределения и потребители.
Электричество – это свет и тепло, работа всех важнейших электроприборов в доме или на производстве.
Кроме того, электричество позволяет наладить очень комфортную жизнь. Установить, например, «теплый пол», осветить придомовую территорию и т.д. Нужно отметить, что от системы электроснабжения могут зависеть и другие системы жизнеобеспечения.
К примеру, система кондиционирования, система безопасности и т.д. Система электроснабжения позволяет установить систему антиобледенения на крышу, установить систему «Умный дом» и т.д. Современные методы позволяют также и экономно расходовать электроэнергию.
Например, благодаря специальным датчикам можно сделать так, чтобы свет горел только в присутствии людей. Сегодня всё активнее используется солнечная энергия (даже в средних широтах ей вполне можно пользоваться). Всё это особенно актуально на фоне подорожания электричества.
Отопительная система– обеспечиваетподдержание в помещении необходимого температурного режима. Для человека благоприятным температурным режимом можно считать диапазон 18-23 0С. Это может быть автономный котел либо централизованная отопительная система; отопительная батарея и система трубопроводов, теплонасосная установка.
Сегодня все большей популярностью пользуются безрадиаторные отопительные системы. Они передают тепло от носителя в воздух с использованием системы теплых полов и стен.
Система водоснабжения -водопровод отвечает за подачу воды, как холодной, так и горячей к потребителю, то есть к сантехническому оборудованию. Эта система непременно нужна в любом жилом помещении или другого назначения помещений.
Система канализации -она отвечает за вывод из дома жидких и полужидких продуктов человеческой жизнедеятельности с дальнейшей очисткой и отведением жидкости в природные водоемы. Очень важно, чтобы твердые фракции были правильно утилизированы. Для выполнения всех этих работ в состав канализации включают внутреннюю и наружную части, а также и очистное сооружение.
Системы вентиляции и кондиционирования воздуха –обеспечивают поддержание комфортного микроклимата и газовый состав воздуха в помещениях, зданиях разного назначения.
Можно рассмотреть системы жизнеобеспечения (СЖО) космического летательного аппарата.
Система жизнеобеспечения (СЖО) экипажа космического летательного аппарата является одним из важнейших условий успешного выполнения любой программы пилотируемой космонавтики. В состав СЖО космонавта входят следующие системы:
СОГС - система обеспечения газового состава,
СВО - система водообеспечения,
ССГО - система санитарно-гигиенического обеспечения,
СОП - система обеспечения питанием,
СОТР - система обеспечения теплового режима
В состав КСОЖ космонавта (помимо "СЖО космонавта") входят следующие системы:
СЗК - система защиты космонавта (средства защиты космонавта от перегрузок, динамической невесомости, ионизирующих излучений),
СОД - система обеспечения деятельности космонавта (средства обеспечения условий труда, средства организации деятельности, средства поддержания космонавта в работоспособном состоянии),
СМО - система медицинского обеспечения космонавта (средства медицинского контроля состояния космонавта).
Система аварийного обеспечения жизнедеятельности космонавта (индивидуальные средства защиты космонавта, носимый аварийный запас космонавта, средства наддува при разгерметизации обитаемого отсека),
СОЖ ВКД - система обеспечения жизнедеятельности космонавта при внекорабельной деятельности.
Системы жизнеобеспечения (СЖО) обитаемых космических объектов (космических кораблей, орбитальных станций, Лунных, Марсианских баз и поселений) предназначены для решения следующих задач:
обеспечение экипажа кислородом,
удаление диоксида углерода,
удаление вредных микропримесей,
поддержание физических и химических характеристик атмосферы (оптимальной температуры, состава, давления, влажности, аэроионного состава, скорости вентиляции газовой среды, оптимальных уровней электростатических и электромагнитных полей),
снабжение экипажа необходимым количеством питьевой воды и воды для санитарно-гигиенических и бытовых нужд,
снабжение экипажа необходимым количеством пищи заданного состава и калорийности, витаминами и минеральными солями,
обеспечение санитарно - гигиенических процедур и бытовых нужд экипажа,
обеспечение микробиологической безопасности,
обеспечение стабилизации (обеззараживания), хранения (консервации) и или трансформации физиологических и бытовых отходов,
обеспечение радиационной безопасности,
обеспечение оперативного анализа, оперативного контроля и управления качеством среды обитания, а также штатного протекания технологических процессов в различных звеньях системы.
От надежной работы космических систем жизнеобеспечения зависит выполнение программ полетов и безопасность экипажей космических кораблей, орбитальных комплексов, инопланетных баз и поселений. Мы должны помнить, что не эффективность системы жизнеобеспечения на втором искусственном спутнике Земли явилась причиной гибели собаки Лайка, когда температура в кабине поднялась до 41 оС и выше.
Облик СЖО зависит от длительности полета, энерговооруженности космического обитаемого объекта, от условий и места функционирования (на борту орбитальной космической станции, в составе пилотируемого межпланетного корабля или на поверхности планеты), от возможности использования местных ресурсов.
Чем больше в здании или других мест нахождения человека различных современных систем жизнеобеспечения, тем сложнее осуществляется контроль их состояния, своевременное обнаружение износа и неисправностей отдельных узлов. Сегодня системы жизнеобеспечения – это сложные инженерные механизмы, требующие квалифицированного технического персонала и современных средств диагностики. Основным инструментом, обеспечивающим своевременный контроль, диагностику и управление инженерными системами, являются системы автоматизации зданий или как еще их принято называть – автоматизированные системы диспетчерского управления (АСДУ).
Контрольные вопросы
1. Назначение СЖО?
2. Обязательные СЖО и комфортные?
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Перспективным направлением коммунальной энергетики и энергетическими установками являются тепловые насосы, использующие низкопотенциальные источники энергии, в том числе и в комбинации с другими преобразователями низкопотенциальной энергии, например, солнечными водонагревательными системами и ветроэнергетическими установками и т.д.
Внедрение тепловых насосов позволяет снизить расходы топлива на единицу выработанной теплоты по сравнению с котельными от 20 до 50% либо обеспечить трех-,четырехкратную экономию электроэнергии по сравнению с прямым электроснабжением.
Обязательным условием эффективного использования ТН является наличие подходящего источника низкопотенциальной теплоты. Отсутствие вблизи потребителя такого источника может исключить возможность применения ТН.
В странах с мягким климатом в качестве источника низкопотенциального тепла часто используют атмосферный воздух. Однако для большей территории России этот источник, как правило, неприемлем в связи с чрезвычайно низкими температурами в зимнее время. Идеальный вариант для тепловых насосов - наличие вблизи потребителя источника сбросного тепла промышленного или коммунального предприятия.
Хорошим источником тепла является незамерзающий водоем, речка. В ряде регионов имеются неглубоко залегающие подземные термальные воды, на Камчатке, Северном Кавказе, в Калининградской обл., некоторых районах Сибири. Наличие вблизи потребителя соответствующей скважины с температурой воды на уровне 15 – 20 °С является исключительно благоприятным для использования ТН. Однако разработка и использование ТН в России значительно отстает от зарубежных стран, таких как США, Япония, Швеция, Норвегия.
По применению грунтовых теплообменников имеется значительный опыт у зарубежных стран США, Канады, Швейцарии и других стран и некоторый отечественный опыт.
Выбор типа, схемы расположения и размеров грунтовых теплообменников требует специального обоснования с учетом возможного переохлаждения грунта в зоне теплообменника при длительной эксплуатации с возможным снижением эффективности работы ТН.
Все более широкое применение находят системы приточно-вытяжной вентиляции, и, следовательно, создаются технические возможности для организации утилизации тепловых выбросов здания.
Энергетическая и экономическая эффективности применяемой системы теплонасосного теплоснабжения очень зависят от характеристик потребителя теплоты, в первую очередь от температурного уровня нагреваемого теплоносителя.
Широкое применение в последнее время находят системы отопления с применением современных теплообменников типа фанкойлов, характеризующихся высокими коэффициентами теплопередачи и соответственно допускающих использование теплоносителя с пониженными температурами.
При использовании ТН в системах горячего водоснабжения необходимо избегать необоснованного перегрева воды выше реально необходимого потребителю температурного уровня. Как правило, для удовлетворения большинства бытовых потребностей нагревать воду выше 40 - 45 °С нет необходимости.
Проектирование и создание теплонасосных систем теплоснабжения требует знаний и профессионального решения. В отличие от традиционных систем теплоснабжения, теплонасосная система может работать в переменных режимах, существенно отклоняющихся от расчетных, что связано как с возможным изменением температуры низкопотенциального источника, так и с переменным характером тепловых нагрузок. Здесь важна расчетная мощность ТН. Обычно мощность ТН выбирается на уровне 60 - 70% от максимума нагрузки. В этом случае ТН должен работать в тандеме с резервным источником тепла или оснащаться соответствующими тепловыми аккумуляторами.
Внедрение ТНУ на объектах промышленного и гражданского строительства сопровождается существенным энергосберегающим и экологическим эффектами. В зависимости от условий эксплуатации экономия топлива составляет по сравнению с котельными от 6 до 10 кг у.т. на 1 ГДж выработанной теплоты или от 30 до 40% по величине КПД. Кроме экономии топлива, применение ТН существенно снижает загрязнение окружающей среды.
Теплонасосные технологии, конечно, имеют многообещающее, блестящее будущее в свете объявленного мирового энергетического кризиса.
Однако кроме существенной экономии на электро- и тепловых ресурсах, установка такого сложного сооружения как тепловой насос имеет и ряд существенных недостатков.
Самым главным недостатком тепловых насосов является, конечно же, высокая стоимость. Вторым недостатком применения системы теплового насоса является сложность монтажа системы. Монтаж системы отопления при помощи теплового насоса требует очень высокой квалификации и узкоспециализированных знаний. Необходимо составить грамотный проект размещения системы отопления и учесть другие коммуникации. Все же для достижения большей выгоды практикуется эксплуатация тепловых насосов в паре с дополнительным генератором тепла, использование бивалентной схемы отопления.
Возможны и более сложные тепловые бивалентные схемы, например включение солнечного коллектора. Для этого, у некоторых серийных систем тепловых насосов и солнечных коллекторов такая возможность предусмотрена в конструкции. В этом случае, смешивание тепла, идущего от теплового насоса и от солнечного коллектора производиться в выравнивающем бойлере.
Окупаемость ТНУ наступает с 3-го года эксплуатации. В некоторых случаях эффективность наступает уже со 2-го года эксплуатации. Это подтверждают исследования ОКБ «Карат», на основе которых построен график. Где показана окупаемость капитальных и текущих затрат при эксплуатации ТНУ в сравнении с аналогичными затратами при эксплуатации теплоэлектронагревателей (ТЭН).
При проектировании необходимо принимать такие схемные решения, чтобы они способствовали технической и экономической эффективности тепловых насосов. При этом следует учитывать:
- наиболее экономичные комбинированные системы одновременно вырабатывающие теплоту и холод, для кондиционирования и промышленного охлаждения;
- традиционные системы теплоснабжения проектируются на расчетные параметры, регламентируемые СНиПами. При проектировании ТНУ надо учитывать не только расчетные параметры, но и другие факторы, (например, разбивку нагрузок между тепловым насосом и тепловыми доводчиками).
Расчет экономической эффективности применения тепловых насосов является неотъемлемой частью проектирования.