Микроклимат помещения и системы его обеспечения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание:

 

 

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………………….3

 

МИКРОКЛИМАТ ПОМЕЩЕНИЯ И СИСТЕМЫ ЕГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ…….4

 

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ПОМЕЩЕНИЯ…………………………………………………….4

 

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ………………………………………….5

 

ТЕПЛОНОСИТЕЛИ………………………………………………………………………………7

 

ВЫБОР СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ…………………………………………………………8

 

РОЛЬ ВОЗДУХА В СИСТЕМЕ ОТОПЛЕНИЯ………………………………………….9

 

СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ……………………………………11

 

ВИДЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ………………14

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………………………………17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

 

Около 80% своей жизни человек проводит в помещении: жилых и

общественных, производственных зданиях, транспорте. Здоровье и

работоспособность человека в значительной степени зависят от того, насколько помещение в санитарно-гигиеническом отношении удовлетворяет его физиологическим требованиям.

Под микроклиматом помещения понимается совокупность теплового,

воздушного и влажностного режимов в их взаимосвязи. Основное требование к микроклимату - поддержание благоприятных условий для людей, находящихся в помещении. Для нормальной жизнедеятельности и хорошего самочувствия человека должен быть тепловой баланс между теплотой, вырабатываемой организмом, и теплотой, отдаваемой в окружающую среду. Интенсивность теплоотдачи человека зависит от микроклимата помещения. Требуемый микроклимат в помещении создается следующими системами инженерного оборудования зданий: отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Микроклимат помещения и системы его обеспечения.

 

Системы отопления служат для создания и поддержания в помещениях в

холодный период года необходимой температуры воздуха, регламентируемой соответствующими нормами. Таким образом, они позволяют разрешить лишь одну из задач по созданию и обеспечению микроклимата в помещении - необходимого теплового режима.

В тесной связи с тепловым режимом помещений находится воздушный

режим, под которым понимают процесс обмена воздухом между помещениями и наружным воздухом. Системы вентиляции предназначены для удаления из помещений загрязненного и подачу в них чистого воздуха. При этом расчетная температура внутреннего воздуха не должна меняться. Система вентиляции состоит из устройств для нагревания, увлажнения и осушения приточного воздуха и очистки удаляемого воздуха.

Системы кондиционирования воздуха являются более совершенными

средствами создания и обеспечения в помещениях улучшенного микроклимата, т.е. заданных параметров воздуха: температуры, влажности и чистоты при допустимой скорости движения воздуха в помещении независимо от наружных метеорологических условий и переменных по времени вредных выделений в помещениях. Системы кондиционирования воздуха состоят из устройств термовлажностной обработки воздуха, очистки его от пыли, биологических загрязнений и запахов, перемещения и распределения воздуха в помещении, автоматического управления оборудованием и аппаратурой.

 

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ПОМЕЩЕНИЯ

В помещениях зданий в холодный период года создают и поддерживают

тепловой режим, соответствующий требованиям технологического процесса.

При этом тепловой режим в помещениях бывает постоянным и переменным в зависимости от назначения здания.

К зданиям с постоянным тепловым режимом относятся жилые и подобные

здания; производственные здания с непрерывной работой, лечебные и детские учреждения, гостиницы и т.д. Постоянный тепловой режим в помещениях перечисленных зданий поддерживают круглогодично в течение всего отопительного сезона в соответствии с требованиями теплового комфорта и технологических процессов. В одних зданиях для этого постоянно отапливают помещения, в других используют тепловые выделения и к дополнительному обогреванию помещений не прибегают. Чтобы определить, требуется ли отопление и какой мощности, сопоставляют теплопотери и теплопоступления в расчетном установившемся режиме.

 

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ

Отопительные установки проектируют и монтируют в процессе возведения

здания, увязывая их элементы со строительными конструкциями и планировкой помещений. Поэтому отопление считают отраслью строительной техники.

Затем отопительные установки действуют в течение всего срока службы

сооружения, являясь одним из видов инженерного оборудования зданий. К

отопительным установкам предъявляют следующие требования:

1 - санитарно-гигиенические: поддерживание равномерной температуры

помещений; ограничение температуры поверхности нагревательных приборов,

возможность их очистки.

2 - экономические: невысокие капитальные вложения  и эксплуатационные

затраты, а также небольшой расход металла.

3 - архитектурно-строительные: соответствие планировке помещений,

компактность, увязка со строительными конструкциями, согласование со

сроками строительства зданий.

4 - производственно-монтажные: механизация изготовления деталей  и

узлов, минимальное число элементов, сокращение трудовых затрат и

повышение производительности при монтаже.

5 - эксплуатационные: безотказность и долговечность, простота и удобство

управления и ремонта, бесшумность и безопасность действия.

Каждое из указанных требований следует учитывать при выборе

отопительной установки. Однако основными считаются санитарно-

гигиенические и эксплуатационные требования. Установка должна обладать

способностью передавать в помещение изменяющиеся в соответствии с

теплопотерями количество теплоты.

Система отопления - совокупность конструктивных элементов,

предназначенных для получения, переноса и передачи необходимого

количества тепловой энергии во все обогреваемые помещения.

Система отопления состоит из следующих основных конструктивных

элементов

 

 

 

 

 

 

Рис 1. Принципиальная схема системы отопления

1- теплообменник; 2 и 4 –подающий и обратный теплопроводы; 3- отопительный прибор.

теплообменника 1 для получения тепловой энергии при сжигании топлива или

от другого источника; отопительных приборов 3 для теплопередачи в

помещение; теплопроводов 2 и 4 - сети труб или каналов для теплопереноса оттеплообменника к отопительным приборам. Теплоперенос осуществляется

теплоносителем - жидким (вода) или газообразным (пар, воздух, газ).

1.В зависимости  от вида системы делятся на:

- водяные;

- паровые;

- воздушные  или газовые;

- электрические.

2. В зависимости  от расположения источника теплоты  и обогреваемого

помещения:

- местные;

- центральные;

- централизованные.

3. По способу  циркуляции:

- с естественной  циркуляцией;

- с механической  циркуляцией.

4. Водяные  по параметрам теплоносителя:

- низкотемпературные TI ≤ 105°С;

-высокотемпературные Tl>l05 0C.

5. Водяные  и паровые по направлению движения  теплоносителя в

магистралях:

- тупиковые;

- с попутным  движением.

6. Водяные  и паровые по схеме соединения  нагревательных приборов с

трубами:

- однотрубные;

- двухтрубные.

7. Водяные  по месту прокладки подающих  и обратных магистралей:

- с верхней  разводкой;

- с нижней  разводкой;

- с опрокинутой  циркуляцией.

8. Паровые  по давлению пара:

- вакуум-паровые  Ра<0.1 МПа;

- низкого  давления Pa =0.1 - 0.47 МПа;

- высокого  давления Pa > 0.47 МПа.__

 

 

 

ТЕПЛОНОСИТЕЛИ

Теплоносителем для системы отопления может быть любая среда,

обладающая хорошей способностью аккумулировать тепловую энергию и

изменять теплотехнические свойства, подвижная, дешевая, не ухудшающая

санитарные условия в помещении, позволяющая регулировать отпуск

теплоты, в том числе автоматически. Кроме того, теплоноситель должен

способствовать выполнению требований, предъявляемых к системам

отопления.

Наиболее широко в системах отопления используют воду, водяной пар и

воздух, поскольку эти теплоносители в наибольшей степени отвечают

перечисленным требованиям. Рассмотрим основные физические свойства

каждого из теплоносителей, которые оказывают влияние на конструкцию и

действие системы отопления.

 

Свойства воды: высокая теплоемкость, высокая плотность,

несжимаемость, расширение при нагревании с уменьшением плотности,

повышение температуры кипения при повышении давления, выделение

абсорбируемых газов при повышении температуры и понижении давления.

 

Свойства пара: малая плотность, высокая подвижность, высокая энтальпия

за счет скрытой теплоты фазового превращения  , повышение

температуры и плотности с возрастанием давления.

 

Свойства воздуха: низкая теплоемкость и плотность, высокая

подвижность, уменьшение плотности при нагревании.

 

 

 

 

 

ВЫБОР СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

Систему отопления выбирают в зависимости от назначения и режима

эксплуатации здания. Учитывают требования, предъявляемые к системе.

Принимают во внимание категории пожаровзрывоопасности помещений.

Главным фактором, определяющим выбор системы отопления, является

тепловой режим основных помещений здания.

Тепловой режим помещений одних зданий необходимо поддерживать

неизменным в течение всего отопительного сезона, других зданий -можно

изменять для сокращения трудозатрат с суточной и недельной периодичностью, на время праздников, проведения наладочных, ремонтных и других работ.

Гражданские, производственные и сельскохозяйственные здания с

постоянным тепловым режимом можно разделить на 4 группы:

1) здания  больниц, родильных домов и тому  подобных лечебно-профи-

лактических учреждений круглосуточного использования (кроме

психиатрических больниц), к помещениям которых предъявляются

повышенные санитарно-гигиенические требования;

2) здания  детских учреждений, жилые, общежития, гостиницы, дома

отдыха, санатории, пансионаты, поликлиники, амбулатории, аптеки,

психиатрические больницы, музеи, выставки, библиотеки, бани,

книгохранилища ;

3) здания  плавательных бассейнов, вокзалов, аэропортов;

4) здания  производственные и сельскохозяйственные  при непрерывном

технологическом процессе.

Например, в зданиях второй группы предусматривают водяное отопление с

радиаторами и конвекторами (кроме больниц и бань). Предельную температуру

теплоносителя воды принимают в двухтрубных .системах равной 95°С, в

однотрубных системах зданий (кроме бань, больниц и детских учреждений) -

105°С (при  конвекторах с кожухом до 130°С). Для отопления лестничных

клеток возможно повышение расчетной температуры до 150°С. В зданиях с

круглосуточной действующей приточной вентиляцией, в первую очередь в

зданиях музеев, картинных галерей, книгохранилищ, архивов (кроме больниц и

детских учреждений) устраивают центральное воздушное отопление.

Системы отопления следует проектировать с насосной циркуляцией,

нижней разводкой, тупиковые с открытой прокладкой стояков в первую

очередь.

Остальные системы принимаются в зависимости от местных условий:

архитектурно-планировочного решения, требуемого теплового режима, вида и параметров теплоносителя в наружной тепловой сети и т.д.

 

РОЛЬ ВОЗДУХА В СИСТЕМЕ ОТОПЛЕНИЯ

 

В системах центрального отопления, особенно водяного, скопления

воздуха (точнее газов) нарушают циркуляцию теплоносителя, вызывают шум в арматуре и коррозию стали. Воздух в системе отопления попадает различными путями: частично остается в свободном состоянии при заполнении их теплоносителем; подсасывается в процессе эксплуатации неправильно сконструированной системы; вносится водой при заполнении и эксплуатации в растворенном виде.

Количество свободного воздуха, остающегося в трубах и приборах, при их

заполнении, не поддается учету., но этот воздух в правильно

сконструированных системах удаляется в течение нескольких дней

эксплуатации .

Количество растворенного воздуха, вводимого в системы при

периодических добавках воды в. процессе эксплуатации, определяется в

зависимости от содержания воздуха в подпиточной воде. В 1 т холодной

водопроводной воды может содержаться свыше 30 г воздуха, в подпиточной

деаэрированной воде из тепловой сети - менее 1 г. Поэтому всегда следует

стремиться к заполнению и подпитке систем отопления деаэрированной водой.

Количество растворенного воздуха, переходящего в свободное состояние,

зависит от температуры и давления в системе отоплении. Повышение

температуры воды и понижение гидростатического давления сопровождается

переходом адсорбированного воздуха в свободное состояние.

 

При эксплуатации систем отопления, заполненных деаэрированной водой,

в течение отопительного сезона могут появится значительные скопления

водорода. В воде происходит медленная ионная химическая реакция с

образованием гидрата закиси железа Fe (OH)2, который затем превращается в окалину - магнетит Fe3O4 (осадок, имеющий вид черных частичек), с

выделением водорода. При коррозии I см3 железа выделяется 1 л водорода.

Следует, кроме того, отметить, что растворенный в воде воздух содержит

около 33% кислорода, поэтому "водяной" воздух более опасен в коррозионном отношении для стальных труб, чем атмосферный, в котором содержится около 21% кислорода.

 

Эти примеры подтверждают необходимость удаления газов из систем

водяного отопления.

В вертикальных трубах пузырьки воздуха могут всплывать, находиться во

взвешенном состоянии - "витать" (скорость движения воды при этом называют скоростью витания), и , наконец, увлекаться потоком воды.

Скорость витания в системах водяного отопления: в вертикальных трубах

0.2-0.25 м/с, в  наклонных и горизонтальных трубах 0.1-0.15. Скорость

всплывания пузырьков воздуха в воде не превышает скорости питания.

Проследим за состоянием воздуха и образованием воздушных скоплений в

вертикальных системах водяного отопления.

 

Воздух переходит из растворенного состояния в свободное по мере

уменьшения гидростатического давления в верхних частях .системы: в главном стояке - при верхней разводке, в отдельных стояках - при нижней. Свободный воздух движется по течению или против течения в зависимости от скорости потока воды и уклона труб. Воздух собирается в вьющих точках системы. При высокой скорости движения воды воздух захватывается потоком и по мере понижения температуры и повышения гидростатического давления в нижних частях системы вновь абсорбируется водой.

 

Теперь можно установить совокупность мероприятий для сбора воздуха в

системах водяного отопления. При верхней разводке обеспечивают движение воздуха к точкам его сбора. Точки сбора воздуха (и удаления его в атмосферу) выбирают в наиболее высокорасположенных местах систем. Предусматривают снижение скорости движения воды в точках сбора воздуха до значений менее 0.1 м/с. При движении воды с пониженной скоростью пузырьки воздуха всплывают и скапливаются для последующего его удаления. К таким мероприятиям относятся прокладка труб с определенным уклоном в желательном направлении и установка проточных воздухосборников: вертикальных (рис.2,а) или горизонтальных (рис.2,б).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2. Проточные воздухосборники

а—вертикальный на главном стояке;б — горизонтальный на магистрали; 1—

главный стояк; 2—магистрали; 3—труба Dу =15 (с краном) для выпуска

воздуха; 4— муфта Dу =16 для воздуховыпускной трубы; 5—муфта D у=15 с

пробкой для выпуска грязи.

 

СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ

 

 

Высотные здания обычно зонируются - делятся на части - зоны

определенной высоты, между которыми помещаются технические этажи. В

системах водяного отопления высота зоны определяется допустимым

давлением воды (рабочим давлением) в наиболее низко расположенных

приборах и возможностью размещения оборудования и коммуникаций на

технических этажах.

В зависимости от рабочего давления, допустимого для отдельных видов

отопительных приборов, а также для арматуры, высота зоны не должна

превышать (с некоторым запасом) 55 м при использовании чугунных и

стальных приборов (при радиаторах типа МС-80 м) и 90 м для приборов со

стальными греющими трубами.

В пределах одной зоны система водяного отопления при водяном

теплоснабжении устраивается по независимой схеме, т.е. гидравлически не связанной с наружной тепловой сетью и другими системами отопления. Такая система имеет собственные теплообменник, насосы, расширительный бак. Число зон по высоте здания определяется, как и высота отдельной зоны,

допустимым гидростатическим давлением, но не для отопительных приборов, а для оборудования в тепловом пункте, находящемся при водяном теплоснабжении обычно в подвальном этаже.

Водо-водяные теплообменники и насосы, изготовленные по специальному

заказу, рассчитаны на рабочее давление 1.6 МПа. Это значит, что высота здания при водо-водяном отоплении имеет предел, равный 150-160 м. В таком здании могут быть устроены две (высотой по 75-80 м) или три (высотой 60-50 м) зональные системы отопления, причем гидростатическое давление в оборудовании системы отопления верхней зоны, находящемся в подвальном этаже, достигает расчетного предела.

В зданиях высотой I60-250 м прибегают к комбинированному отоплению

(рис3): до высоты 160 м здание оборудуют системами водо-водяного

отопления, в зоне выше 160 м предусматривают паро-водяное отопление.

Теплоноситель - пар, отличающийся незначительным гидростатическим

давлением, подают на технический этаж под верхней зоной, где оборудуют ещё один тепловой пункт. В нем устанавливают пароводяной теплообменник и циркуляционный насос.

 

В зданиях высотой более 250 м предусматривают новые зоны

пароводяного отопления. Можно также применять электроводяное отопление с электрическими котлами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 3. Принципиальная схема водяного отопления высотного здания

I и II —зоны  здания с водо- водяным отоплением; III—зона здания с пароводяным отоплением; 1 — расширительные баки; 2 — циркуляционные насосы; 3— пароводяной теплообменник; 4 — водо-водяные теплообменники.

ВИДЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

 

Отопительные приборы являются основными элементами системы

отопления и должны отвечать определенным теплотехническим, санитарно-

гигиеническим, технико-экономическим, архитектурно-строительным и

монтажным требованиям.

Теплотехнические требования заключаются в основном в том, что

отопительные приборы должны хорошо передавать теплоту от теплоносителя  отапливаемым помещениям, т.е. чтобы коэффициент теплопередачи их был как можно выше. Для современных конструкций отопительных приборов он находится в пределах 4.5-17 Вт/(м2*К).

Санитарно-гигиенические требования, предъявляемые к отопительным

приборам, заключаются в том, чтобы конструкция и виды их поверхности не

приводили к скоплению пыли и позволяли ее легко удалять.

Технико-экономические требования следующие: минимальная заводская

стоимость; минимальный расход металла; соответствие конструкции прибора требованиям технологии их массового производства; секционность,

позволяющая компоновать прибор с требуемой площадью поверхности нагрева прибора.

Критерием для теплотехнической и технико-экономической оценки

металлических отопительных приборов служит тепловое напряжение металла прибора М, Вт/(кг*К), что представляет отношение величины теплового потока прибора при среднем температурном напоре в 1°С, отнесённой к массе металла прибора

Современные приборы работают с тепловым напряжением металла 0.19-

1.6 Вт/(кг*К).

Архитектурно-строительные требования включают сокращение площади,

занимаемой отопительными приборами, и обеспечение их приятного внешнего вида.

Для выполнения этих требований отопительные приборы должны быть

компактны, с легкодоступной для осмотра и очистки от пыли поверхностью,

должны соответствовать интерьеру помещений.

Монтажные требования отражают прежде всего необходимость

повышения производительности труда при изготовлении и монтаже

отопительных приборов. Конструкция их должна благоприятствовать

автоматизации процесса производства и быть удобной в монтаже. Приборы

должны быть прочными, удобными для транспортирования и монтажа, а их

стенки паро- и водонепроницаемыми, температуроустойчивыми.

Большое многообразие видов и типов отопительных приборов объясняется

тем, что всем рассмотренным требованиям удовлетворить одновременно

невозможно.

Отопительные приборы, применяемые в системах центрального отопления,

подразделяются:

 

по преобладающему способу теплоотдачи - на радиационные (подвесные

панели), конвективно-радиационные (приборы с гладкой внешней

поверхностью) и конвективные (конвекторы с ребристой поверхностью и

ребристые трубы);

 

 по виду материала - на приборы металлические, малометаллические и

неметаллические;

 

 по характеру внешней поверхности — на гладкие и ребристые.

Радиаторы чугунные и стальные штампованные. Промышленность

выпускает секционные и блочные чугунные радиаторы. Секционные радиаторы собирают из отдельных секций, блочные - из блоков в две-четыре секции. Отдельные блоки или секции соединяют между собой посредством ниппелей из ковкого чугуна, имеющих наружную левую и правую резьбу внутри два выступа для ключа. Ниппели одновременно ввертывает вверху и внизу в две секции или в два блока. Для уплотнения стыков между секциями радиатора ставят прокладку: при водяном отоплении (Т1 до 100 0С) из прокладочного картона, смоченного в воде и проваренного в натуральной олифе, а при паре или перегретой воде - из паронита, смоченного в горячей воде. Допускается прокладка из термостойкой резины и из других термостойкихматериалов, обеспечивающих герметичность соединений.

Наиболее распространены радиаторы чугунные MC-I40, МС-90,

М-90(ГОСТ 8690-75*) с двумя колонками по глубине. Монтажная высота -

расстояние между центрами ниппельных отверстий радиаторов – составляет

h=500 мм, полная  высота Н = 582-588 мм, строительная глубина b=140 мм и

строительная длина секций l=98-108 мм.

Радиаторы МС-140 и МС-90 рассчитаны на избыточное давление

теплоносителя до 0.9 МПа, что расширяет область их применения, а все

стальные чугунные радиаторы - до 0.6 МПа.

По монтажной высоте радиаторы подразделяют на высокие - 1000мм,

средние - 500 мм, низкие - 300 мм. Наиболее широко применяют средние

радиаторы. Каждый радиатор имеет четыре чугунных пробки, ввернутые в

ниппельные отверстия крайних секций; две из них сквозные, с внутренней

резьбой 15-20 мм - служат для присоединения приборов к и теплопроводу.

Производство чугунных радиаторов требует большого расхода металла,

они трудоемки в изготовлении и монтаже. Производство радиаторов приводит

к загрязнению окружающей среды.

 

Поэтому, несмотря на такие важные

достоинства радиаторов, как коррозионная стойкость, отлаженность

технологии изготовления, простота изменения мощности прибора путем

изменения количества секций их производство должно сокращаться за счет

увеличения выпусков приборов из стали, алюминия и его сплавов.

Производство чугунных радиаторов требует большого расхода металла,

они трудоемки в изготовлении и монтаже. Производство радиаторов приводит к загрязнению окружающей среды. Поэтому, несмотря на такие важные достоинства радиаторов, как коррозионная стойкость, отлаженность

технологии изготовления, простота изменения мощности прибора путем

изменения количества секций их производство должно сокращаться за счет

увеличения выпусков приборов из стали, алюминия и его сплавов.

Изготавливают однорядные и двухрядные стальные панельные

радиаторы: штампованные колончатые типа PCBI и штампованные

змеевиковые типа РСГ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

 

1.СП 60.13330.2010* "СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха"

 

2.СанПиН 2.1.2.2645 Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях