Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. Анемометр

“му 2.6.1.3015-12. 2.6.1. ионизирующее излучение, радиационная безопасность. организация и проведение индивидуального дозиметрического контроля. персонал медицинских организаций. методические указания”
(утв. главным государственным санитарным врачом рф 19.04.2022)

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО НАДЗОРУ В СФЕРЕ ЗАЩИТЫ

ПРАВ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ И БЛАГОПОЛУЧИЯ ЧЕЛОВЕКА

ГОСУДАРСТВЕННОЕ САНИТАРНО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Утверждаю

Руководитель

Федеральной службы

по надзору в сфере защиты

прав потребителей

и благополучия человека,

Главный государственный

санитарный врач

Российской Федерации

Г.Г.ОНИЩЕНКО

19 апреля 2022 г.

Дата введения: с момента утверждения

2.6.1. ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОВЕДЕНИЕ

ИНДИВИДУАЛЬНОГО ДОЗИМЕТРИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ. ПЕРСОНАЛ

МЕДИЦИНСКИХ ОРГАНИЗАЦИЙ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

МУ 2.6.1.3015-12

1. Разработаны Федеральным бюджетным учреждением науки “Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены им. профессора П.В. Рамзаева” (А.Н. Барковский, В.Ю. Голиков, Г.Н. Кайдановский, С.А. Кальницкий).

2. Утверждены Руководителем Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г.Г. Онищенко 19 апреля 2022 г.

3. Введены в действие с момента утверждения.

4. Вводятся взамен МУ 2.6.1.2118-06 “Организация и проведение индивидуального дозиметрического контроля. Персонал медицинских учреждений”.

I. Область применения

1.1. Настоящие методические указания (далее – МУ) являются документом, развивающим основные положения СанПиН 2.6.1.2523-09 “Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009)” (далее – НРБ-99/2009) и СП 2.6.1.2612-10 “Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99/2022)” (далее – ОСПОРБ 99/2022) в форме требований к методам контроля внешнего облучения медицинского персонала.

1.2. Настоящие МУ предназначены для администрации медицинских организаций, органов Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, служб радиационной безопасности (радиационного контроля), организаций, аккредитованных в установленном порядке на право проведения радиационного контроля.

1.3. Методические указания распространяются на методы определения индивидуальных эффективных и эквивалентных доз внешнего облучения медицинского персонала и организацию соответствующего контроля в медицинских организациях Российской Федерации.

1.4. В целях обеспечения единства методических подходов к дозиметрическому контролю внешнего облучения и реализации Единой государственной системы контроля и учета индивидуальных доз облучения граждан (далее – ЕСКИД) настоящие МУ устанавливают:

– номенклатуру дозиметрических величин для контроля внешнего облучения медицинского персонала, работающего с источниками ионизирующего излучения;

– требования и принципы организации дозиметрического контроля внешнего облучения медицинского персонала;

– процедуру интерпретации результатов измерения, учет и представление их контролирующим и заинтересованным организациям;

– общие требования к методам определения дозиметрических величин и средствам измерения.

II. Цели контроля профессионального облучения

2.1. Контроль профессионального облучения является одной из основных частей системы обеспечения радиационной безопасности персонала. Целью контроля является достоверное определение доз облучения персонала для установления соответствия условий труда требованиям НРБ-99/2009 и ОСПОРБ-99/2022 и подтверждения того, что радиационная безопасность персонала обеспечена должным образом, а техногенный источник излучения находится под контролем.

2.2. Контроль профессионального облучения заключается в определении индивидуальных эффективных доз внешнего облучения персонала и/или индивидуальных эквивалентных доз облучения отдельных органов и тканей. Под индивидуальной дозой здесь понимается доза (эффективная или эквивалентная доза в органе или ткани в зависимости от контекста), которая была бы получена стандартным работником, если бы он находился в тех же производственных условиях и выполнял те же работы с источником, что и данный индивид. Значение индивидуальной дозы приписывается индивиду по результатам дозиметрического контроля.

III. Нормируемые величины профессионального облучения

3.1. Для обеспечения радиационной безопасности в организации, производственная деятельность которой включает работу с техногенными источниками ионизирующего излучения (далее – ИИИ), персонал организации делится на две группы. Согласно НРБ-99/2022, к персоналу группы А относятся лица, работающие с техногенными ИИИ. Лица, не работающие с техногенными ИИИ, но находящиеся по условиям работы в сфере воздействия этих источников, относятся к персоналу группы Б.

3.2. Для обеспечения защиты детей, которые могут родиться у работницы, в НРБ-99/2022 из персонала группы А выделены женщины в возрасте до 45 лет, в отношении профессионального облучения которых установлены дополнительные ограничения (п. 3.1.8 НРБ-99/2022).

3.3. Согласно пп. 3.1.2, 3.1.4, 3.1.6 и 3.1.8 НРБ-99/2022, в случае облучения персонала группы А в нормальных условиях эксплуатации источников излучения нормируются дозиметрические величины, представленные в табл. 3.1. Значения пределов доз, как и значения допустимых уровней воздействия для персонала группы Б, равны 1/4 соответствующих значений для персонала группы А.

Таблица 3.1

Нормируемые величины облучения персонала группы А

в нормальных условиях эксплуатации источников излучения

Согласно пп. 3.1.2 и 3.1.3 НРБ-99/2022 указанные в табл. 3.1 нормируемые величины характеризуют воздействие техногенных источников на работника вследствие его производственной деятельности в контролируемых условиях обращения с источниками излучения и не включают в себя дозы:

– медицинского облучения;

– аварийного облучения.

IV. Содержание контроля профессионального облучения

4.1. Контроль индивидуальных доз профессионального облучения проводится на соответствие их нормируемым величинам, указанным в табл. 3.1.

4.2. При контроле профессионального облучения применяют:

– для персонала группы А – индивидуальный дозиметрический контроль (далее – ИДК), заключающийся в определении индивидуальных доз облучения работника на основании результатов измерений облучения тела или отдельных органов каждого работника с помощью индивидуальных дозиметров, носимых на поверхности тела в течение периода контроля;

– для персонала группы Б – как правило, групповой дозиметрический контроль (далее – ГДК), заключающийся в определении индивидуальных доз облучения работников расчетным путем на основании результатов измерений мощностей доз излучения в рабочем помещении (на рабочих местах) с учетом времени пребывания персонала в рабочем помещении (на рабочем месте).

Для участников специальных рентгенологических исследований (хирург, анестезиолог и др.), которые не относятся к персоналу группы А и по условиям работы находятся в резко неоднородном поле излучения, в качестве метода определения индивидуальных доз необходимо применять ИДК.

V. Операционные величины дозиметрического контроля

5.1. НРБ-99/2009 и ОСПОРБ-99/2022 предписывают выражать дозы облучения персонала в единицах нормируемых величин, являющихся мерой ущерба от воздействия излучения на человека (эффективная доза, эквивалентная доза облучения органа или ткани). Эти величины не являются непосредственно измеримыми. В настоящих МУ для соблюдения указанных требований НРБ-99/2009 и ОСПОРБ-99/2022 используются операционные величины, однозначно определяемые через физические характеристики поля излучения. Результаты измерений операционных величин принимаются в качестве разумно консервативной оценки соответствующих нормируемых величин.

5.2. Операционной величиной для контроля радиационной обстановки в рабочих помещениях и на рабочих местах в целях ГДК является мощность амбиентного эквивалента дозы, . Рекомендуемая единица мощности амбиентного эквивалента дозы – мкЗв/ч. Значение параметра d (мм), определяющего требования к приборам дозиметрического контроля, зависит от того, какую нормируемую величину определяют при проведении дозиметрического контроля. Соответствие между нормируемыми и операционными величинами, используемыми при проведении ГДК, представлено в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Соответствие между нормируемыми и операционными величинами

при проведении ГДК

┌─────────────────────────────────────┬───────────────────────────────────┐
│        Нормируемая величина         │  Операционная величина: мощность  │
│                                     │   амбиентного эквивалента дозы    │
│                                     ├───────────┬───────────────────────┤
│                                     │   d, мм   │ условное обозначение  │
├─────────────────────────────────────┼───────────┼───────────────────────┤
│Мощность эквивалентной дозы внешнего │           │         .*            │
│облучения кожи                       │   0,07    │         H  (0,07)     │
├─────────────────────────────────────┼───────────┼───────────────────────┤
│Мощность эквивалентной дозы внешнего │           │          .*           │
│облучения хрусталика глаза           │     3     │          H  (3)       │
├─────────────────────────────────────┼───────────┼───────────────────────┤
│Мощность эквивалентной дозы внешнего │           │                       │
│облучения на поверхности нижней      │           │          .*           │
│части области живота женщин          │    10     │          H  (10)      │
├─────────────────────────────────────┼───────────┼───────────────────────┤
│Мощность эффективной дозы внешнего   │           │          .*           │
│облучения                            │    10     │          H  (10)      │
└─────────────────────────────────────┴───────────┴───────────────────────┘

5.3. Операционной величиной для ИДК внешнего излучения является индивидуальный эквивалент дозы, . Рекомендуемая единица индивидуального эквивалента дозы – мЗв. Значение параметра d, мм, определяющего требования к индивидуальному дозиметру внешнего излучения, а также положение дозиметра на теле работника определяются тем, для определения какой нормируемой величины используется ее эквивалент. Соответствие между нормируемыми и операционными величинами, используемыми в ИДК, представлено в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Соответствие между нормируемыми и операционными величинами

при индивидуальном дозиметрическом контроле

┌─────────────────────┬───────────────────────────────────────────────────┐
│Нормируемая величина │              Операционная величина:               │
│                     │       индивидуальный эквивалент дозы - H (d)      │
│                     │                                         p         │
│                     ├────────────────────────────────┬─────┬────────────┤
│                     │   положение индивидуального    │ d,  │  условное  │
│                     │           дозиметра            │ мм  │обозначение │
├─────────────────────┼────────────────────────────────┼─────┼────────────┤
│Эквивалентная доза   │ Непосредственно на поверхности │0,07 │  H (0,07)  │
│внешнего облучения   │  наиболее облучаемого участка  │     │   p        │
│кожи                 │             кожи               │     │            │
├─────────────────────┼────────────────────────────────┼─────┼────────────┤
│Эквивалентная доза   │     На лицевой части головы    │  3  │   H (3)    │
│внешнего облучения   │                                │     │    p       │
│хрусталика глаза     │                                │     │            │
├─────────────────────┼────────────────────────────────┼─────┼────────────┤
│Эквивалентная доза на│     На поверхности тела, в     │ 10  │   H (10)   │
│поверхности нижней   │     соответствующем месте      │     │    p       │
│части области живота │                                │     │            │
│женщины              │                                │     │            │
├─────────────────────┼────────────────────────────────┼─────┼────────────┤
│Эффективная доза     │     На поверхности тела в      │ 10  │   H (10)   │
│внешнего облучения   │      оптимальных местах,       │     │    p       │
│                     │ определяемых в зависимости от  │     │            │
│                     │      геометрии облучения       │     │            │
└─────────────────────┴────────────────────────────────┴─────┴────────────┘

5.4. Измерение (определение) операционных величин регламентируется в отдельных методиках выполнения измерений (далее – МВИ).

VI. Определение индивидуальных доз внешнего

профессионального облучения медицинского персонала

6.1. Определение индивидуальных годовых эффективных доз является задачей интерпретации результатов измерений, выполняемых при проведении ГДК или ИДК в течение периода контроля.

Для целей контроля профессионального облучения период контроля определяется как промежуток времени:

– между последовательными измерениями характеристик радиационной обстановки в рабочем помещении (на рабочих местах) при проведении ГДК; либо

– между последовательными измерениями индивидуальных доз облучения работника при проведении ИДК.

Рекомендуется следующая периодичность контроля:

– измерение мощностей доз на рабочих местах проводить 1 раз в год;

– индивидуальный дозиметрический контроль персонала – ежеквартально;

– индивидуальный дозиметрический контроль женщин в возрасте до 45 лет – ежеквартально, а в случае выявления беременности и принятия женщиной решения о сохранении беременности, женщина переводится на работу, не связанную с ИИИ, контроль прерывается, а дозиметры направляются на измерение.

6.2. Индивидуальная годовая эффективная доза E облучения работника, а также индивидуальная годовая эквивалентная доза облучения органа или ткани работника равны суммам соответствующих индивидуальных доз, приписанных работнику по результатам дозиметрического контроля за периоды контроля, проводившегося в течение календарного года.

6.3. ГДК внешнего облучения заключается в определении значений годовой эффективной дозы внешнего облучения путем измерений операционных величин с помощью дозиметров внешнего излучения. В заранее установленном перечне рабочих мест персонала (прилож. 11 СанПиН 2.6.1.1192-03) контролируется такая операционная величина, как мощность амбиентного эквивалента дозы .

Измерения мощности амбиентного эквивалента дозы (далее – ) на рабочих местах персонала группы Б должны проводиться при стандартных значениях анодного напряжения (табл. 6.1 СанПиН 2.6.1.1192-03), значении силы анодного тока не менее 2 мА и наличии дополнительных фильтров – 2 мм Al и 2 мм Cu для рентгенодиагностических и рентгенотерапевтических аппаратов соответственно. Эти измерения проводятся на уровне 1 м от пола (прилож. 11 СанПиН 2.6.1.1192-03).

По результатам измерений стандартизованное значение мощности эффективной дозы оценивают согласно выражению:

, , где (6.1)

– результат измерения мощности амбиентного эквивалента дозы при включенном рентгеновском аппарате на высоте 1 м, ;

– результат измерения мощности амбиентного эквивалента дозы при выключенном рентгеновском аппарате на высоте 1 м, (фоновое значение).

Для оценки значения эффективной дозы при выполнении реального рентгенологического исследования необходимо перейти от стандартного режима с параметрами и к режиму проведения реального рентгенологического исследования с параметрами и . Эта процедура осуществляется с использованием соотношения:

, мкЗв (6.2)

Параметры реальных режимов рентгенологических исследований (значение напряжения на трубке, значение произведения анодного тока и времени проведения рентгенологического исследования, мА·с) определяют независимым путем (автоматический контроль параметров работы рентгеновского аппарата, фиксирование и запись параметров работы рентгеновского аппарата). С учетом этого, конечный результат расчета эффективной дозы внешнего облучения персонала группы Б за период контроля по данным радиационного контроля на рабочих местах определяется путем умножения значения эффективной дозы при выполнении реального рентгенологического исследования данного типа на количество рентгенологических исследований этого типа и суммированием полученных значений по всем типам рентгенологических исследований за период контроля.

Если определение реальных параметров рентгенологических исследований за период контроля невозможно, то для оценки значения годовой эффективной дозы облучения персонала группы Б допускается использование значений стандартизированной рабочей нагрузки W рентгеновской аппаратуры (табл. 6.1 СанПиН 2.6.1.1192-03). В этом случае для расчета значения годовой эффективной дозы используется соотношение:

, , где (6.3)

– результат измерения мощности амбиентного эквивалента дозы при включенном рентгеновском аппарате на высоте 1 м, ;

– результат измерения мощности амбиентного эквивалента дозы при выключенном рентгеновском аппарате на высоте 1 м, (фоновое значение);

W – значение стандартизированной рабочей нагрузки рентгеновского аппарата, ;

– значение анодного тока, мА, при котором проводились измерения ;

0,83 – нормировочный коэффициент, численно равный отношению времени работы персонала группы Б в течение года (2 000 ч/год) ко времени работы персонала группы Б в течение недели (2 400 мин/неделю).

6.4. ИДК внешнего облучения заключается в определении значений эффективной и/или эквивалентной дозы путем измерений операционных величин с помощью индивидуальных дозиметров. За значения эквивалентных доз внешнего облучения органов и тканей () следует принимать значения операционных величин индивидуального дозиметрического контроля, соответствующих требованиям, указанным в табл. 5.2. При проведении ИДК внешнего облучения лиц, работающих в полях, создаваемых импульсными ИИИ, предпочтение следует отдавать методу термолюминесцентной дозиметрии.

6.5. В организациях, где проводится ИДК персонала, необходимо также проводить измерения доз, создаваемых природным фоном. Фоновые дозиметры во время экспонирования рабочих дозиметров необходимо хранить на территории учреждения в помещении, удаленном от любых источников излучения. Результаты измерений доз от природного фона должны быть записаны в протокол измерений индивидуальных доз (прилож. 2). Вычитание значений доз от природного фона из показаний экспонированных индивидуальных дозиметров не производится. При малых значениях индивидуальных доз вычитание природного фона приводит к ошибкам в сотни процентов, а при дозах свыше 1 мЗв фоновые дозы оказываются меньше, чем погрешность измерений индивидуальной дозы и не оказывают влияния на конечный результат.

6.6. Для медицинского персонала, не находящегося в непосредственной близости к источнику излучения или пучку рентгеновского излучения (комната управления, фотолаборатория, смежные помещения), облучение тела достаточно равномерно и одного индивидуального дозиметра, расположенного на поверхности тела (например, в нагрудном кармане халата), достаточно, чтобы по его показаниям с помощью соответствующего коэффициента перехода оценить значение эффективной дозы. Медицинский персонал, работающий в процедурном помещении, а также медперсонал, проводящий специальные рентгенологические исследования под контролем рентгеновского излучения, по роду своей деятельности должен находиться рядом с пациентом, то есть в непосредственной близости к источнику излучения или пучку рентгеновского излучения. Облучение этой категории персонала резко неравномерно. Согласно данным фантомных и натурных измерений на передней поверхности тела у этих работников имеет место более чем 10-кратный перепад дозы, а градиент дозы в теле значительно больше. Характер распределения поверхностной и глубинной дозы также зависит от дополнительного экранирования тела защитным фартуком. В этом случае для корректной оценки нормируемых величин необходимо использовать два индивидуальных дозиметра на поверхности тела работника.

6.7. Для медицинского персонала рентгеновских кабинетов можно выделить следующие варианты условий труда, характеризующиеся значением высокого напряжения на рентгеновской трубке, геометрией облучения, наличием средств защиты от излучения и положением на теле индивидуального дозиметра(ов), для которых ниже даны соотношения, необходимые для оценки соответствующих нормируемых величин.

6.7.1. Персонал рентгеновских кабинетов, который по условиям труда находится вне процедурного помещения и работает с напряжением на рентгеновской трубке от 40 до 120 кВ без защитного фартука. При этих условиях облучения и расположении одного дозиметра на груди для оценки эффективной дозы рекомендуется использовать соотношение:

, мЗв, где (6.4)

– показания индивидуального дозиметра за период контроля, откалиброванного в единицах индивидуального эквивалента дозы <*>, мЗв.

——————————–

<*> Если индивидуальный дозиметр откалиброван в единицах индивидуального эквивалента дозы, то это значит, что он калибровался на фантоме, т.е. с учетом вклада обратно рассеянного излучения. Если же дозиметр калибровался в свободном воздухе, то для перехода к значению необходимо использовать соответствующие коэффициенты (МУ 2.6.1.25-2000).

Эквивалентные дозы облучения хрусталиков глаз и кожи не контролируются. В качестве значения эквивалентной дозы на поверхности нижней части области живота женщины в возрасте до 45 лет принимается значение, соответствующее значению эффективной дозы. При этом дозиметр должен располагаться на талии.

6.7.2. Персонал рентгеновских кабинетов, который по условиям труда находится в процедурном помещении и работает с напряжением на рентгеновской трубке от 40 до 120 кВ в защитном фартуке. При этих условиях облучения и использовании двух индивидуальных дозиметров, расположенных над защитным фартуком на воротнике халата или на шапочке, и на груди под защитным фартуком, рекомендуется использовать следующую формулу для оценки эффективной дозы:

, мЗв, где (6.5)

– доза, зарегистрированная дозиметром, расположенным на груди под защитным фартуком, мЗв;

– доза, зарегистрированная дозиметром, расположенным над фартуком на воротнике халата или на шапочке, мЗв.

Показания дополнительного дозиметра, расположенного над фартуком на воротнике халата или на шапочке, и отвечающего требованиям определения , приведенным в табл. 5.2, можно использовать в качестве оценки эквивалентной дозы облучения хрусталиков глаз. В качестве значения эквивалентной дозы на поверхности нижней части области живота женщины в возрасте до 45 лет необходимо принимать значение, соответствующее показанию дозиметра, расположенного под фартуком на уровне талии.

Медицинский персонал, проводящий исследования молочной железы (маммография), работает на рентгеновских аппаратах с напряжением на трубке 21 – 35 кВ. В этом случае большая часть спектра рассеянного рентгеновского излучения находится в области энергии 10 – 20 кэВ, где лимитирующим с точки зрения обеспечения радиационной безопасности является облучение хрусталика глаза. В этом случае индивидуальный дозиметр, отвечающий требованиям определения , должен располагаться над фартуком на воротнике халата или на шапочке. В качестве оценки эквивалентной дозы на хрусталик глаза необходимо принимать значение, соответствующее показанию дозиметра.

6.8. Медицинский персонал, занятый проведением терапевтических процедур с использованием рентгеновских и гамма-аппаратов, а также ускорителей заряженных частиц, находится за пределами биологической защиты источника. При этом облучение тела равномерно и для этой категории персонала достаточно одного индивидуального дозиметра, расположенного на поверхности тела. В качестве значения эффективной дозы необходимо принимать значение, соответствующее показанию дозиметра.

6.9. Медицинский персонал при проведении диагностического исследования или терапевтической процедуры с использованием радиофармпрепаратов или закрытых радионуклидных источников выполняет целый ряд последовательных операций, характеризующихся, во-первых, неоднородным облучением тела гамма-излучением в широком спектре энергий, и, во-вторых, большой вариабельностью мощностей доз на рабочих местах и продолжительностью исследований. Все это затрудняет проведение ГДК персонала и оценку индивидуальных доз на основе измерения мощностей доз на рабочих местах. Поэтому для этой категории медицинского персонала необходимо проведение ИДК. Для медицинского персонала с такими условиями облучения необходимо ношение двух индивидуальных дозиметров. Дозиметры располагаются на груди и на спине. Эффективная доза оценивается с помощью выражения:

, мЗв, где (6.6)

– доза, зарегистрированная дозиметром, расположенным на груди, мЗв;

– доза, зарегистрированная дозиметром, расположенным на спине, мЗв.

Эквивалентные дозы облучения хрусталиков глаз и кожи не контролируются. В качестве значения эквивалентной дозы на поверхности нижней части области живота женщины в возрасте до 45 лет принимается значение, соответствующее значению эффективной дозы. При этом дозиметры спереди и сзади должны располагаться на уровне талии.

6.10. В тех случаях, когда ожидается, что максимальная доза на кожу рук может, по крайней мере, в десять раз превышать дозу на поверхность тела, следует носить один или несколько дозиметров, расположенных на пальцах рук. Контроль производится дозиметрами, отвечающими требованиям определения (табл. 5.2). Показания дозиметра используются в качестве оценки эквивалентной дозы в коже.

VII. Организация контроля облучения медицинского персонала

7.1. Ответственным за радиационный контроль в медицинской организации является лицо, назначаемое приказом по организации. Радиационный контроль осуществляется в соответствии с утвержденной руководителем организации программой, устанавливающей правила проведения дозиметрического контроля персонала.

7.2. В программе должны быть отражены вопросы, важные с точки зрения обеспечения качества дозиметрического контроля, в том числе:

– определение контролируемых групп персонала, для членов которых необходимо проведение ГДК или ИДК;

– порядок проведения ГДК с указанием рабочих мест, где необходимо проводить измерения мощностей доз;

– порядок проведения ИДК с указанием количества и мест ношения на теле работника индивидуальных дозиметров;

– вопросы контроля правильности ношения индивидуальных дозиметров и применения средств индивидуальной защиты;

– перечень действий при превышении контрольных уровней.

7.3. По сложившейся практике дозиметрического контроля в медицинских организациях измерения с оформлением результатов обычно осуществляются сторонними организациями (испытательными лабораторными центрами, лабораториями радиационного контроля и др.), аккредитованными в установленном порядке.

7.4. Лицо, ответственное за радиационный контроль в медицинской организации, по окончании периода контроля передает в организацию, осуществляющую радиационный контроль, дозиметры и ведомость, содержащую сведения о Ф.,И.,О. сотрудников, характере работы, периоде контроля, номерах и местах ношения дозиметров. Рекомендуемая форма ведомости приведена в прилож. 1.

7.5. Организация, проводившая радиационный контроль, оформляет результаты измерений (определения) доз за контролируемый период в виде протокола, утвержденного руководителем организации. Протокол составляется в двух экземплярах, один из которых передается в медицинскую организацию, где работал персонал, а второй остается в архиве организации, проводившей контроль. Рекомендуемая форма протокола приведена в прилож. 2.

7.6. Администрация организации устанавливает контрольные уровни (далее – КУ). КУ не является допустимым значением контролируемой величины. Он используется для определения необходимых действий, когда значение контролируемой величины превышает или по прогнозу может превысить КУ. Действия, которые предпринимаются в этом случае, могут состоять в простой регистрации информации, проведении исследований в целях выяснения причины наблюдаемых изменений в радиационной обстановке или вмешательстве в процесс эксплуатации источника с целью уменьшения индивидуальной эффективной дозы облучения персонала.

VIII. Сохранение информации об облучении персонала

8.1. В соответствии с п. 3.13.7 ОСПОРБ-99/2022 в медицинской организации, использующей ИИИ, на каждого сотрудника, отнесенного к персоналу группы А, оформляется индивидуальная карточка учета доз (прилож. 3).

8.2. В индивидуальной карточке учета доз в установленном порядке должны быть отражены индивидуальные данные об облучении, в том числе:

– идентификационная информация об индивидууме и его профессиональной деятельности;

– индивидуальные дозы облучения, полученные в течение периода контроля и календарного года;

– информация относительно облучения работника:

– за период трудовой деятельности и за все предшествующие годы трудовой деятельности;

– за период прикомандирования к другим организациям;

– в результате радиационных аварий и планированного повышенного облучения.

8.3. Индивидуальные записи об облучении работника периодически обновляются в соответствии с длительностью контролируемого периода и хранятся в виде твердой копии в архиве, а также в электронной форме – в электронной базе данных ИДК организации. Срок хранения индивидуальных карточек учета доз в соответствии с требованиями ОСПОРБ-99/2022 устанавливается равным 50 годам.

8.4. Каждая медицинская организация по завершении отчетного года составляет статистический отчет по форме N 1-ДОЗ с использованием информации, содержащейся в индивидуальных карточках учета доз, заполненных в течение года.

8.5. В соответствии со статьей 11 Федерального закона от 20.02.1995 N 24-ФЗ “Об информации, информатизации и защите информации” индивидуальные записи об облучении работника относятся к категории конфиденциальной информации.

IX. Технические требования к средствам измерения

для дозиметрического контроля

9.1. Инструментально определяемыми величинами при дозиметрическом контроле являются операционные величины, приведенные в табл. 5.1 и 5.2.

9.2. Для контроля доз облучения персонала должны применяться предназначенные для этих целей средства измерений, имеющие действующие свидетельства о поверке.

9.3. Нижняя граница энергетического диапазона регистрации фотонного излучения должна быть не более 15 кэВ.

9.4. Верхняя граница энергетического диапазона регистрации фотонного излучения при измерениях доз должна соответствовать максимальной энергии фотонного излучения, генерируемого источником.

9.5. Минимальные диапазоны измерений (определения) доз при дозиметрическом контроле приведены в табл. 9.1.

9.6. При выборе типа дозиметра и методики выполнения измерений следует руководствоваться требованиями к допустимым относительным неопределенностям определения величин, приведенным в табл. 9.2.

9.7. В технической документации на средства измерения указывается основная погрешность, соответствующая стандартным условиям измерений, а также дополнительные погрешности, обусловленные отличием конкретных условий измерений от стандартных. К ним относятся: спектральные и угловые характеристики поля излучения, климатические условия, влияние неионизирующих излучений.

Таблица 9.1

Минимально необходимый диапазон измерения величин за период

контроля при текущем ИДК внешнего облучения

Таблица 9.2

Допустимые относительные неопределенности определения

индивидуального эквивалента дозы при ИДК внешнего

облучения фотонами

┌───────────────────────────────────────┬─────────────────────────────────┐
│          Условия определения          │       Неопределенность, %       │
├───────────────────────────────────────┼─────────────────────────────────┤
│На уровне основных пределов дозы       │                50               │
│                                       │               -30               │
├───────────────────────────────────────┼─────────────────────────────────┤
│На уровне 1/5 основных пределов дозы   │               100               │
│                                       │               -50               │
└───────────────────────────────────────┴─────────────────────────────────┘




Приложение 1

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ФОРМА ВЕДОМОСТИ

ПО ПЕРЕДАЧЕ ДОЗИМЕТРОВ В ЛАБОРАТОРИЮ, ОСУЩЕСТВЛЯЮЩУЮ

ДОЗИМЕТРИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ

                                 ВЕДОМОСТЬ

                   Наименование медицинской организации
Лицо, ответственное за радиационный контроль: ____________________

——————————–

<*> Каждый сотрудник должен расписаться при получении и сдаче дозиметра.

Приложение 2

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ФОРМА ПРОТОКОЛА

ПРОВЕДЕНИЯ ИДК ПЕРСОНАЛА МЕДИЦИНСКОЙ ОРГАНИЗАЦИИ

                                                                "Утверждаю"
                                                      дата, подпись, печать

                                 ПРОТОКОЛ

Наименование учреждения, проводящего измерения, N и срок действия Аттестата
аккредитации: _____________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Наименование организации, где проводятся измерения: _______________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Ф., И., О.  ответственного  лица  от  организации,  проводящей   измерения:
___________________________________________________________________________
Дата раздачи индивидуальных дозиметров: ___________________________________
Дата сбора индивидуальных дозиметров: _____________________________________
Тип индивидуальных дозиметров: ____________________________________________
Тип прибора для считывания показаний индивидуальных дозиметров:
___________________________________________________________________________
Заводской N: ___________
Дата и срок действия свидетельства о поверке.
Перечень  нормативных  правовых  и  методических  документов  (НРБ-99/2009,
ОСПОРБ 99/2022, МВИ.
Климатические условия  при  проведении   измерений   (температура  воздуха,
относительная влажность, атмосферное давление).

┌───────┬─────────┬──────────┬──────────────┬───────┬───────┬─────────────┐
│Ф., И.,│Характер │  Номер   │  Количество  │ H (d),│ внеш  │  Примечание │
│   О.  │ работы  │дозиметра │ и размещение │  p    │E    , │             │
│       │         │          │  дозиметров  │  мЗв  │  мЗв  │             │
│       │         │          │   на теле    │       │       │             │
├───────┼─────────┼──────────┼──────────────┼───────┼───────┼─────────────┤
│   1   │    2    │    3     │      4       │   5   │   6   │      7      │
├───────┼─────────┼──────────┼──────────────┼───────┼───────┼─────────────┤
│       │         │          │              │       │       │             │
├───────┼─────────┼──────────┼──────────────┼───────┼───────┼─────────────┤
│       │         │          │              │       │       │             │
└───────┴─────────┴──────────┴──────────────┴───────┴───────┴─────────────┘

Доза, зарегистрированная “фоновым” дозиметром , мЗв: ___________________

Подпись ответственного лица, проводящего измерения.

Пояснения по заполнению протокола

1. Фамилия, имя и отчество работника, получившего дозиметр.

2. Характер выполняемой работы с точки зрения необходимого количества выдаваемых дозиметров и мест их размещения на теле (раздел VI).

3. Номера выданных дозиметров.

4. Положение дозиметров на теле работника.

5. Оцененное по показаниям дозиметра за период контроля значение индивидуального эквивалента дозы. Здесь нужно указать процедуру оценки на основе показаний дозиметра, если он был откалиброван не в терминах индивидуального эквивалента дозы.

6. Оцененное по показаниям дозиметра за период контроля с помощью соотношений (пп. 6.3 – 6.6) значение эффективной дозы, исходя из схемы размещения дозиметров на поверхности тела.

7. В графе “Примечание” делаются отметки о замеченных фактах нарушения правил ношения дозиметра, а также о механических или иных повреждениях дозиметра (детекторов) после окончания срока контроля.

Далее данные из графы (6) протокола вносятся в карточку учета индивидуальной дозы работника, рекомендуемая форма которой приведена в прилож. 3.

Приложение 3

________________________________                     ______________________
   (наименование организации,                           (дата заполнения)
 подразделения, адрес, телефон)

            Карточка учета индивидуальных доз персонала N ____

1. ________________________________ 2. _______________
        фамилия, имя, отчество          год рождения
3. _________
     пол
4. ____________________________________
    должность, домашний адрес, телефон

Стаж работы с ионизирующим излучением _____________________________________

Суммарная доза облучения на момент заполнения карты _______________________

Приложение 4

(справочное)

НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

1. Федеральный закон от 30 марта 1999 г. N 52-ФЗ “О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения”.

2. Федеральный закон от 09.01.1996 N 3-ФЗ “О радиационной безопасности населения”.

3. СанПиН 2.6.1.2523-09 “Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009)”.

4. СП 2.6.1.2612-10 “Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99/2022)”.

5. СанПиН 2.6.1.1192-03 “Гигиенические требования к устройству и эксплуатации рентгеновских кабинетов, аппаратов и проведению рентгенологических исследований”.

6. МУ 2.6.1.1892-04 “Гигиенические требования по обеспечению радиационной безопасности при проведении радионуклидной диагностики с помощью радиофармпрепаратов”.

7. МУ 2.6.1.1798-03 “Оценка, учет и контроль эффективных доз облучения пациентов при проведении радионуклидных диагностических исследований”.

8. МУ 2.6.1.16-2000 “Определение индивидуальных эффективных и эквивалентных доз и организация контроля профессионального облучения в контролируемых условиях обращения с источниками излучения. Общие требования”.

9. МУ 2.6.1.25-2000 “Дозиметрический контроль внешнего профессионального облучения. Общие требования”.

10. МУ 2.6.1.1182-05 “Проведение радиационного контроля в рентгеновских кабинетах”.

11. МУ 2.6.1.2500-09 “Организация надзора за обеспечением радиационной безопасности и проведение радиационного контроля в подразделении радионуклидной диагностики”.

Приложение 5

(справочное)

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1. Величина нормируемая – величина, являющаяся мерой ущерба (вреда) от воздействия ионизирующего излучения на человека и его потомков.

2. Величина операционная – величина, однозначно определяемая через физические характеристики поля излучения в точке, максимально возможно приближенная в стандартных условиях облучения к величине, нормируемой в целях ограничения облучения, и предназначенная для консервативной оценки этой величины при дозиметрическом контроле.

3. Геометрия облучения – виды наиболее вероятных полей излучения, падающих на тело человека: изотропное ( или ) поле излучения и параллельный пучок излучения, падающий на тело спереди (передне-задняя (ПЗ) геометрия).

4. Детектор – чувствительный элемент, предназначенный для преобразования энергии ионизирующего излучения в другой вид энергии, удобный для индикации, последующей регистрации и/или измерения.

5. Дозиметр (краткая форма термина дозиметрический прибор) – прибор или установка для измерения дозы ионизирующего излучения или мощности дозы излучения, и/или энергии, переносимой ионизирующим излучением или переданной им объекту, находящемуся в поле действия излучения.

6. Дозиметр индивидуальный – прибор для измерения дозы и/или мощности дозы ионизирующего излучения и/или энергии, переносимой ионизирующим излучением или переданной им всему телу человека, определенному органу или ткани человеческого тела, находящимся в поле его действия. Габаритные размеры и масса индивидуального дозиметра позволяют, не затрудняя выполнение производственных операций, применять его для ношения человеком с целью получения дозиметрической информации.

7. Контроль дозиметрический (ДК) – контроль облучения персонала, заключающийся в определении индивидуальных доз облучения работников и/или мощности дозы на рабочих местах, обусловленных обращением с техногенными источниками ионизирующего излучения. Включает групповой и/или индивидуальный дозиметрический контроль.

8. Контроль дозиметрический групповой (ГДК) – контроль облучения персонала, заключающийся в определении индивидуальных доз облучения работников на основании результатов измерений характеристик радиационной обстановки (мощности дозы) в рабочем помещении (на рабочих местах) с учетом времени пребывания там персонала.

9. Контроль дозиметрический индивидуальный (ИДК) – контроль облучения персонала, заключающийся в определении индивидуальных доз облучения работника на основании результатов индивидуальных измерений характеристик облучения тела или отдельных органов каждого работника.

10. Период контроля – промежуток времени между последовательными измерениями характеристик радиационной обстановки в рабочем помещении (на рабочих местах) при проведении ГДК; либо между последовательными индивидуальными измерениями характеристик облучения каждого работника при проведении ИДК.

11. Работник стандартный – воображаемый человек, обладающий биологическими и физическими свойствами, присущими среднестатистическому здоровому взрослому человеку. Свойства стандартного работника включают:

– антропометрические характеристики тела, отдельных органов и тканей;

– характеристики физиологических показателей;

– параметры биокинетики химических элементов в органах и тканях человека, рекомендованные МКРЗ и использованные при определении значений допустимых уровней облучения, установленных нормами.

12. Условия облучения стандартные – в данных МУ характеризуются временем облучения в течение календарного года, равным 1 700 ч для персонала группы А и 2 000 ч – для персонала группы Б.

13. Амбиентный эквивалент дозы (амбиентная доза) () – эквивалент дозы, который был бы создан в шаровом фантоме МКРЕ на глубине d (мм) от поверхности по диаметру, параллельному направлению излучения, в поле излучения, идентичном рассматриваемому по составу, флюенсу и энергетическому распределению, но мононаправленному и однородному. Амбиентный эквивалент дозы используется для характеристики поля излучения в точке, совпадающей с центром шарового фантома.

14. Индивидуальный эквивалент дозы – эквивалент дозы в мягкой биологической ткани, определяемый на глубине d (мм) под рассматриваемой точкой на теле.

В производственных помещениях

Измерения показателей микроклимата в целях контроля их соответствия гигиеническим требованиям должны проводиться не реже двух раз в год – в холодный и в теплый периоды года.

В холодный период года измерения проводятся в дни с температурой наружного воздуха, отличающейся от средней температуры наиболее холодного месяца зимы не более, чем на 5 °С, в теплый период года – в дни с температурой наружного воздуха, отличающейся от средней максимальной температуры наиболее жаркого месяца не более, чем на 5 °С. Частота измерений в указанные периоды года определяется стабильностью производственного процесса, функционированием технологического и санитарно-технического оборудования.

При выборе участков и времени измерения необходимо учитывать все факторы, влияющие на микроклимат рабочих мест (фазы технологического процесса, функционирование систем вентиляции и отопления и др.). Измерения показателей микроклимата следует проводить не менее 3 раз в смену (в начале, середине и в конце). При колебаниях показателей микроклимата, связанных с технологическими и другими причинами, необходимо проводить дополнительные измерения при наибольших и наименьших величинах термических нагрузок на работающих.

Измерения следует проводить на рабочих местах. Если рабочим местом являются несколько участков производственного помещения, то измерения осуществляются на каждом из них.

При наличии источников локального тепловыделения, охлаждения или влаговыделения (нагретых агрегатов, окон, дверных проемов, ворот, открытых ванн и т.д.) измерения следует проводить на каждом рабочем месте в точках, минимально и максимально удаленных от источников термического воздействия.

В помещениях с большой плотностью рабочих мест, при отсутствии источников локального тепловыделения, охлаждения или влаговыделения, участки измерения температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха должны распределяться равномерно по площади помещения в соответствии с табл. 3.9.

Таблица 3.9

Минимальное количество участков измерения температуры,

относительной влажности и скорости движения воздуха

Площадь помещения, кв.м Количество участков измерения
До 100
От 100 до 400
Свыше 400 Количество участков определяется расстоянием между ними, которое не должно превышать 10 м

При работах, выполняемых сидя, температуру поверхностей, температуру и скорость движения воздуха следует измерять на высоте 0,1 и 1,0 м, а относительную влажность воздуха – на высоте 1,0 м от пола или рабочей площадки. При работах, выполняемых стоя, температуру поверхностей, температуру и скорость движения воздуха следует измерять на высоте 0,1 и 1,5 м, а относительную влажность воздуха на высоте 1,5 м. Следует отметить, что температуру поверхностей необходимо измерять в тех случаях, когда рабочие места удалены от поверхностей на расстояние не более двух метров.

При наличии источников лучистого тепла тепловое облучение на рабочем месте необходимо измерять от каждого источника, располагая приемник прибора перпендикулярно падающему потоку. Измерения следует проводить на высоте 0,5; 1,0 и 1,5 м от пола или рабочей площадки.

Температуру воздуха измеряют обычно ртутными термометрами. Для определения наибольшей и наименьшей температуры воздуха за тот или иной период времени пользуются максимальными и минимальными термометрами, имеющими приспособление для фиксации в одном случае максимальной, а в другом – минимальной температуры. Для регистрации температуры во времени служат самопишущие приборы — термографы (например, термограф метеорологический). Приемной частью термографов является изогнутая биметаллическая пластина, связанная при помощи рычага и стрелки с пером. Запись температур производится на ленте, опоясывающей барабан, приводимый в движение часовым механизмом.

Температуру и относительную влажность воздуха при наличии источников теплового излучения и воздушных потоков на рабочем месте следует измерять аспирационными психрометрами, которые защищены от воздействия теплового излучения и скорости движения воздуха. При отсутствии в местах измерения лучистого тепла и воздушных потоков температуру и относительную влажность воздуха можно измерять психрометрами, не защищенными от воздействия теплового излучения и скорости движения воздуха. Могут использоваться также приборы, позволяющие раздельно измерять температуру и влажность воздуха.

Относительная влажность воздуха. Наиболее простыми приборами для определения относительной влажности воздуха являются психрометры: стационарные (психрометр Августа) или аспирационные. Они состоят из двух одинаковых ртутных термометров — сухого и влажного. Резервуар ртутного термометра обернут гигроскопической тканью, конец которой опущен в стаканчик с дистиллированной водой. В процессе испарения влаги он показывает более низкую температуру, чем сухой. По разности показаний этих термометров, пользуясь специальными таблицами или графиком, определяют относительную влажность воздуха.

Аспирационный психрометр снабжен в верхней части прибора вентилятором, который приводится в действие заводным механизмом или электромотором, он с равномерной скоростью протягивает через прибор исследуемый воздух. Этот прибор более точен, чем стационарный, так как конструкция его исключает влияние, связанное с неравномерной скоростью воздуха и воздействием теплового облучения. Рекомендуются следующие типы российских аспирационных психрометров, позволяющие проводить измерения температуры и влажности — МВ-4М (от-30 до 50 °С; 10—100%), М-34 (от -30 до 50 °С; 10-100 %), ПВУ-1М (от 0 до 45 °С; 40—80 %).

Из зарубежных следует упомянуть немецкий психрометр фирмы «Теsto», который позволяет кроме температуры дополнительно измерять скорость движения воздуха.

Для оценки совместного действия параметров микроклимата используются шаровые термометры (шаровой термометр типа 90 позволяет осуществлять измерения в температурных диапазонах 0—50 и 30—100 °С). Для определения тепловой нагрузки среды (ТНС-индекс) измеряют величины температуры внутри зачерненного шара и температуры по смоченному термометру аспирационного психрометра.

Температура внутри зачерненного шара измеряется термометром, резервуар которого помещен в центр зачерненного полого шара. Температура внутри зачерненного шара отражает влияние температуры воздуха, температуры поверхностей, скорости движения воздуха и теплового облучения. Зачерненный шар должен иметь диаметр 90 мм, минимально возможную толщину и коэффициент поглощения 0,95, а также должен быть выполнен из материала с высокой теплопроводностью. Точность измерения температуры внутри шара ± 0,5 °С.

Метод измерения и контроля ТНС-индекса аналогичен методу измерения и контроля температуры воздуха.

Скорость движения воздуха следует измерять анемометрами вращательного действия (крыльчатые, чашечные и др.). Легкая крыльчатка первого, вращающегося в токе воздуха, кинематически связана с механизмом вращения стрелок циферблата, градуированного на метры. До начала измерения определяют направление движения воздуха и устанавливают анемометр так, чтобы ось колеса крыльчатки была расположена параллельно потоку воздуха. Затем включают одновременно анемометр и секундомер. Через 0,5—1 мин они одновременно выключаются, и путем деления показания анемометра на время, отмеченное секундомером, определяется скорость воздуха. Крыльчатый анемометр позволяет определять скорости воздуха в пределах 0,3—40 м/с (например, крыльчатые анемометры АСО-3 и АП-1м позволяют проводить измерения, соответственно, в диапазонах 0,3—5 м/с и 0,5—40 м/с).

В чашечном анемометре приемной частью служат четыре полушария, укрепленные на вертикальной оси. Вращение их отмечается счетчиком так же, как и у крыльчатого анемометра. Чувствительность чашечных анемометров меньше, чем крыльчатых. Они применяются для замера больших скоростей (например, чашечный анемометр МС-13 с пределами измерения 1—30 м/с).

Для замера малых скоростей движения воздуха (0,05—2,0 м/с) может быть использован кататермометр. Это термометр с цилиндрическим или шаровым резервуаром внизу, который переходит в капилляр с расширением верхней части. Шкала кататермометра проградуирована от 35 до 38 °С в цилиндрическом приборе и от 33 до 40 °С – в шаровом. Применение прибора основано на зависимости скорости охлаждения его резервуара от метеорологических условий, в частности, от скорости движения воздуха.

Малые величины скорости движения воздуха (менее 0,5 м/с), особенно при наличии разнонаправленных потоков, можно измерять термоэлектроанемометрами, а также цилиндрическими и шаровыми кататермометрами при защищенности их от теплового излучения.

Термоэлектроанемометры измеряют скорость движения воздуха в малых диапазонах (до 2 м/с). В этих приборах приемником служит проволока, нагреваемая электротоком до заданной температуры, измерение температуры производится электротермометром или термопарой (например, термоанемометр ТАМ-1 с диапазоном измерений 0,1-2,0 м/с).

Температуру поверхностей следует измерять контактными приборами (типа электротермометров, например, марки МТ-57 М) или дистанционными (пирометры и др.).

Интенсивность теплового облучения следует измерять приборами, обеспечивающими угол видимости датчика, близкий к полусфере (не менее 160 град.) и чувствительными в инфракрасной и видимой области спектра (актинометры, радиометры и т.д.). Действие этих приборов основано на поглощении лучистой энергии и превращении ее в тепло; количество его регистрируется различными способами. Наибольшее распространение получили актинометры, принцип действия которых основан на термоэлектрическом эффекте.

Рекомендованы следующие типы актинометров с диапазонами измерений: инспекторский (350—1400 Вт/м2, 0,5—20 кал/см2 · мин), ИМО-5 (10—7000 Вт/м2), неселективный радиометр «Аргус 3» (1—2000 Вт/м2), многоканальный универсальный радиометр-фотометр «Аргус» (0,001—2000 Вт/м2) и др. (см. приложение 1).

Все средства измерения, используемые для определения уровней показателей микроклимата, должны быть метрологически аттестованы, в установленные сроки должны проходить государственную поверку.

Диапазон измерения и допустимая погрешность измерительных приборов должна соответствовать требованиям табл. 3.10.

Таблица 3.10

Требования к измерительным приборам

Наименование показателя Диапазон измерения Предельное отклонение
Температура воздуха по сухому термометру, °С от -30 до 50 0,2
Температура воздуха по смоченному термометру, °С от 0 до 50 0,2
Температура поверхности, °С от 0 до 50 0,5
Относительная влажность, % от 0 до 90 5,0
Скорость движения воздуха, м/с от 0 до 0,5
более 0,5
0,05
0,10
Интенсивность теплового излучения, Вт/м2 от 10 до 350
более 350
5,0
50,0

Контрольные вопросы к разделу 3:

1. Какие физические факторы производственной среды составляют микроклимат?

2. Как влияет микроклимат на здоровье и работоспособность?

3. Какими путями происходит теплообмен между человеком и окружающей средой?

4. Какие изменения в организме работника могут произойти при несоблюдении гигиенических нормативов факторов микроклимата?

5. Чем характеризуется нагревающий микроклимат?

6. Чем характеризуется охлаждающий микроклимат?

7. Что характеризует индекс тепловой нагрузки среды (ТНС-индекс)?

8. Как определяют тепловую нагрузку среды?

9. Для каких периодов года проведено нормирование микроклимата?

10. Какой период года называют холодным?

11. Какой период года называют теплым?

12. Из каких условий установлены оптимальные показатели микроклимата?

13. На каких рабочих местах необходимо поддерживать оптимальные показатели микроклимата?

13. Из каких условий установлены допустимые показатели микроклимата?

14. Как определить среднесменную температуру воздуха, если рабочим местом является несколько участков производственного помещения?

15. Влияет ли наличие теплового облучения рабочего места на максимально допустимую температуру на этом рабочем месте?

16. С какой целью ограничивают время пребывания работников на рабочих местах при температуре воздуха на рабочих местах выше или ниже допустимых величин?

17. В зависимости от каких факторов проведено нормирование показателей микроклимата для рабочих мест, расположенных в отапливаемых производственных помещениях?

18. Какими факторами формируется микроклимат в производственном помещении?

19. На каком уровне по высоте рабочей зоны производят контроль температуры воздуха?

20. На каком уровне по высоте рабочей зоны производят контроль скорости движения воздуха?

21. На каком уровне по высоте рабочей зоны производят контроль относительной влажности воздуха?

22. На какой высоте от пола или рабочей площадки следует проводить измерения теплового излучения при наличии источников лучистого тепла в производственных помещениях?

23. В каких случаях необходимо контролировать температуру поверхностей ограждения?

25. Какие факторы учтены при нормировании показателей микроклимата в зимний период для рабочих мест, расположенных в неотапливаемых производственных помещениях и на открытых территориях?

26. Какие технологические и санитарно-технические средства защиты работников от неблагоприятного воздействия микроклимата существуют?

27. Когда в холодный и теплый периоды года следует производить измерения показателей микроклимата в производственных помещениях?

28. Какие приборы используют для измерения показателей микроклимата?

29. Какие условия должны быть соблюдены при использовании измерительных приборов?

Отопление

§

В помещении

Тепловой баланс организма человека слагается из тепла, вырабатываемого организмом и воспринимаемого им из внешней среды, а также из тепла, отдаваемого во внешнюю среду.

Величина теплообразования в организме изменяется в зависимости от возраста, работы мышц, состояния организма и других факторов. Теплопотери организма находятся в прямой зависимости от микроклиматических условий в целом, от температурных характеристик помещения, в частности от температуры воздуха в помещении, температуры внутренних поверхностей, радиационной температуры, интенсивности суммарного лучисто-конвективного теплообмена.

Температурные характеристики помещения:

– температура воздуха в рабочей зоне помещения tв;

– температура внутренних поверхностей Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. ;

– радиационная температура tR , которая приближенно определяется по формуле

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. ,°С; (4.1)

где Fi – площадь внутренних поверхностей ограждений, м2.

– интенсивность суммарного лучисто-конвективного теплообмена, характеризуется при любой скорости движения воздуха в помещении результирующей температурой в помещении tлк, определяемой по формуле:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. ,°С; (4.2)

– условия комфортности по температуре.

Первое условие комфортности – для помещений, имеющих большие охлажденные поверхности или развитые нагретые поверхности (например, при панельно-лучистом отоплении), в холодный период должно соблюдаться равенство, которое определяет осредненную температурную обстановку в помещении:

tR= 1,57 tлк – 0,57 tв ± 1,5 , °С . (4.3)

Второе условие комфортности – ограничение интенсивности лучистого теплообмена допустимой температурой внутренних поверхностей Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. . Для предупреждения радиационного перегрева или переохлаждения человека поверхности стен и потолка должны иметь следующую температуру:

– для нагретых поверхностей

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. ,°С; (4.4)

– для охлажденных поверхностей

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. ,°С, (4.5)

где ψ – коэффициент облученности от наиболее невыгодно расположенной части поверхности тела человека на нагретую или охлажденную поверхность.

Коэффициент ψ определяется по зависимости

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , (4.6)

где x – расстояние от поверхности до границы обслуживаемой зоны, принимаемое равным 1 м для вертикальных поверхностей и x = (hпhч), м, – для горизонтальных поверхностей (hп – высота расположения поверхности, м; hч – рост человека, принимаемый равным 1,7 м); Fп – площадь нагретой или охлажденной поверхности, м2.

Расчетные параметры микроклимата в помещении определяются в зависимости от назначения помещения и характера выполняемых работ по нормативным документам.

В создании этих условий основная роль отводится системе отопления, которая должна отвечать следующим требованиям:

– любые системы отопления должны возмещать все потери тепла в помещении;

– система отопления должна независимо от колебаний наружной температуры обеспечивать установленную гигиеническими нормативами температуру в помещении;

– температура воздуха в помещении должна быть равномерной как по высоте, так и в горизонтальном направлении. Колебания температуры по вертикали и по горизонтали должны соответствовать гигиеническими нормативам;

– колебания температуры воздуха в течение суток не должны превышать нормативные величины;

– разность температур внутренних поверхностей и воздуха не должны превышать нормируемые величины;

– средняя температура поверхности нагревательных приборов не должна превышать нормируемые величины (для жилых и общественных зданий – 85°С);

– система отопления должна быть индустриальной в изготовлении и монтаже, экономичной в эксплуатации и безопасной в пожарном отношении.

§

Тепловой режим в зданиях и помещениях может быть постоянным и переменным в зависимости от их назначения.

В зданиях и помещениях с постоянным тепловым режимом применяют системы отопления в соответствии с рекомендациями приложения 11 из СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Здесь приведены характеристики систем отопления в зависимости от назначения помещения.

Для жилых, общественных и административно-бытовых зданий рекомендуют применять отопление

– водяное с радиаторами, панелями и конвекторами при температуре теплоносителя tтепл не более 95°С (для двухтрубных систем) и не более 105°С (для однотрубных систем);

– водяное с нагревательными элементами, встроенными в наружные стены, перекрытия и полы;

– местное (поквартирное) водяное с радиаторами или конвекторами при температуре теплоносителя tтепл не более 95 °С;

– электрическое или газовое с температурой на теплоотдающей поверхности не более 95 °С.

В производственных зданиях применяют следующие системы отопления: водяное или паровое, воздушное, электрическое или газовое в зависимости от категории помещений по пожаро- взрывобезопасности.

Температуру теплоносителя в системах отопления принимают в зависимости от назначения помещений в соответствии со СНиП 2.04.05-91 (150°С – для пассажирских залов вокзалов, производственных помещений категорий А, Б, В, Г и Д без выделений пыли или с выделением негорючей пыли, категорий Г и Д без выделений пыли или с повышенными требованиями к чистоте воздуха или со значительным влаговыделением; для производственных помещений категорий А, Б с выделением горючей пыли – 110°С, категории В, Г и Д с выделением горючей пыли – 130°С).

Для того, чтобы можно было пользоваться этими рекомендациями, необходимо дополнить классификацию видами водяных систем отопления.

Системы отопления разделяют на:

– однотрубные и двухтрубные;

– вертикальные и горизонтальные;

– с верхней разводкой и нижней разводкой;

– тупиковые и с попутным движением воды.

Примеры систем отопления (схемы) приведены на рис. 4.1—4.7. На рисунках: 1 – нагревательные приборы; 2 – трубопроводы; 3 – трубопровод обратной воды; 4 – вентиль (клапан); 5 – расширительный бак; 6 – нагревательный котел или теплообменник; 7 – циркуляционный насос; tпод – температура теплоносителя в подающем трубопроводе; tобр – температура теплоносителя в обратном трубопроводе.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 4.5. Система отопления с попутным движением воды (см. также рис. 4.2)

Системы отопления могут быть с естественным побуждением (рис. 4.6) и с искусственным побуждением (рис. 4.7). В системах с искусственным побуждением применяются элеваторы и подпиточные насосы, которые устанавливаются в узлах ввода теплоносителя в здание.

Примеры вертикальных систем отопления см. на рис. 4.1 и 4.2, систем отопления с нижней разводкой см. на рис. 4.1 и 4.2, систем отопления тупиковых см. на рис. 4.3 и 4.4.

Системы водяного отопления с естественной циркуляцией могут применяться для зданий небольшой протяженности и в том случае, если отсутствует централизованное теплоснабжение и в дальнейшем не предполагается его устройство.

Радиус действия систем с естественной циркуляцией следует принимать не более 30 м при расстоянии от середины высоты котла до середины нижнего нагревательного прибора не менее 3 м. В системах квартирного водяного отопления с естественной циркуляцией в связи с большим охлаждением воды в трубопроводах допускается установка генератора тепла и нагревательных приборов на одном уровне.

Как правило, следует применять системы водяного отопления с искусственной циркуляцией. Диаметры труб в насосных системах благодаря большому давлению, создаваемому насосом, значительно меньше, чем в системах водяного отопления с естественной циркуляцией, и радиус их действия велик. Стоимость устройства насосных систем отопления меньше, чем систем с естественной циркуляцией.

Применение систем водяного отопления целесообразно в жилых, общественных и промышленных зданиях. Двухтрубные системы с верхней разводкой рекомендуется применять в зданиях с числом этажей до трех включительно. Однотрубные вертикальные системы с осевыми или смещенными замыкающими участками рекомендуется применять в зданиях с числом этажей более трех. Однотрубные вертикальные проточные регулируемые и нерегулируемые системы можно применять независимо от этажности здания. Однотрубные вертикальные системы с нижней разводкой рекомендуется применять в бесчердачных зданиях, однотрубные горизонтальные системы – в случае необходимости поэтажного выключения системы отопления здания.

Системы с попутным движением теплоносителя следует проектировать при невозможности увязки потерь давления в отдельных кольцах систем отопления.

Отопление в нерабочее время называется дежурным.

В холодный период года дежурное отопление в общественных, административно-бытовых и производственных помещениях, когда они не используются, предусматривают для поддержания температуры воздуха ниже нормируемой, но не ниже 5°С, используя основные отопительные системы. При этом должно быть обеспечено восстановление нормируемой температуры к началу использования помещения или к началу работы, При экономическом обосновании допускается проектировать специальные системы дежурного отопления.

Преимуществасистем водяного отопления заключаются в следующем:

– невысокая температура на поверхности нагревательных приборов;

– высокая теплоемкость теплоносителя (воды);

– простота центрального регулирования за счет изменения температуры воды (качественное регулирование);

– бесшумность работы;

– простота обслуживания.

Недостатки систем водяного отопления следующие:

– большое гидравлическое давление в нижней части систем, что ограничивает их высоту;

– опасность замерзания воды в трубопроводах, прокладываемых в неотапливаемых помещениях и в лестничных клетках, с разрушением системы.

Для производственных помещений применяют также системы отопления с теплоносителем в виде пара.

Преимущества паровых систем отопления в сравнении с водяными системами отопления следующие:

– большая теплоотдача нагревательных приборов;

– меньшая металлоемкость;

– отсутствует опасность замерзания;

– возможность быстрого перемещения пара на большие расстояния без применения искусственного побуждения.

Недостатки паровых систем отопления:

– высокая температура поверхности труб и нагревательных приборов;

– невозможность гибкого центрального регулирования, в связи с чем применяется регулирование пропусками (периодическими включениями и отключениями);

– более сложная эксплуатация;

– значительные тепловые напряжения и деформации системы;

– меньший срок эксплуатации из-за коррозии труб.

Воздушное отопление может применяться как в административно-бытовых, так и в производственных помещениях. Его преимущества перед другими видами отопления следующие:

– возможность совмещения с системой вентиляции;

– отсутствие в отапливаемых помещениях каких-либо нагревательных приборов;

– отсутствие тепловой инерции;

– возможность центрального качественного регулирования.

Недостатки воздушного отопления:

– большие сечения каналов для транспортировки нагретого воздуха;

– большие непроизводительные потери тепла при прокладке воздуховодов в неотапливаемых помещениях.

§

Трубы

Для систем отопления применяются металлические (стальные, медные, латунные и др.) и неметаллические трубы. Преимущественно применяют стальные шовные (сварные) трубы. Бесшовные трубы устанавливаются только в местах, недоступных для ремонта. Трубы могут быть обыкновенные, усиленные и легкие Dу = 10—50 мм, выбираются со стенками наименьшей толщины. Усиленные трубы применяют в уникальных и долговременных сооружениях со скрытой проводкой труб; обыкновенные – при открытой прокладке, легкие – под сборку на резьбовых соединениях.

Про анемометры:  Газовый котел IMMERGAS MINI EOLO 24 3 (24 кВт) – характеристики, отзывы, плюсы-минусы, конкуренты и все цены в обзоре

По требованиям СНиП 2.04.05-91 прокладка труб, как правило, должна быть скрытой (в плинтусах, шахтах, за экранами и т.д.). Допускается открытая прокладка при соответствующем обосновании.

Подводки к отопительным приборам должны осуществляться с уклоном 5—10 мм на всю ее длину. При размещении стояков следуют правилам:

– стояки лестничных клеток устанавливаются обособленно;

– стояки должны размещаться в углах у наружных стен;

– на стояках необходимо предусматривать изгибы для температурной компенсации;

Магистрали в производственных зданиях допускается располагать под потолком, в средней зоне и у пола; в гражданских и административно-бытовых – в технических помещениях.

При прокладке трубопроводов следует учитывать требования:

– расстояние между осями изолированных стояков Dу ≤ 32 мм должно равняться 80 мм;

– расстояние от поверхностей строительных конструкций до осей стояков или горизонтальных труб принимать 35 мм при Dу ≤ 32 мм ; 50 мм при Dу > 32 мм с допуском ± 5 мм.

В северной строительно-климатической зоне (при расчетной температуре наружного воздуха tн = – 40°С и ниже) прокладка трубопроводов на чердаках и проветриваемых технических подпольях не допускается.

Запорно-регулирующая арматура

На подводках к отопительным приборам устанавливают:

– при однотрубных стояках – краны проходные КРП и трехходовые КРТ, автоматические краны;

– при двухтрубных стояках – ручные краны двойного регулирования КРД, краны проходные КРП с дросселирующим устройством, автоматические краны;

Регулирующие краны у отопительных приборов не устанавливаются в местах, где может замерзнуть вода (в лестничных клетках, у ворот, наружных проемов).

Арматуру не ставят на стояках в малоэтажных зданиях (1—3 этажа). При 4—7 этажах устанавливают проходные краны, в зданиях 8 и более этажей устанавливают вентильные краны.

В нижней и верхней частях стояка устанавливают спускные краны, тройники или муфты с пробками для опорожнения стояка и выпуска воздуха из него. При высокотемпературном теплоносителе применяют регулирующие краны вентильного типа. На стояках в лестничных клетках запорные краны устанавливают независимо от числа этажей.

Насосы

Применяются в системах отопления циркуляционные, подпиточные и смесительные насосы. Схемы систем отопления с насосами приведена на рис. 4.8 а, 4.8 б.

Циркуляционные и смесительные насосы устанавливают по два: основной и резервный, насосы снабжаются обратными клапанами, управляются автоматически (рис. 4.8 а).

Подпиточные насосы применяют при недостаточном гидростатическом давлении в сети, для заполнения системы и восполнения убыли воды в ней, управляются автоматически с использованием реле уровня.

Устройства для перемещения и удаления
воздушных скоплений

При подпитке водопроводной водой в систему отопления вносится около 30 г воздуха на 1 т воды, который скапливается в верхней части системы, создавая воздушные пробки.

В насосной системе с верхней разводкой предусматривают уклон не менее 0,005, обеспечивающий перемещение воздушных пузырьков в сторону воздухосборника, рис. 4.9.

В двухтрубных системах с верхней разводкой то же делается и для обратных магистралей, при этом воздух транспортируется к главным обратным стоякам, рис. 4.10.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 4.10. Схема удаления воздушных скоплений из двухтрубной системы
водяного отопления с верхней разводкой:

1 – воздухоотводчик; 2 – нагревательные приборы

В стояках однотрубной системы с нижней разводкой воздушные краны (для выпуска воздуха) устанавливаются на отопительных приборах.

В двухтрубных системах с нижней разводкой для сбора воздуха, как правило, используют отопительные приборы верхних этажей.

Воздух из воздухосборников выпускается вручную через спускные краны, или через автоматические воздухоотводчики (рис. 4.11). Воздух, накопившийся в отопительных приборах, в верхней точке стояка или магистрали, выпускается в атмосферу через воздушные краны.

Расширительные баки

Расширительные баки применяют в системах с небольшой тепловой мощностью (<6 МВт) для систем с замкнутой циркуляционной сетью. Служат для стабилизации работы системы, осуществления контроля и автоматического управления. Пример установки расширительного бака приведен на рис. 4.8а, 4.9б.

Разработку системы отопления следует проводить в последовательности:

– выбрать вид теплоносителя;

– определить источник и параметры теплоносителя;

– выбрать вид нагревательных приборов и разместить их на плане помещения;

– выбрать и начертить схему подвода тепла к нагревательным приборам;

– определить, следует ли в помещении предусматривать дежурное отопление, и как оно будет выполняться – отдельной системой или регулированием подачи тепла в основную систему отопления;

– подобрать запорно-регулирующую арматуру и разместить на схеме системы;

– разместить на схеме системы устройства для удаления воздуха и для спуска теплоносителя из системы отопления, при необходимости – расширительные баки;

– необходимость установки насосов определяют после проведения гидравлического расчета системы отопления.

§

Система отопления предназначена для создания в помещениях здания в холодный период года температурной обстановки, соответствующей комфортной и отвечающей требованиям технологического процесса. Температура помещений зависит от поступлений и потерь тепла, а также от теплозащитных свойств наружных ограждений и расположения обогревающих устройств. Тепло поступает в помещение от технологического оборудования, нагретых материалов, источников искусственного освещения, людей, а также от технологических процессов, связанных с выделением тепла. В холодный период года помещение теряет тепло через наружные ограждения, на нагревание материалов, транспортных средств и оборудования, поступающих извне. Тепло расходуется на нагревание воздуха, который поступает в помещение через неплотности в ограждениях и для компенсации воздуха, удаляемого технологическим оборудованием и вытяжными системами, если удаление этого воздуха не компенсируется притоком подогретого воздуха приточной вентиляции. Кроме того, технологические процессы могут быть связаны с испарением жидкостей и другими процессами, сопровождающимися затратами тепла.

Сведением всех составляющих прихода и расхода тепла в тепловом балансе помещения определяется дефицит или избыток тепла. Дефицит тепла указывает на необходимость устройства в помещения отопления. Для определения тепловой мощности Qот системы отопления составляют баланс теплопоступлений и теплопотерь помещения для расчетных зимних условий в виде

Qот = Qогр Qи Qтехн , Вт, (4.7)

где Qогр – потери тепла через наружные ограждения, Вт; Qи – расход тепла на нагревание воздуха, поступающего в помещение при инфильтрации и вентиляции, Вт; Qтехн – дебаланс между расходом тепла на технологические нужды и минимальными технологическими и бытовыми теплопоступлениями (обычно принимают по технологической части проекта), Вт.

Расчетная тепловая мощность системы отопления соответствует максимальному дефициту тепла. Для промышленных зданий в расчет принимают интервал с наименьшими тепловыделениями. Для гражданских зданий обычно принимают, что в помещении отсутствуют люди, нет искусственного освещения и других бытовых тепловыделений, поэтому определяющими расход тепла являются теплопотери через ограждения и инфильтрация. В жилых зданиях при определении тепловой мощности системы отопления учитывают теплопотери через ограждающие конструкции, больший из расходов тепла на нагревание наружного воздуха, поступающего в помещение вследствие инфильтрации или для компенсации нормативного воздухообмена, а также бытовые теплопоступления.

§

Теплопередача является физическим процессом обмена теплом через разделяющую стенку между средами, имеющими разную температуру.

Потери тепла зависят от характеристики теплотехнических свойств ограждений – термического сопротивления материалов (Ri ), из которых выполнены ограждающие конструкции.

Термическое сопротивление (Rо, м2·К/Вт) многослойной ограждающей конструкции с последовательно расположенными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев Ri:

Ro = Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м2·К /Вт. (4.8)

Пример многослойного ограждения помещения приведен на рис. 4.12.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 4.12. Пример многослойного ограждения:

δi – толщина слоя многослойной ограждающей конструкции; Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. и Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – коэффициенты теплообмена на внутренней и наружной поверхностях ограждения; tн1 и tв1 – температуры на наружной и внутренней поверхностях ограждения; tн и tв – температуры наружного и внутреннего воздуха

Коэффициент теплопередачи – величина, обратная термическому сопротивлению Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , представляет собой мощность теплового потока, проходящего от более нагретой среды к менее нагретой через 1 м2 поверхности стенки при разнице температур между средами 1 К.

В общем случае коэффициент теплопередачи K определяют из выражения:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , Вт/м2×К , (4.9)

где Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. и Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – коэффициенты теплообмена на внутренней и наружной поверхностях ограждения, Вт/м2·К; δi – толщина i-го слоя, м; λi – коэффициент теплопроводности i-го слоя, Вт/м·К;.

Коэффициенты теплообмена Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – от 8,7 до 9,9 Вт/м2·К, Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – от 6 до 23 Вт/м2·К, зависят от вида ограждающей конструкции; λi , Вт/м·К, зависит от материала ограждающей конструкции (например, для сосны или ели поперек волокон λ = 0,07; для кирпичной кладки из обыкновенного глиняного кирпича на цементно-песчаном растворе λ = 0,56; для пенополистирола по ГОСТ 15588-70* λ = 0,038; для облицовочного слоя из мрамора λ = 2,91), см. СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника».

Тепловой поток, q, через наружное ограждение определяют по формуле:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , Вт/м2 , (4.10)

где R – термическое сопротивление ограждающей конструкции, Вт/м2×К; tв , tн – температуры наружного и внутреннего воздуха.

Потери тепла Q через наружные ограждения площадью F, м2, будут равны

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , Вт. (4.11)

§

Свойств ограждений

Определяющие параметры климата при расчете систем отопления – температура наружного воздуха tн и скорость ветра Vв. Для расчетов принимаются средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, скорость ветра принимается максимальной из средних (по румбам за январь), повторяемость которых составляет 16% и более. Продолжительность отопительного периода – по числу дней в году с устойчивой среднесуточной температурой наружного воздуха 8°С и ниже. Эти данные приведены в СНиП 23-01-99 «Строительная климатология».

Наружные ограждения здания должны обладать требуемыми теплозащитными свойствами для поддержания в помещениях удовлетворительных санитарно-гигиенических условий: обеспечение заданной температуры на внутренней поверхности ограждения и отсутствие на ней выпадения конденсата.

Требуемое (минимально допустимое) сопротивление теплопередаче определяют из выражения:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м2·К /Вт, (4.12)

где tв и tн – расчетные температуры наружного и внутреннего воздуха, °С;
n – коэффициент, уменьшающий расчетную разность температур для ограждений, не соприкасающихся непосредственно с наружным воздухом (для стен наружных n = 1, для чердачных перекрытий n = 0,8—0,9, для стен тамбуров n = 0,7 и т.д., см. по СНиП II-3-79); Δtн – нормируемый перепад температур на внутренней поверхности ограждений (для стены – Δtн от 6 до 12°С по СНиП II-3-79); αв – коэффициент теплообмена на внутренней поверхности ограждения, Вт/м2·К.

При проектировании новых зданий определяют материал ограждений и их толщину с учетом Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. . При разработке систем отопления теплопотери через ограждающие конструкции рассчитывают исходя из фактической конструкции ограждений.

§

Потери тепла могут заметно изменяться под влиянием инфильтрации и эксфильтрации воздуха через наружные ограждения и щели в них, а также под воздействием облучения солнцем. Дополнительные потери тепла учитывают добавками к основным теплопотерям через рассматриваемое ограждение.

1. Добавка на ориентацию ограждения по сторонам горизонта. Ее принимают для всех наружных вертикальных ограждений или проекций на вертикаль наружных наклонных ограждений. Величины добавок берут в соответствии со схемой на рис. 4.13.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 4.13. Величины добавок к основным теплопотерям в зависимости от ориентации ограждения по странам света

2. Добавка на необогреваемые полы первого этажанад холодными подпольями зданий в местностях с расчетной температурой наружного воздуха минус 40 °С и ниже (параметры Б) – в размере 0,05;

3. Добавка на угловые помещения или имеющие два и более наружных вертикальных ограждений:

– для жилых помещений температуру tв внутреннего воздуха принимают выше на 2°С,

– для зданий другого назначения добавляют 5% к основным теплопотерям вертикальных наружных ограждений.

4. Добавка на подогрев врывающегося холодного воздуха через наружные двери, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами, при высоте зданий H, м, от средней планировочной отметки земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья шахты в размере:

0,2 H – для тройных дверей с двумя тамбурами между ними;

0,27 H – для двойных дверей с тамбурами между ними;

0,34 H – для двойных дверей без тамбура;

0,22 H – для одинарных дверей.

5. Добавка на главные входы в общественных зданиях, независимо от этажности здания, где за 1 час проходит 500—600 человек, – 500%;

6. Добавка на наружные ворота, не оборудованные воздушными и воздушно-тепловыми завесами, – в размере 300% при отсутствии тамбура и в размере 100% – при наличии тамбура у ворот.

7. Добавка на инфильтрацию наружного воздуха

а) Расход теплоты Qинф на нагревание инфильтрующегося воздуха следует определять по формуле

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , Вт, (4.13)

где 0,28 – коэффициент, Вт·ч/кДж; Gи – расход инфильтрующегося воздуха через ограждающие конструкции помещения, кг/ч; c – удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг·К); k – коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, равный 0,7 для стыков панелей стен и окон с тройными переплетами, 0,8 – для окон и балконных дверей с раздельными переплетами и 1,0 – для одинарных окон, окон и балконных дверей со спаренными переплетами и открытых проемов.

б) Расход теплоты Qинф на нагревание инфильтрующегося воздуха в помещениях жилых и общественных зданий при естественной вытяжной вентиляции, не компенсируемого подогретым приточным воздухом, следует принимать равным большей из величин, полученных по расчету по формулам (4.13) и (4.14):

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , Вт, (4.14)

где L – расход удаляемого воздуха, не компенсируемый подогретым приточным воздухом (для жилых зданий – удельный нормативный расход 3 м Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. /ч на 1 м Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. площади жилых помещений), м Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. /ч; ρ – плотность воздуха в помещении, кг/м3.

Расход Gи инфильтрующегося воздуха в помещение через неплотности наружных ограждений следует определять по формуле

Gи = G1 G2 G3 , кг/ч, (4.15)

где G1 – расход инфильтрующегося воздуха через световые проемы (окна, балконные двери, фонари) , кг/ч; G2 – расход инфильтрующегося воздуха через другие световые проемы, кг/ч; G3 – расход инфильтрующегося воздуха через щели, неплотности и проемы в наружных ограждающих конструкциях, кг/ч.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , кг/ч, (4.16)

где ΣF1 – площадь наружных световых проемов (окон, балконных дверей, фонарей), м2; ΔPi – расчетная разность между давлениями на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций соответственно на расчетном этаже, Па; Rи – сопротивление воздухопроницанию, м2·ч·Па/кг, СНиП II-3-79;

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , кг/ч, (4.17)

где F2 – площадь других ограждений, м2; Gн – нормативная воздухопроницаемость наружных ограждающих конструкций, кг/(м Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. ч), принимаемая по СНиП II-3-79; ΔP1 = 10 Па.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , кг/ч, (4.18)

где Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – площадь щелей, неплотностей и проемов в наружных ограждающих конструкциях, м2; l – длина стыков стеновых панелей, м.

Расчетная разность между давлениями на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций определяется по формуле

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , Па, (4.19)

где H – высота здания, м, от уровня средней планировочной отметки земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья шахты; hi – расчетная высота, м, от уровня земли до верха окон, балконных дверей, дверей, ворот, проемов или до оси горизонтальных и середины вертикальных стыков стеновых панелей; ρн , ρв –плотность, кг/м3, соответственно наружного воздуха и воздуха в помещении, определяемая по формуле Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. ; g – ускорение свободного падения, м/с2; V – скорость ветра, м/с, принимаемая по СНиП 23-01-99; снс, спс – аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и подветренной поверхностей ограждений здания, принимаемые по СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»; k1 – коэффициент учета изменения скоростного давления ветра в зависимости от высоты здания, принимаемый по СНиП 2.01.07-85; Pусл – условно-постоянное давление воздуха в здании, Па.

Максимальный расход теплоты на нагревание наружного воздуха следует учитывать для каждого помещения при наиболее неблагоприятном для него направлении ветра. При расчете тепловой нагрузки здания с автоматическим регулированием расход теплоты на инфильтрацию следует принимать при наиболее неблагоприятном направлении ветра для всего здания.

Инфильтрацию воздуха в помещение через стыки стеновых панелей следует учитывать только для жилых зданий.

§

1. Высота стен первого этажа, если пол первого этажа расположен на грунте, измеряется между уровнями полов первого и второго этажей; если пол расположен на лагах, то от наружного уровня подготовки пола до уровня поля второго этаже; при неотапливаемом подвале или подполье – от уровня нижней поверхности пола 1-го этажа до уровня чистого пола 2-го этажа, а в одноэтажных зданиях с чердачным перекрытием – от пола до верха утепляющего слоя перекрытия, см. рис. 4.14.

2. Высота ограждений промежуточных этажей измеряется между уровнями чистых полов, а верхнего этажа – от уровня его чистого пола до верха утепляющего слоя чердачного перекрытия см. рис. 4.14 а.

3. Длина наружных стен в угловых помещениях измеряется от кромки наружного угла до осей внутренних стен, а не угловых – между осями перегородок, см. рис. 4.14 б.

4. Поверхность окон, дверей и фонарей измеряется по наименьшим размерам строительных проемов в свету.

5. Поверхность потолков и полов над подпольями и подвалами в угловых помещениях измеряется по размерам от внутренних поверхностей наружных стен до осей противоположных стен, а в неугловых – между осями внутренних стен.

6. Длина внутренних стен измеряется по размерам от внутренних поверхностей наружных стен до осей внутренних стен или между осями внутренних стен.

Примечание. Для подсчета площади поверхностей ограждающей конструкции линейные размеры принимаются с точностью до 0,1 м.

Расчет теплопотерь через пол, расположенный на грунте, проводится по зонам, рис. 4.15.

Поверхность пола делят на полосы шириной 2 м, параллельные наружным стенам. Поверхность участка пола в зоне I , примыкающего к наружному углу, имеет повышенные теплопотери, поэтому учитывается дважды (см. рис. 4.15 а, – крестообразная штриховка). Подземные части наружных стен рассматривают при расчете теплопотерь как продолжение пола. Разбивку на полосы в этом случае делают от верха подземной части стен (рис. 4.15 б). Условные сопротивления теплопередаче для зон принимают так же, как для пола при наличии утепляющих слоев, которыми в данном случае являются слои конструкции стены.

Теплопотери подсчитываются с использованием формулы (4.12), принимая n = 1. Сопротивление теплопередаче неутепленных полов Rнп следует принимать по табл. 4.1.

Таблица 4.1

Сопротивление теплопередаче неутепленных полов,

расположенных на грунте

Зона I II III IV
Сопротивление полов Rнп , м2·К/Вт 2,15 4,3 8,6 14,2

Для утепленных полов на грунте

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м2·К/Вт. (4.20)

Для утепленных полов на лагах Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. .

Определив расчетную тепловую нагрузку на систему отопления при составлении теплового баланса помещений по формуле (4.7), а также тепловую нагрузку на нагревательные приборы, расположенные в каждом помещении здания, переходят к тепловому расчету приборов отопительной системы.

§

Расход воды через отопительный прибор определяют по формуле:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , кг/ч, (4.21)

где 3,6 – коэффициент перевода Вт в кДж/ч; Qпр – необходимая теплоотдача прибора, Вт; c – удельная массовая теплоемкость воды, с = 4,2 кДж/кг·К; tг – температура теплоносителя (воды) перед нагревательным прибором, ºС; tо – температура теплоносителя (воды) после нагревательного прибора, ºС; β1 – коэффициент, учитывающий шаг номенклатурного ряда отопительных приборов (табл. 4.2); β2 – коэффициент, учитывающий место установки прибора (табл. 4.3).

Таблица 4.2

Значения коэффициента β1

Таблица 4.3

Значения коэффициента β2

Отопительный прибор Значения β2 при установке прибора
у наружной стены, в том
числе под световым проемом
у остекления
светового проема
Радиатор    
чугунный секционный 1,02 1,07
стальной панельный 1,01 1,10
Конвектор    
с кожухом 1,02 1,05
без кожуха 1,03 1,07

Средняя температура воды в отопительном приборе с тепловой нагрузкой Qпр, Вт, присоединенном к стояку (или горизонтальной ветви):

– однотрубной системы отопления

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , ºС; (4.22)

– для двухтрубной системы отопления

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , ºС, (4.23)

где tг и tо – расчетная температура горячей и обратной воды в системе, °С;

α – коэффициент затекания воды в нагревательный прибор (α =0,1…1,0 — определяют по справочной литературе в зависимости от схемы подсоединения рассматриваемого прибора к стояку); Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – суммарное понижение температуры воды на участках подающей магистрали от начала системы до рассматриваемого стояка (или горизонтальной ветви.), °С; Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – суммарное понижение температуры воды на участках подающего стояка от магистрали до рассчитываемого прибора, °С, вычисляется по формуле

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , ºС, (4.24)

где qв.i – теплоотдача 1 м трубы на i-ом участке подающего стояка, зависящая от диаметра участка подающего стояка, разности температуры теплоносителя tг и окружающего воздуха tв; lуч.i – длина i-го участка подающего стояка, м; Gуч. i – расход воды, кг/час, на i-ом участке подающего стояка.

Величину Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. допускается определять ориентировочно, исходя из средних значений расхода воды и диаметра труб подающего стояка.

Формулу (4.22) применительно к вертикальным однотрубным стоякам в жилых и общественных зданиях заменяют формулой

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , ºС, (4.25)

где Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – сумма дополнительной теплоотдачи труб и приборов до рассматриваемого помещения, Вт; (для одного этажестояка, открыто проложенного, Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. = 115 Вт; скрытого в борозде наружной стены Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. = 230 Вт; изолированного в борозде Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. = 175 Вт).

Для определения поверхности нагревательных приборов используются два способа расчета: первый – по тепловому потоку прибора и второй – по эквивалентной поверхности нагрева (с 1988 г. не применяют).

Расчет по тепловому потоку прибора

Цель расчета – определение суммарной поверхности Fпр, м2, нагревательных приборов, количества N нагревательных элементов прибора или приборов.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м2, (4.26)

где Qот – необходимая теплопередача прибора в рассматриваемое помещение, Вт; 70 – номинальный температурный напор, °С; Kн.у. – номинальный условный коэффициент теплопередачи отопительного прибора, Вт/(м2·К), определяют по справочной литературе или каталогам на отопительные приборы; φк – комплексный коэффициент приведения номинального условного теплового потока прибора, предназначенного для выбора типоразмера прибора.

Для наиболее употребительных отопительных приборов Kн.у. приведен в табл. 4.4.

Таблица 4.4

Значения номинального условного коэффициента

теплопередачи отопительных приборов

Тип отопительного прибора Значения Kн.у
Вт/(м2·°С) ккал/(ч·м2·°С)
Радиатор чугунный секционный:    
МС-140-98 10,36 8,91
МС-140-108 10,83 9,31
МС-90-108 11,46 9,85
Конвектор с кожухом:    
Универсал 5,1 (6,0)* 4,39 (5,2)*
Универсал С 4,93 4,24
* – для шага пластин 12 мм

При теплоносителе воде

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , (4.27)

где Δtср – разность средней температуры воды tср в приборе и температуры окружающего воздуха tв, °С, Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. ; tвх и tвых – температура воды, входящей в прибор и выходящей из него, °С; Gпр – расход воды в приборе, кг/ч (для конвекторов – расход воды в одной трубе конвектора); b – коэффициент учета атмосферного давления в данной местности (принимать по справочной литературе); ψ – коэффициент учета направления движения теплоносителя воды в приборе снизу-вверх (штуцеры прибора расположены в вертикальной плоскости):

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , (4.28)

где a = 0,006 – для чугунных секционных и стальных панельных радиаторов типа РСВ1; a = 0,002 – для конвекторов настенных типа «Универсал», «Аккорд» и прибора «Коралл» в двухрядном исполнении по высоте; для остальных приборов ψ = 1; коэффициенты n, p, c – экспериментальные числовые показатели (принимать по справочной литературе).

При теплоносителе паре

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , (4.29)

где Δtн – разность температуры насыщенного пара tнас и температуры окружающего воздуха tв, °С: Δtн = tнасtв .

Значение φк , полученное по формуле (4.27) принимают с поправочным коэффициентом 1,03 для чугунных секционных радиаторов и 1,06 для ребристых труб.

Количество N нагревательных элементов прибора:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , штук, (4.30)

где А – площадь нагревательной поверхности элемента прибора, м2.

Минимально допустимое число секций чугунного радиатора определяют по формуле:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , штук, (4.31)

где Qн.у. – номинальный условный тепловой поток одной секции радиатора, Вт, см. табл. 4.5; Qн.т. = Qпр / jк, где Qпр – необходимая теплоотдача нагревательного прибора в помещение, Вт; b3 – коэффициент учета числа секций в приборе для радиатора типа МС-140, принимаемый по табл. 4.6; b4 – коэффициент учета способа установки радиатора, см. табл. 4.7; при открытой установке b4 = 1.

Таблица 4.5

Номинальный условный тепловой поток одной секции радиатора

Тип отопительного
прибора
Площадь нагревательной
поверхности одной секции, А, м2
Номинальный тепловой поток, Qн.у., Вт
Радиатор чугунный секционный:    
МС-140-98 0,244
МС-140-108 0,240
МС-90-108 0,187
Конвектор с кожухом:    
Универсал КН20-04к 0,952
Универсал-С КН20-1,226к 3,55

Таблица 4.6

Зависимость коэффициента b3 учета числа секций от числа секций в приборе

Число секций в приборе До 15 16 – 20 21 – 25
Коэффициент b3 1,0 0,98 0,96

Для радиаторов остальных типов по формуле

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , (4.32)

где N – число секций радиатора.

Таблица 4.7

Зависимость коэффициента b4 от способа установки радиатора

Эскиз установки прибора Способ установки прибораА, мм b4
Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.  
У стены без ниши и перекрыт доской в виде полки
1,05
1,03
1,02
Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.  
У стены без ниши и закрыт деревянным шкафом со щелями в его передней стенке у пола и в верхней доске
1,12
1,13
1,19
1,25
Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.  
В стенной нише
1,11
1,07
1,06
Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.  
У стены без ниши и закрыт экраном, не доходящим до пола 0,8 А
 
 
0,9

На теплоотдачу нагревательного прибора влияют конструкция декоративного ограждения, состав и цвет красителя. Окраска заметно изменяет теплоотдачу приборов с гладкой поверхностью (табл. 4.8) и практически не влияет на теплоотдачу приборов с ребристой поверхностью.

Таблица 4.8

Влияние окраски поверхности на теплоотдачу отопительного прибора

Радиатор Состав и цвет окраски Изменение теплоотдачи прибора, %
Чугунный секционный  
Цинковые белила
 
2,2
  Терракотовая краска, растворенная в бензине (матовая поверхность)  
0,9
  То же, на натуральной олифе (блестящая поверхность)  
– 1,7
  Алюминиевая краска, растворенная в нитролаке – 8,5
Стальной панельный Алюминиевая краска, растворенная в нитролаке – 13

Определив для каждого помещения здания исходя из тепловой нагрузки суммарную поверхность Fпр, м2, нагревательных приборов с учетом их конструктивного исполнения, места размещения, температуры и вида теплоносителя, соответственно определив и число нагревательных приборов в каждом помещении здания, необходимо перейти к гидравлическому расчету системы отопления.

§

Водяного отопления

Система отопления представляет собой разветвленную сеть трубопроводов, по каждому участку которой должно проходить расчетное количество воды. Задача гидравлического расчета состоит в обоснованном выборе экономичных диаметров труб с учетом принятых перепадов давлений и расходов теплоносителя. Гидравлический расчет сети заключается в подборе диаметров отдельных участков трубопроводов при заданной тепловой нагрузке и расчетном циркуляционном давлении, установленном для данной системы. Должна быть гарантирована подача теплоносителя во все части системы отопления для обеспечения расчетных тепловых нагрузок нагревательных приборов.

До гидравлического расчета трубопроводов выполняют аксонометрическую схему системы отопления со всей запорно-регулирующей арматурой. Принципиальную схему системы отопления выбирают в зависимости от назначения здания, архитектурно-планировочных решений (размеров, этажности и др.). К составлению такой схемы приступают после того, как подсчитана тепловая мощность системы отопления здания, выбран тип отопительных приборов и определено их число для каждого помещения, размещены на поэтажных планах здания отопительные приборы, подающие и обратные стояки, на планах чердака и подвала (или этажа, если здание одноэтажное) нанесены подающие и обратные магистрали, выбрано место для теплового пункта, показано на плане чердака или верхнего этажа размещение расширительного бака и приборов воздухоудаления. На планах подающие и обратные стояки системы отопления должны быть пронумерованы, а на аксонометрической схеме кроме стояков нумеруют все расчетные участки циркуляционных колец, а также указывают тепловую нагрузку и длину каждого участка. Расчетным участком называют участок трубопровода одного диаметра с постоянным расходом теплоносителя. Сумма длин всех расчетных участков составляет величину циркуляционного кольца. Пример расчетной схемы системы отопления приведен на рис. 4.16. Для точного учета местных сопротивлений на всех расчетных схемах должны быть указаны все изгибы труб, запорно-регулирующая арматура, вспомогательные устройства и оборудование. Расчетные схемы обычно выполняют в масштабе 1:100.

На схему системы отопления должны быть нанесены тепловые нагрузки нагревательных приборов и всех расчетных участков по отдельным циркуляционным кольцам. Для каждого расчетного участка надо указывать порядковый номер, длину, тепловую нагрузку и (или) расход теплоносителя. Нумеруют участки по каждому циркуляционному кольцу по ходу движения теплоносителя.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 4.16. Пример оформления схемы системы отопления к гидравлическому расчету системы отопления

Г.ст., Ст.1, Ст.2 – главный, первый, второй стояки; Q – тепловая нагрузка на участке (или нагревательного прибора), Вт; G – расход теплоносителя на участке, кг/час; l – длина участка, м

Из гидравлики известно, что при движении реальной жидкости по трубам всегда имеют место потери давления на преодоление сопротивления двух видов: сопротивления трения – Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. и местных сопротивлений – ΔРм с. К местным сопротивлениям относятся тройники, крестовины, отводы, вентили, краны, отопительные приборы, теплообменники и т.д.

Потери давления, Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , на преодоление трения на участке трубопровода с постоянным расходом движущейся среды (воды, пара) и неизменным диаметром определяют по формуле

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , Па, (4.33)

где λ – коэффициент гидравлического трения (безразмерная величина); d – диаметр трубопровода, м; W – скорость движения воды в трубопроводе, м/с; ρ – плотность движущейся среды, кг/м3; R – удельные потери давления на трение, Па/м; l – длина участка трубопровода, м.

Потери давления, Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , на преодоление местных сопротивлений

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , Па, (4.34)

где Σζ – сумма коэффициентов местных сопротивлений (к.м.с.) на данном участке трубопровода, определяют по таблицам из справочной литературы, величина безразмерная; Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – динамическое давление воды на данном участке трубопровода, Па.

Суммарные потери давления, возникающие при движении воды в трубопроводе циркуляционного кольца, должны быть меньше расчетно-циркуляционного давления, устанавливаемого для данной системы. Под расчетным циркуляционным давлением понимается давление, необходимое для поддержания принятого гидравлического режима системы отопления. Это то давление, которое может быть израсходовано в расчетных условиях на преодоление гидравлических сопротивлений в системе.

При расчете главного циркуляционного кольца (наиболее неблагоприятного в гидравлическом отношении циркуляционного контура) рекомендуется предусматривать запас давления на неучтенные сопротивления, но не более 10% расчетного давления:

Σ(R·l Z)г.ц.к. = 0,9·ΔPр , Па. (4.35)

Расчет начинают с основного циркуляционного кольца системы, то есть с того кольца, которое наиболее протяженное и с большими тепловыми нагрузками. В тупиковых схемах однотрубных систем за основное циркуляционное кольцо принимается кольцо, проходящее через дальний стояк, а в двухтрубных системах – кольцо, проходящее через нижний прибор дальнего стояка.

От протяженности кольца зависят потери напора ΔР, от тепловой нагрузки зависит расход воды Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. в трубах кольца.

Обычно известно так называемое располагаемое давление — Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , в некоторых случаях в зависимости от рассчитанных потерь давления ΔР подбирают насос для обеспечения циркуляции воды в системе отопления.

Гидравлический расчет трубопроводов систем водяного отопления выполняют различными методами. Наибольшее распространение получили методы расчета трубопроводов по удельным потерям и по характеристикам сопротивления.

Расчет по удельным потерям заключается в раздельном определении потерь давления на трение и в местных сопротивлениях. При этом диаметры трубопроводов определяют при постоянных перепадах температуры воды во всех стояках и ветвях системы отопления Δtст, равных расчетному перепаду температуры воды во всей системе Δtсист.

При расчете по характеристикам сопротивления устанавливают распределение потоков воды в циркуляционных кольцах системы и получают переменные (неравные) перепады температуры воды в стояках и ветвях.

Расчет по линейным потерям давления

Расчет сети заключается в выборе диаметров труб на каждом участке. При этом ориентируются на величину потерь давления, определяемую по формуле:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , Па/м, (4.36)

где K –коэффициент, учитывающий долю местных потерь давления в системе, для систем отопления с естественной циркуляцией воды K = 0,5, для систем отопления с насосной циркуляцией воды K = 0,35; Σl – общая длина последовательных участков, составляющих расчетное циркуляционное кольцо, м.

Определяют по формуле (4.21) расход воды через каждый нагревательный прибор для обеспечения необходимой теплоотдачи

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , кг/час,

затем определяют расход воды по каждому расчетному участку циркуляционного кольца. Для каждого из участков суммируют расходы воды через все приборы, в которые поступает вода через данный участок (или удаляется в обратную сеть).

Затем подбирают диаметры труб по таблицам для гидравлического расчета систем отопления из справочной литературы, ориентируясь на среднюю величину потерь давления, рассчитанную по формуле (4.36). При выборе диаметра труб учитывают максимально допустимое значение скорости движения воды, табл. 4.9, а также минимальный расход воды в стояках с радиаторными узлами, табл. 4.10.

Таблица 4.9

Допустимая скорость движения воды Wдоп в трубах систем отопления

из условия бесшумности

Условный диаметр труб, мм Максимальная скорость
из условия бесшумности Wmax , м/с
Соответствующий
расход воды Gmax , кг/ч
0,5
0,65
0,8
1,0
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
Примечание. При отоплении производственных зданий значение Wmax можно увеличить в 2 раза.

Таблица 4.10

Минимальный расход воды при движении ее снизу—вверх в однотрубных

стояках с радиаторными узлами, имеющими смещенные замыкающие

участки (высотой 0,5 м) и краны КРП

Расчетная температура воды в стояке
tгtо , °С
Диаметр условного прохода труб, мм Минимальный расход воды
Gст , кг/ч
стояка замыкающего участка подводок
95 – 70
105 – 70
95 – 70
105 – 70
95 – 70
105 – 70

Итак, суммарные потери давления в основном расчетном кольце определяются из выражения

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , Па, (4.37)

где Zi – потери давления на преодоление местных сопротивлений, которые определяют по формуле (4.34).

Коэффициенты местных сопротивлений ζi определяют по справочной литературе.

Результаты расчета заносятся в таблицу 4.11.

Таблица 4.11

Таблица гидравлического расчета

Данные по схеме системыПринято Разница
Rl Z, Па
Уча-стокQ,
Вт
G, кг/часl,
м
Dу , ммW, м/сR, Па/мRl, Па ΣzZ,
Па
Rl Z, Па
                       
                       

В таблице 4.11 Q – тепловая нагрузка на участке; G – расход теплоносителя на участке; l – длина участка; Dу – условный диаметр трубопровода; W – скорость воды в трубопроводе; R – потери давления на преодоление сил трения на 1 м трубопровода; Rl – потери давления на преодоление сил трения на участке; Σz – сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке; Z – потери давления на преодоление местных сопротивлений; (Rl Z) – потери давления на участке; в столбце 12 указывается разность потерь давления между сравниваемыми циркуляционными кольцами.

В таблицу после расчета основного кольца заносят результаты расчета потерь давления в параллельных участках. Эти потери должны равняться потерям давления в основном кольце. Невязка может составлять не более 10%. Если она больше, то изменяют диаметры труб и расчет корректируется.

В результате расчета потери давления в основном циркуляционном кольце должны быть меньше располагаемого давления ΔРр примерно на 10%. В случае проведения гидравлического расчета для подбора насоса последний следует подбирать на создаваемое давление, большее примерно на 10% потерь в главном циркуляционном кольце.

Расчет по характеристикам сопротивления

Применяют для расчета систем с кранами повышенного сопротивления (для многоэтажных зданий). В результате расчета определяют потокораспределение в системе между ветвями, стояками и приборами при скорости воды более 0,8 м/с с отклонениями от действительного до 5% при скорости не ниже 0,3 м/с.

Для наиболее распространенных вертикальных однотрубных систем диаметры труб определяют, исходя из расчетного циркуляционного давления, что важно для многоэтажных зданий.

Расчет начинают с последнего стояка (тупиковая система), задаваясь расходом воды в нём, соответствующим перепадом температур в стояке Δtc (например 95—70°С, 105—70°С).

Порядок расчета следующий:

а) определяют по формуле (4.21) расход воды (G, кг/час) через каждый нагревательный прибор для обеспечения необходимой теплоотдачи(Q, Вт), затем определяют ориентировочный расход воды (Gор, кг/час) по каждому расчетному участку циркуляционного кольца и по формуле (4.36) среднюю величину потерь давления (Rср, Па/м) в системе;

б) рассчитывают для каждого участка удельную характеристику сопротивления по формуле

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , (4.38)

где Gор – ориентировочный расход воды на участке, кг/ч;

в) определяют диаметр стояка, сопоставляя полученные значения Sуд с величинами Sуд для стандартных диаметров труб по табл. 4.12.

Таблица 4.12

Динамические характеристики труб насосных систем отопления

ГОСТ Диаметр трубы, мм Удельное динамическое давление
A·104,
Па/(кг/ч)2
Приведенный коэффициент гидравлического трения (среднее значение)
λ/dв , м -1
Расход воды при скорости 1 м/с
G/W,
кг/ч
м/с
Удельная характеристика сопротивления
Sуд·104,
Па/(кг/ч)2
условного прохода
Dу
внутренний
dв
3262-75*
обыкновенные
12,6
15,7
21,2
27,1
35,9
26,5
10,60
3,19
1,23
0,39
0,23
0,082
3,6
2,7
1,8
1,4
1,0
0,80
0,55
95,40
28,62
5,74
1,72
0,39
0,18
0,045

С целью обеспечения тепловой устойчивости системы принимают для стояков – ближайший меньший диаметр, для магистралей – ближайший больший диаметр. При этом учитывают допустимые значения скорости воды в трубопроводах (табл. 4.9);

г) определяют характеристики сопротивления участков стояка с учетом их длины и коэффициентов местных сопротивлений по формуле

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , Па/(кг/ч)2, (4.39)

где А – удельное динамическое давление на участке, Па/(кг/ч)2 ; Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – приведенный коэффициент гидравлического трения, м -1, принимаемые по табл. 4.12;

д) определяется характеристика сопротивления стояка (см. участки на рис. 4.16)

Sст.1 = S3 S4 S5 S6 S7 ; (4.40)

е) определяют проводимость стояка по формуле

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , кг/ч·Па0,5, (4.41)

или по шкале, рис. 4.17;

ж) определяют сопротивление стояка по G ст.1 и σст.1:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , Па ; (4.42)

и) определяют сопротивление параллельных участков. Допустима невязка между потерями давления на параллельных участках ≤ 10%.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 4.17. Шкала соотношения характеристики гидравлического сопротивления S, Па/(кг/ч)2, и проводимости σ, кг/ч·Па0,5, труб (значения даны увеличенными в 104 раз)

§

Если при кипении воды давление остается неизменным, температура воды будет постоянной. Тепло, подводимое к воде, расходуется на ее испарение (скрытая теплота парообразования).

Водяной пар, который находится в термодинамическом равновесии с водой, называется сухим насыщенным паром, а смесь сухого насыщенного пара с капельками воды во взвешенном состоянии – влажным насыщенным паром.

Энтальпия i” сухого насыщенного пара

i” = ir , кДж/кг, (4.42)

где i‘ – энтальпия воды при температуре кипения (теплота, затрачиваемая на подогрев жидкости до температуры кипения), кДж/кг; r – скрытая теплота парообразования, кДж/кг.

При конденсации пара скрытая теплота парообразования выделяется. Температура конденсата в момент его образования равна температуре пара. Данные о температуре, плотности и энтальпии сухого насыщенного пара в зависимости от давления приведены в таблицах в справочной литературе.

В системах парового отопления применяется сухой насыщенный пар и используется свойство его при конденсации выделять скрытую теплоту парообразования. Пар из котлов по паропроводам поступает в нагревательные приборы, установленные в помещениях. В нагревательных приборах пар конденсируется, и тепло через стенки приборов передается в помещения. Конденсат отводится из приборов по трубопроводам в сборные конденсатные баки, откуда насосами перекачивается в котлы, а в отдельных случаях возвращается сразу в котлы самотеком).

Классификация систем парового отопления

Системы парового отопления в зависимости от абсолютного давления пара подразделяют на:

а) вакуум-паровые – при абсолютном давлении пара менее 0,1 МПа;

б) низкого давления – при давлении пара 0,1—0,12 МПа;

в) низкого (повышенного) давления – при давлении пара 0,12—0,17 МПа;

г) высокого давления – при давлении пара 0,17—0,27 МПа.

Предельное абсолютное давление 0,27 МПа указано применительно к местным отопительным приборам. Для калориферов, пароводяных подогревателей и другого теплоиспользующего оборудования внутренних санитарно-технических систем максимальное давление пара ограничивается заводскими паспортными данными на оборудование.

Системы низкого и высокого давления, в свою очередь, подразделяют:

1) по связи с атмосферой – на открытые, сообщающиеся с атмосферой, и закрытые, не сообщающиеся с атмосферой;

2) по способу возврата конденсата в котел – на замкнутые с непосредственным возвратом конденсата в котел и разомкнутые с возвратом конденсата в конденсатный бак и последующей перекачкой его из бака в котел;

3) по схеме расположения трубопроводов – на двухтрубные и однотрубные (те и другие могут быть с верхней, нижней и смешанной разводкой, с сухим и мокрым конденсатопроводом).

Сухим называют конденсатопровод, сечение которого при работе системы не полностью заполнено конденсатом, а при перерывах в работе системы свободно от воды. Мокрым называют конденсатопровод, всегда полностью заполненный водой.

Конденсатопровод может быть напорным, если конденсат перемещается при помощи насосов или избыточного давления пара, и самотечным, если конденсат перемещается самотеком. Уклон магистральных паропроводов по направлению движения пара принимают не менее 0,002, против движения – не менее 0,006; для конденсатопроводов – не менее 0,002. Уклон ответвлений к отопительным приборам должен составлять 10 мм на всю длину подводки.

Устройство систем парового отопления
низкого давления

Системы парового отопления низкого давления устраивают по открытой схеме. На рис. 4.18 приведена схема системы парового отопления низкого давления с верхней разводкой, двухтрубной, тупиковой, замкнутой, с сухим конденсатопроводом.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 4.18. Схема системы парового отопления низкого давления

с верхней разводкой, непосредственным возвратом

конденсата в котел, сухим конденсатопроводом

Перед пуском системы открывают вентиль 11 на водопроводной линии, и вода под давлением поступает в систему и заполняет ее до уровня I – I в паросборнике. Обратный клапан 12 предотвращает движение воды в обратном направлении (в водопроводную сеть). Вентиль закрывают 11, открывают вентиль 13 и начинают топить котел. Температура воды в котле поднимается, вода закипает. Пар из котла по главному стояку 1 поступает в магистральные паропроводы 2, паровые стояки 3 и через ответвления 4 в нагревательные приборы 5, где конденсируется. Конденсат по ответвлениям 6 из приборов поступает в конденсатный магистральный трубопровод 7 и из него в котел. Давление пара в котле уравновешивается со стороны конденсатной линии столбом воды h (при избыточном давлении пара в котле 0,01 МПа высота h = 1 м).

Воздух тяжелее пара, и поэтому он удаляется через конденсатную линию и воздушную трубу 10.

Точка присоединения воздушной трубы к конденсатному трубопроводу должна быть выше уровня воды в общем конденсатном стояке на 200—250 мм.

Перед нагревательными приборами для регулирования количества пара, поступающего в приборы, устанавливают вентили 8. Чтобы при регулировании системы убедиться, что пар не поступает из приборов в конденсатопровод, а полностью в них конденсируется, на ответвлениях от приборов рекомендуется устанавливать тройники 9 с пробкой.

В системах высокого давления, где используется пар высокого давления, дополнительно устанавливаются конденсатоотводчики (термические муфтовые и поплавковые муфтовые), поскольку пар не всегда успевает полностью сконденсироваться в нагревательных приборах.

Применение арматуры

В системах парового отопления предусматриваю следующую запорно-регулировочную (паровую) арматуру.

У местных нагревательных приборов (теплообменников) устанавливают:

а) в системах отопления высокого давления – вентиль на паровой подводке и термодинамический или термостатический конденсатоотводчик на конденсатной подводке;

б) в системах отопления низкого давления – вентиль на паровой подводке и тройник с пробкой на конденсатной подводке;

На вводах трубопроводов в здание и отдельных ветвях системы отопления устанавливают паровые вентили для полного или частичного ее выключения.

В горизонтальных однотрубных проточных системах отопления устанавливают вентили в начале и конце этажных веток.

На стояках, расположенных на лестничных клетках, вентили рекомендуется устанавливать независимо от количества этажей (в закрытых и открытых системах отопления).

Гидравлический расчет систем парового отопления низкого давления

Расчет паропроводов. Методика расчета паропроводов систем парового отопления низкого давления в основном аналогична методике расчета трубопроводов систем водяного отопления. Расчет диаметров паропровода ведется отдельно от расчета диаметров конденсатопровода. Избыточное давление пара в начале паровой магистрали (при выходе из котла) Р, МПа, принимают в зависимости от протяженности паропроводов l, м, см. табл. 4.13:

Таблица 4.13

Избыточное давление пара при выходе из котла

Протяженность паропровода, l , м < 100 100—200 200—300
Избыточное давление пара, Р, МПа 0,005—0,01 0,01—0,02 0,02—0,03

Паропроводы можно рассчитывать по удельным потерям давления на трение, пользуясь расчетными таблицами трубопроводов систем парового отопления из справочной литературы (Справочник проектировщика), аналогичными таблицам для расчета трубопроводов систем водяного отопления. Таблицы составлены для среднего значения плотности пара, поскольку его плотность при низких давлениях изменяется в незначительных пределах.

Расчет начинают с ветви паропровода наиболее неблагоприятно расположенного прибора, каким является прибор, наиболее удаленный от котла.

На преодоление сопротивлений трения и местных сопротивлений расходуется разность давлений пара при выходе из котла и перед нагревательным прибором.

Избыточное давление пара перед вентилем нагревательного прибора принимают от 0,0015 до 0,002 МПа.

При предварительном расчете паропроводов принимают, что на преодоление сопротивлений трения расходуется 65% разности давления пара при выходе из котла и перед нагревательным прибором. Затем находят ориентировочные удельные потери давления на трение Rор, Па/м,

По расчетным таблицам, согласно значениям Rор и тепловых нагрузок Q на расчетных участках, определяют их диаметры и соответствующие фактические значения R, Па/м, и W, м/с. Далее находят потери давления на преодоление сопротивлений трения Rl на участках и для всей расчетной ветви паропровода, Затем определяют сумму коэффициентов местных сопротивлений на отдельных участках и потери Z на преодоление местных сопротивлений. После этого находят величину потерь давления Σ(Rl Z) для всей расчетной ветви паропровода.

Определив Σ(Rl Z) в расчетной ветви, сравнивают полученную величину с располагаемым давлением в системе. Запас в располагаемом давлении допускаемся принимать в размере до 10% для преодоления возможных сопротивлений, не учтенных расчетом паропроводов. После определения диаметров ветви паропровода наиболее неблагоприятно расположенного прибора переходят к определению диаметров ветвей паропровода других нагревательных приборов. Расчет должен быть произведен так, чтобы потери давления во взаимосвязанных частях систем не отличались между собой более чем на 25%.

При выборе диаметров трубопроводов в системах парового отопления низкого давления во избежание возникновения шума следует ограничивать скорости движения пара: при попутном движении пара и конденсата — не более 30 м/с, при встречном движении их — не более 20 м/с.

Расчет конденсатопроводов.Диаметры конденсатопроводов подбирают по таблицам из справочной литературы (Справочник проектировщика) в зависимости от тепловых нагрузок участков, характера конденсатопровода (сухой или мокрый) и длины его.

Определение объема конденсатного бака и подбор насоса для перекачки конденсата. Объем конденсатного бака в системах парового отопления низкого давления с разомкнутой схемой возврата конденсата принимают равным одночасовому расходу V конденсата, если для перекачки его используется центробежный насос, одночасовая подача насоса:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м3/ч, (4.44)

где Q – тепловая мощность системы отопления, кДж/ч; r – скрытая теплота парообразования, кДж/кг; ρ – плотность конденсата, кг/м3.

Для перекачки конденсата из конденсатного бака в паровые котлы низкого давления устанавливают один насос с подачей, равной двухчасовому расходу конденсата. Подача насоса, м3/ч:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , (4.45)

где Q – тепловая мощность системы отопления, кДж/ч; r – скрытая теплота парообразования, кДж/кг; ρ – плотность конденсата, кг/м3.

Устанавливать насос следует так, чтобы его ось была на 400—500 мм ниже дна конденсатного бака. Это требуется для обеспечения поступления конденсата в насос самотеком. В противном случае при создании разрежения во всасывающем трубопроводе может произойти вскипание горячего конденсата, и нормальная работа насоса нарушится.

Расчетное давление насоса Pн должно быть равно:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , Па, (4.46)

где Рк – давление пара в котле, Па; Рс = hgρ – давление столба воды высотой h от максимального уровня стояния воды в котле до оси насоса, Па; g – ускорение свободного падения, м/с2; ρ – плотность воды, кг/м3; Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – потери давления в питательном трубопроводе, Па (от конденсатного бака до котла); 10 000 – свободное давление на излив воды в котел, Па.

Мощность электродвигателя к насосу определяют по формуле:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , кВт, (4.47)

где V – объем воды, перемещаемой насосом, м3/ч; Р – давление, создаваемое насосом, Па; ηн – коэффициент полезного действия (КПД) насоса; ηп – КПД передачи (для клиноременной передачи КПД принимают равным 0,96).

При установке насоса на одном валу с электродвигателем установочная мощность электродвигателя определяется по формуле:

Nу = K1 · N , кВт, (4.48)

где K1 – коэффициент запаса, принимаемый в зависимости от мощности N электродвигателя, табл. 4.14.

Таблица 4.14

Значения коэффициента запаса K1

N, кВт < 0,5 0,5 – 1 1,01 – 2 2,01 – 5 >5
K1 1,5 1,3 1,2 1,15 1,1

Особенности гидравлического расчета систем парового отопления высокого давления

При движении пара в паропроводах систем парового отопления высокого давления от начальной точки (от ввода или от котла) к месту потребления значительно изменяется его давление, следовательно, его плотность. В связи с этим при расчете паропровода нельзя принимать среднюю плотность пара по всей его длине, как при расчете паропровода в системах низкого давления, поэтому для каждого участка паропровода следует принимать значение плотности, соответствующее среднему давлению пара на участке. При расчете паропроводов можно пользоваться таблицами или номограммами. Они отличаются от таблиц и номограмм для систем парового отопления низкого давления тем, что в них удельные потери давления Rусл, Па/м, и скорость движения Wусл, м/с, пара при различных диаметрах труб и расходах пара приведены к значению плотности ρусл = 1 кг/м3. Чтобы найти действительные значения удельных потерь давления R и скорости движения W пара, найденные по таблицам или номограммам значения Rусл и Wусл для каждого участка, приводят к фактической плотности ρфакт пара, соответствующей давлению пара для каждого участка системы:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , Па/м; (4.49)

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м/с. (4.50)

Расчет ведут методом приведенных длин, т. е. местные сопротивления при расчете паропроводов высокого давления заменяют эквивалентными длинами.

Длина трубопровода, на которой потери на трение равны потерям в местном сопротивлении при коэффициенте местного сопротивления, равном 1, называется эквивалентной длиной, lэкв. При действительной длине расчетного участка l, м, общие потери давления ΔР, Па, составят:

ΔР = (l lэкв · Σz), (4.51)

где R – фактические удельные потери давления на трение, Па/м; lэкв – значение эквивалентной длины, м, отвечающее диаметру участка; Σz – сумма коэффициентов местных сопротивлений участка. Примечание: в некоторых справочниках приведены таблицы для lэкв, сразу учитывающие Σz.

Скорости движения пара в системах отопления высокого давления ограничены из условия бесшумности их работы при попутном движении пара и конденсата 80 м/с, при встречном движении 60 м/с.

При расчете диаметров самотечных конденсатопроводов систем парового отопления высокого давления располагаемое давление ΔРр определяется по формуле

ΔРр = ρ·g·h·η , Па, (4.52)

где ρ – плотность конденсата, кг/м3; h – разность уровней в конце и начале конденсатной магистрали, м; η – коэффициент, учитывающий наличие в конденсатном трубопроводе эмульсии (примеси воздуха и пара); для конденсатопроводов систем отопления зданий η = 0,65, для конденсатопроводов наружных сетей η =0,75.

После определения располагаемого давления расчет ведут аналогично расчету трубопровода систем водяного отопления с применением тех же таблиц.

Диаметры напорных конденсатопроводов определяют исходя из давления, предусмотренного для перемещения конденсата, по таблицам из справочной литературы (Справочник проектировщика).

§

При панельно-лучистом отоплении средняя температура поверхностей в обслуживаемом помещении (включая температуру поверхности нагревательных приборов) выше, чем температура воздуха.

Панельно-лучистое отопление осуществляется с помощью встроенных, пристроенных или подвесных излучающих панелей. Это бетонные плиты, в массиве которых заделаны нагревательные элементы, как правило, металлические трубы. Можно также использовать полиэтиленовые трубы (из полиэтилена повышенной термопрочности), трубы из других материалов, каналы в панелях перекрытий и т.п. Бетонные отопительные панели часто совмещают с бетонными ограждающими конструкциями зданий из трехслойных плит.

Совмещение нагревательных элементов с ограждающими конструкциями повышает индустриальную готовность систем панельно-лучистого отопления с бетонными панелями, снижает металлоемкость, стоимость и трудовые затраты на их монтаж, обеспечивает повышенные санитарно-гигиенические показатели систем. Выбор способа обогрева помещений и схемы отопления с бетонными панелями зависит от конструктивно-планировочных решений зданий и технологии изготовления их элементов.

Недостаткам систем панельного отопления с нагревательными элементами в конструкциях – большая теплоемкость, затрудняющая индивидуальное регулирование теплоотдачи панелей, а также сложность ремонта и замены отдельных элементов системы.

В качестве теплоносителя при панельном отоплении, как правило, используют нагретую воду; можно использовать нагретый воздух в случае применения в качестве теплоотдающих плит перекрытий с пустотами. Водяные системы панельного отопления присоединяют к источникам теплоснабжения с умягченной и деаэрированной водой, что необходимо для уменьшения внутренней коррозии труб и обеспечения длительного срока эксплуатации. Системы отопления с бетонными панелями, как правило, применяют в жилых и общественных зданиях, в промышленных зданиях — только в случае повышенных требований к чистоте воздуха в помещениях.

Подвесные излучающие панели состоят из греющих труб, экрана и тепловой изоляции. Экран крепится к трубам прижимным или сварным способом. Системы лучистого отопления с подвесными панелями обеспечивают равномерное распределение температуры воздуха в помещении, небольшую его подвижность, сокращающую перенос пыли и других вредностей. Система бесшумна в работе, не занимает полезной площади в рабочей или обслуживаемой зоне помещений, имеет срок службы более 15 лет.

Расход теплоты в системах лучистого отопления с подвесными излучающими панелями в среднем меньше, чем в других системах за счет равномерного распределения и снижения температуры воздуха в помещении на 2—3°С без ухудшения теплового состояния человека. Экономия теплоты достигает 20%.

К недостаткам систем следует отнести повышенную по сравнению с воздушным отоплением металлоемкость (до 2,5 раза), возможность ухудшения естественного освещения помещений с верхним светом вследствие затенения световых проемов панелями, невозможность обеспечения одинаковых санитарно-гигиенических условий на рабочих местах, расположенных на разных уровнях либо затененных конструкциями или оборудованием.

Про анемометры:  ✅ Что измеряет анемометр -

В качестве теплоносителя при отоплении подвесными излучающими панелями, как правило, используется вода с температурой до 150°С; можно использовать также пар, нагретый воздух или продукты сгорания.

Системы отопления с подвесными излучающими панелями, как правило, целесообразно применять в производственных помещениях высотой до 30 м и в помещениях общественных зданий (спортивные залы, выставочные павильоны) как вновь строящихся, так и реконструируемых.

В зависимости от конструктивных особенностей и способа установки различают бетонные панели следующих типов (рис. 4.19): стеновые (подоконные и плинтусные), потолочные, напольные. В многоэтажных зданиях панели, размещаемые в междуэтажных перекрытиях, являются потолочно-напольными.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 4.19. Типы бетонных отопительных панелей:

1 – подоконная; 2 – стеновая; 3 – потолочно-напольная; 4 – плинтусная

Нагревательные элементы в бетонных отопительных панелях могут быть выполнены в виде змеевика или регистра. Змеевики обладают высоким гидравлическим сопротивлением и применяются в том случае, если имеется достаточное располагаемое давление. Для уменьшения сопротивления применяют змеевики с параллельными участками. При горизонтальной укладке змеевика скорость теплоносителя должна быть не менее 0,25 м/с, чтобы, исключить возможность образования воздушных пробок.

§

Воздушное отопление рекомендуется применять в производственных, общественных и административно-бытовых помещениях при рециркуляции воздуха или совмещении с системами общеобменной приточной вентиляции и кондиционирования воздуха. В помещениях категорий А и Б следует проектировать воздушное отопление без рециркуляции.

В качестве теплоносителя в системах воздушного отопления применяют нагретый воздух. Воздух, подогретый до температуры, более высокой, чем температура помещений, поступая в них и охлаждаясь, отдает помещениям необходимое для возмещения теплопотерь количество тепла.

Системы воздушного отопления могут обеспечить в помещениях поддержание постоянной равномерной температуры в период отопительного сезона в пределах санитарно-гигиенических требований.

При повышении наружной температуры теплопотери через ограждающие конструкции уменьшаются и соответственно уменьшают количество тепла с поступающим в помещение воздухом, понижая его температуру.

Системы воздушного отопления обеспечивают быстрый нагрев помещений. В летнее время системы воздушного отопления с механическим побуждением могут быть использованы для охлаждения помещений при пропуске через воздухонагреватель того или иного хладагента.

Системы воздушного отопления подразделяют:

1) по виду первичного теплоносителя, согревающего воздух, – на паровоздушные, водовоздушные и т. д.;

2) по способу подачи воздуха – на центральные (рис. 4.20) с подачей воздуха из общего центра и местные (рис. 4.21) с подачей воздуха местными отопительными агрегатами;

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 4.20 . Принципиальные схемы центральных систем воздушного
отопления

а – рециркуляционной; б – с частичной рециркуляцией; в – прямоточной;

1 – воздухонагреватель; 2 – канал нагретого воздуха; 3 – канал внутреннего воздуха;
4 – канал наружного воздуха; 5 – канал вытяжной вентиляции; 6 – воздухораспределитель (tпр , tв ,tн – температура воздуха, подаваемого системой отопления, внутреннего и наружного; t1 , t2 – температура первичного теплоносителя в подающем и обратном теплопроводах)

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 4.21. Принципиальные схемы местных систем воздушного отопления

а – рециркуляционной с механическим побуждением; б – рециркуляционной с естественной циркуляцией; в – с частичной рециркуляцией: г – прямоточной;

1 – воздухонагреватель; 2 – канал горячего воздуха; 3 – канал вытяжной вентиляции

(tпр , tв , tн – температура воздуха, подаваемого системой отопления, внутреннего и наружного; t1 , t2;- температура первичного теплоносителя в подающем и обратном теплопроводах)

3) по характеру перемещения нагретого воздуха – на системы с естественной циркуляцией (перемещение воздуха вследствие разности плотностей холодного и нагретого воздуха) и системы с механическим побуждением (перемещение воздуха при помощи вентилятора);

4) по качеству подаваемого воздуха – на рециркуляционные (рис. 4.20а, 4.21а и 4.21б) с перемещением одного и того же внутреннего воздуха, с частичной рециркуляцией (рис. 4.20б и 4.21в) и прямоточные (рис. 4.20в и 4.21г). При применении систем воздушного отопления с частичной рециркуляцией и прямоточных наряду с отоплением осуществляется и приточная вентиляция.

Недостатки систем воздушного отопления – низкая относительная влажность воздуха, поступающего в помещение, если он не увлажняется; возможность возникновения токов воздуха, беспокоящих людей, находящихся в помещении; затруднения, связанные с увязкой воздуховодов значительных размеров со строительными конструкциями здания.

Центральные системы воздушного отопления с естественной циркуляцией применяют при радиусе действия не более 8 м, с механическим побуждением – при радиусе действия более 8 м.

Местные системы с агрегатами большой тепловой мощности и сосредоточенной подачей воздуха применяют для отопления помещений категорий В, Г и Д.

Воздух подают в помещение горизонтальными компактными (рис. 4.22) или веерными (рис. 4.23) струями, обладающими большими скоростями (6—12 м/с). Выпускать воздух рекомендуется над уровнем пола помещения на высоте от 3,5 до 6 м при высоте помещения до 8 м и от 5 до 7 м при высоте помещения более 8 м.

Рис. 4.22. Система воздушного отопления с параллельными струями

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 4.23. Система воздушного отопления с веерными струями

При выборе места выпуска воздуха следует предусматривать, чтобы приточные струи на своем пути не встречали препятствий в виде массивных строительных конструкций и оборудования. Вследствие интенсивного перемешивания воздуха воздушными струями температура в помещении выравнивается как по площади, так и по высоте. В связи с этим теплопотери в его верхней зоне уменьшаются, в результате уменьшается расход топлива. Применение укрупненных агрегатов уменьшает первоначальные затраты на устройство систем отопления, и эксплуатация систем несколько упрощается.

Агрегаты небольшой тепловой мощности с децентрализованной подачей воздуха применяют для помещений с перегородками высотой более 2 м или с оборудованием, мешающим сосредоточенному выпуску воздуха (рис. 4.24).

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 4.24. Местная система воздушного отопления с агрегатами,

установленными у наружной стены (план)

Системы воздушного отопления с полной рециркуляцией могут быть применены в помещениях с выделением вредных веществ 3 и 4 классов опасности, а также веществ 1 и 2 классов опасности, если эти вещества не являются определяющими при расчете расхода приточного воздуха (например, при избытках явного тепла или влаги). Системы воздушного отопления с частичной рециркуляцией (совмещенно с приточной вентиляцией) – в помещениях, когда количество приточного воздуха для компенсации теплопотерь превышает количество воздуха, необходимого для компенсации воздуха, удаляемого местными отсосами. Рециркуляцию при воздушном отоплении, совмещенном с вентиляцией, допускается предусматривать, если отсутствуют выделения вредных веществ, возгоняющихся при соприкосновении с нагретыми поверхностями технологического оборудования и воздухонагревателями воздушного отопления. Если рециркуляция воздуха недопустима, следует применять прямоточные системы воздушного отопления, совмещенные с приточной вентиляцией. Эти системы могут быть применены для жилых зданий и в производственных помещениях, в воздухе которых имеются болезнетворные микроорганизмы, ядовитые вещества, неприятные запахи производства и др.

Расчет систем воздушного отопления

При расчете систем воздушного отопления необходимо определить количество подаваемого воздуха, температуру и скорость выпуска воздуха из воздухораспределителей, тепловую мощность установки, а затем подобрать оборудование. В системах с сосредоточенной подачей температура и скорость выпуска воздуха из воздухораспределителей определяются расчетом так, чтобы в рабочей зоне были обеспечены нормируемые метеорологические условия – температура и скорость движения воздуха.

Температура воздуха при выходе из воздухораспределителей принимают не менее чем на 20% ниже температуры самовоспламенения газов, паров, аэрозолей и пыли, выделяющихся в помещении. При этом предельная температура нагрева воздуха не должна превышать 70°С, так как дальнейшее повышение температуры вызывает пригорание органической пыли. В системах с децентрализованной подачей воздуха в обслуживаемую или рабочую зону не требуется специальных расчетов, связанных с воздухораспределением; при этом температура воздуха, выходящего из воздухораспределителя, принимается не более 45° С.

Расход воздуха для системы воздушного отопления, определяется по формуле

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м3/ч, (4.53)

где Q – тепловой поток для отопления помещения, Вт; c – теплоемкость воздуха, равная 1,2 кДж/(м3·°С); tг – температура подогретого воздуха, °С, подаваемого системой воздушного отопления; tв – температура воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне помещения, °С.

Температура подогретого воздуха, подаваемого в помещение, определяется по формуле

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , °С, . (4.54)

Если количество воздуха для отопления оказывается равным или бóльшим требуемого для вентиляции (LотLвент), то сохраняется количество и температура отопительного воздуха, а систему устраивают прямоточной или с частичной рециркуляцией.

Если количество воздуха для отопления будет меньше требуемого для вентиляции (Lот < Lвент), принимают количество воздуха для вентиляции, систему устраивают прямоточной, а температуру подаваемого воздуха определяют по формуле (4.54), в которой Lот заменяют на Lвент.

После уточнения воздухообмена определяют расход тепла на нагревание воздуха:

при системах воздушного отопления, работающих на полной рециркуляции:

Q1 = 3,6·c·Lр·(tгtв) , Вт; (4.55)

при прямоточной схеме:

Q2 = 3,6·c·Lн·(tгtн) , Вт; (4.56)

при системах, работающих с частичной рециркуляцией:

Q3 = 3,6·c·[Lр·(tгtв) Lн·(tгtн)] , Вт, (4.57)

где Lр и Lн – количество рециркуляционного и наружного воздуха, м3/ч; tн – температура наружного воздуха, °С.

В качестве рециркуляционных воздухонагревателей используют выпускаемые промышленностью агрегаты и установки воздушно-отопительные. Для нагрева в них воздуха используется вода или пар, а также электрическая энергия.

Расчет необходимого количества воздуха для вентиляции, Lвент, воздуховодов, подбор калориферов и вентиляторов изложен далее в главе 5 «Производственная вентиляция».

Газовое отопление

По сравнению с другими видами топлива газ обладает рядом преимуществ, основными из которых являются:

– высокая теплотворность;

– минимальный химический недожог и малый избыток воздуха;

– отсутствие золы и шлака при сгорании газа;

– простая подача газа к мелким разбросанным установкам;

– благоприятные условия для автоматизации горения газа;

– малая трудоемкость обслуживания газоиспользующих агрегатов.

Газ, как топливо, обладает следующими недостатками:

– наличие окиси углерода в продуктах сгорания ухудшают санитарные условия в здании;

– образование взрывоопасных концентраций при утечках природного или искусственного газа в помещениях;

– пожарная опасность газовых отопительных приборов из-за наличия открытого огня.

Отмеченные недостатки устраняются созданием рациональных конструкций специальных газовых отопительных приборов, оснащенных автоматикой безопасности.

Теплопередача от газовых отопительных приборов в окружающую среду осуществляется как излучением, так и конвекцией. У отдельных типов газовых приборов преобладает тот или другой способ теплообмена, поэтому газовые отопительные приборы часто различают по доминирующему способу теплопередачи.

У газовых приборов конвективного типа тепло передается в помещение при нагревании воздуха, циркулирующего вдоль теплоотдающих поверхностей с высокой температурой, достигающей в нижней их части 450° С.

У газовых приборов с комбинированным теплообменником нижняя часть является теплоизлучающей поверхностью, а верхняя – конвективной. Излучающая поверхность выполняется в виде металлического рефлектора, который отражает лучистый поток светящегося пламени, или в виде косвенных поверхностей нагрева, представляющих собой ряд огнеупорных пластин.

Для отопления общественных, сельскохозяйственных и производственных зданий можно использовать горелки инфракрасного излучения. У этих горелок газовоздушная смесь с коэффициентом избытка воздуха
1,05—1,1 приготовляется в инжекторах и сгорает непосредственно вблизи наружной поверхности насадок – керамических плиток. Керамические плитки изготовляют из огнеупорной легковесной массы. В каждой небольшой плитке размещается множество цилиндрических каналов диаметром 1,5 мм, суммарное живое сечение которых составляет 40% площади плитки. Излучающая поверхность горелки состоит из определенного числа стандартных насадок – плиток. Горелка, рис. 4.25, состоит из двух восьмиплиточных блоков, работает на газе низкого давления.

Каждый блок горелки состоит из трех смесителей, размещенных внутри распределительной коробки 3. Газ, выходя из сопел 5, эжектирует воздух из окружающей среды и смешивается с ним в инжекторах 4. Для повышения статического давления и лучшего смесеобразования инжектор имеет диффузор. Инжекторы 4 располагают в корпусе таким образом, что динамическое давление на выходе из диффузоров не используется, вследствие чего равномерно распределяется газовоздушная смесь по излучающей панели и повышается устойчивость горения газа в каналах внутри плиток.

Продукты сгорания газа должны полностью удаляться непосредственно от газовых горелок в атмосферу (наружу).

Помещения, в которых установлены газовые отопительные приборы, в том числе и горелки инфракрасного излучения, должны быть оснащены системой контроля воздуха по содержанию в нем окиси углерода и метана.

При использовании для отопления помещений горелок инфракрасного излучения следует обеспечивать гигиенические требования к параметрам микроклимата на рабочих местах, см. табл. 4.15.

Таблица 4.15

Допустимые параметры микроклимата производственных помещений,
оборудованных системами лучистого обогрева

Температура воздуха, t, С Интенсивность теплового
облучения,
I1, Вт/м2
Интенсивность теплового
облучения,
I2, Вт/м2
Относительная влажность
воздуха,
j, %
Скорость
движения
воздуха,
V, м/с
60* 15—75 не более 0,4
15—75 не более 0,4
15—75 не более 0,4
15—75 не более 0,4
15—75 не более 0,4
15—75 не более 0,4
* – При I > 60 следует использовать головной убор.
I1 – Интенсивность теплового облучения теменной части головы на уровне 1,7 м от пола при работе стоя и 1 ,5 м – при работе сидя.
I2 – Интенсивность теплового облучения туловища на уровне 1,5 м от пола при работе стоя и 1 м – при работе сидя.

§

Электрическое отопление имеет следующие преимущества в сравнении с другими системами отопления:

а) отсутствие продуктов сгорания и загрязнения окружающей среды;

б) высокий коэффициент полезного действия;

в) простота и короткие сроки монтажа электропроводки и нагревательных устройств;

г) меньшие капитальные затраты;

д) компактность нагревательных устройств;

е) гибкость регулирования и простота автоматизации.

К числу недостатков электрического отопления следует отнести:

а) низкие гигиенические показатели устройств с открытыми высокотемпературными нагревательными элементами;

б) опасность в пожарном отношении;

в) высокая отпускная стоимость электроэнергии и ее дефицитность.

Использование электроэнергии для отопления зданий допускается только при технико-экономическом обосновании и согласовании возможности отпуска энергии с энергоснабжающими организациями в установленном порядке. Электрические системы отопления рекомендуется предусматривать в районах с недефицитной электроэнергией и в местах, где отсутствуют другие источники тепловой энергии.

Системы электрического отопления подразделяются на:

а) лучисто-конвективные (с применением электрорадиаторов, электроконвекторов и электронагревательных печей, а также греющего электрокабеля, заложенного в бетонный пол);

б) воздушные (с использованием электрокалориферов);

в) лучистые (с применением инфракрасных электроизлучателей).

Электрическим системам следует отдавать предпочтение в случае эпизодического отопления помещений кратковременного использования и при необходимости обогрева локальных рабочих мест в неотапливаемых помещениях.

Применение электрических приборов отопления не допускается в помещениях:

а) детских дошкольных учреждений;

б) больниц и других медицинских стационаров (кроме психиатрических и наркологических);

в) бань, прачечных и душевых павильонов;

г) категорий А и Б;

д) категорий В с температурой на теплоотдающей поверхности более 110°С;

е) категорий Г и Д с повышенными требованиями к чистоте воздуха, с выделением горючих пылей и аэрозолей, со значительными влаговыделениями;

ж) зданий III, IIIа, IIIб, IV, IVа и V степеней огнестойкости с температурой на теплоотдающей поверхности более 110°С.

Лучисто-конвективное электроотопление

В качестве отопительных приборов промышленного производства в системах лучисто-конвективного отопления применяют маслонаполненные электрорадиаторы, электроконвекторы с открытыми нагревательными спиралями и печи электронагревательные с трубчатыми электронагревателями. Выпускаемые электрорадиаторы и электроконвекторы являются бытовыми приборами и предназначены для дополнительного обогрева жилых и служебных помещений только во время присутствия в помещении людей. Печи электронагревательные могут применяться для постоянного отопления помещений различного назначения с учетом максимальной температуры на теплоотдающей поверхности печи, указанной в паспортных данных.

Подбор электрорадиаторов, электроконвекторов и печей электронагревательных производится по теплопотерям помещения, с использованием заводских паспортных данных электронагревателей и их технических характеристик.

Лучисто-конвективные системы с использованием греющего электрического кабеля, закладываемого в бетонную подготовку пола, могут применяться в основном для обогрева пола помещений над холодными проветриваемыми подпольями зданий, возводимых в районах с расчетной температурой наружного воздуха (по параметрам Б) минус 40°С и ниже. Электрические системы обогрева полов должны иметь регулирование и защиту кабеля от перегрева, перегрузок и коротких замыканий.

В помещениях, в которых возможно увлажнение или повреждение полов, греющий кабель следует защищать заземляемой или зануляемой металлической сеткой, предотвращающей появление электрического потенциала на поверхности пола.

Электровоздушное отопление

Электровоздушное отопление является частным случаем воздушного отопления и подчиняется общим правилам проектирования этих систем.

В качестве устройств для нагрева воздуха в электровоздушных системах отопления используются электрокалориферы серии СФО-1Т-И2. Этими калориферами комплектуются также автоматизированные установки типа СФОЦ, предназначенные для применения главным образом в системах отопления и вентиляции сельскохозяйственных помещений и зданий промышленного назначения. Нагрев воздуха в калориферах осуществляется с помощью оребренных трубчатых электронагревателей, установленных внутри кожуха. Нагреваемый воздух и воздух в помещении, где устанавливается электрокалорифер, не должен содержать взрыво- и пожароопасных веществ, токопроводящей пыли, газов и паров, способных разрушать материал кожуха, нагревателей и проводов.

Электрокалориферы СФО-1Т-И2 предназначены для применения в районах с умеренным и холодным климатом. Их следует устанавливать в закрытых помещениях при температуре не ниже 1°С и не выше 35°С, при относительной влажности воздуха не более 65% (при температуре воздуха 20°С).

Электрокалориферы могут быть укомплектованы аппаратурой управления, размещаемой в шкафу управления, с помощью которой возможно поддержание заданной температуры нагреваемого воздуха или воздуха в отапливаемом помещении путем последовательного включения и отключения трех ступеней электронагревателей установочной мощностью, составляющей 33,3; 66,7 и 100% полной.

Инфракрасное электроотопление

Системы лучистого отопления с применением инфракрасных электроизлучателей обеспечивают комфортные тепловые условия человеку при пониженных температурах окружающего воздуха.

Инфракрасное излучение не поглощается воздухом и, попадая на тело человека, нагревает подкожные слои на значительную глубину, уменьшая или ликвидируя тем самым дефицит в тепловом балансе человека. Механизм поглощения теплового излучения телом человека обеспечивает ощущение теплового комфорта на длительное время даже после прекращения поступления потока лучистой энергии.

Тепловое ощущение человека в значительной степени зависит как от средней облученности тела человека, так и от облученности его отдельных участков. А это определяется схемой размещения инфракрасных излучателей относительно рабочей площадки и их техническими характеристиками.

В качестве инфракрасных излучателей в системах лучистого электроотопления применяются обогреватели типа ИЭТ-46-И1, представляющие собой протяженный отражатель из полированного алюминия, внутри которого смонтированы нагревательные элементы (рис. 4.26). Электрообогреватель снабжен поворотной скобой с фиксатором. Его можно устанавливать на ограждающих конструкциях здания или крепить к стойкам передвижной тележки.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 4.26. Инфракрасный электрообогреватель ИЭТ-46-И1

1 – отражатель; 2 – решетка; 3 – решетка; 4 – шнур, армированный вилкой; 5 – поворотная скоба

Техническая характеристика электрообогревателей типа ИЭТ-46-И1

Номинальная мощность при номинальном напряжении – 2,5 кВт;

номинальное напряжение питающей сети – 220 В;

мощность нагревательного элемента при номинальном напряжении – 833 Вт;

количество нагревательных элементов – 3 шт.;

система электропитания электрообогревателя – однофазная с заземляющим проводом;

температура на поверхности нагревательного элемента – 800—850°С,

температура на поверхности отражателя (не более) – 200°С;

ресурс работы нагревателя – 2500 ч.;

срок службы – 5 лет;

масса – 3,75 кг.

Электрообогреватели (ЭО) рекомендуется размещать снаружи обогреваемой зоны на расстоянии не ближе 1 м от ее границ. Предпочтительным является расположение ЭО по периметру обогреваемой зоны. Допускается размещение ЭО с трех или двух сторон площадки.

Электрообогреватели можно устанавливать как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. Высота размещения ЭО над поверхностью обогреваемой площадки 0,7 м при вертикальном положении ЭО и 2,5—5 м при их горизонтальном положении. Горизонтально расположенные ЭО следует наклонять вниз под углом 12—25° к вертикали.

Задача теплового расчета систем инфракрасного электрообогрева состоит в определении числа ЭО и рациональной схемы их размещения при обеспечении требуемых параметров теплового комфорта человека, находящегося на обогреваемой площадке.

Контрольные вопросы к разделу 4:

1. С какой целью устраивают отопление производственных помещений?

2. От чего зависит расчетная температура воздуха внутри помещения при проектировании систем отопления?

3. Каким требованиям должна соответствовать система отопления?

4. Как классифицируются системы отопления?

5. Чем характеризуются системы местного отопления?

6. Чем характеризуются системы центрального отопления?

7. Какие виды отопления можно применять в жилых, общественных и административно-бытовых зданиях?

8. Какие виды отопления можно применять в производственных зданиях?

9. От чего зависит температура теплоносителя для систем отопления?

10. В чем различие однотрубной системы отопления и двухтрубной системы отопления?

11. Чем отличаются друг от друга системы отопления с естественным и искусственным побуждением?

12. Что такое – дежурное отопление, когда оно применяется?

13. В чем заключаются преимуществасистем водяного отопления в сравнении с другими видами отопления?

14. В чем заключаются преимуществасистем парового отопления в сравнении с другими видами отопления?

15. В чем заключаются преимущества систем воздушного отопления над другими видами отопления?

16. Где обычно размещают нагревательные приборы систем отопления?

17. Где рекомендуется прокладывать трубы систем отопления?

18. Какую запорно-регулирующую арматуру применяют в системах отопления?

19. Зачем в системах отопления устанавливают насосы?

20. Как удаляют воздух из трубопроводов систем отопления?

21. С какой целью в системах отопления устанавливают расширительные баки?

22. Что такое – тепловой баланс помещения?

23. Как определяют теплопотери помещения через наружные ограждающие конструкции?

24. Какую расчетную температуру наружного воздуха используют при расчете теплопотерь зданиями в зимний период?

25. Когда начинается отопительный период?

26. Какие дополнительные теплопотери учитывают добавками к основным теплопотерям через наружные ограждения?

27. Перечислите правила обмера поверхностей ограждающих конструкций для расчета теплопотерь.

28. Как производят расчет теплопотерь через полы?

29. От чего зависит расход теплоносителя через нагревательный прибор?

30. Какое влияние оказывает окраска поверхностей нагревательных приборов на их теплоотдачу?

31. Влияет ли на теплоотдачу нагревательных приборов условия их размещения (возле стены без экрана, в нише, закрыты декоративной решеткой или экраном)?

32. Какие потери давления учитывают при гидравлическом расчете систем отопления?

33. Что определяют при гидравлическом расчете систем отопления?

34. В чем заключается суть гидравлического расчета систем водяного отопления по удельным потерям?

35. В чем заключается суть гидравлического расчета систем водяного отопления по линейным потерям давления?

36. Из соблюдения каких условий следует выбирать диаметры трубопроводов систем отопления?

37. В каких случаях используют расчет систем водяного отопления по характеристикам сопротивления?

38. Какое свойство пара используется при устройстве систем отопления в теплоносителем в виде пара?

39. Как классифицируются системы парового отопления в зависимости от абсолютного давления пара?

40. Каким может быть выполнен конденсатопровод в системах парового отопления?

41. В чем заключается гидравлический расчет систем парового отопления низкого давления?

42. Каким условием ограничивается скорость движения пара в системах отопления?

43. От чего зависят диаметры паропроводов и конденсатопроводов?

44. В чем заключается отличие гидравлического расчета систем парового отопления высокого давления от гидравлического расчета систем низкого давления?

45. Как устраивают панельно-лучистое отопление?

46. В каких помещениях можно применять воздушное отопление?

47. Что служит теплоносителем в системах воздушного отопления?

48. Можно ли использовать в системах воздушного отопления полную рециркуляцию воздуха?

49. Как следует выбирать место для раздачи воздуха при воздушном отоплении?

50. От чего зависит температура приточного воздуха при воздушном отоплении?

51. В чем заключаются преимущества газового отопления перед другими видами систем отопления?

52. Нужен ли контроль состояния воздушной среды в помещениях с газовым отоплением и почему?

53. Что следует контролировать в помещениях с газовым отоплением?

54. Для каких помещений применимо инфракрасное отопление?

55. В чем заключаются преимущества электрического отопления перед другими видами систем отопления?

56. Каким образом осуществляется электрическое отопление помещений?

57. В каких помещениях нельзя использовать электрические приборы отопления?

§

Вентиляцией называют совокупность мероприятий и устройств, которые обеспечивают расчетный воздухообмен в помещениях жилых, общественных и промышленных зданий. Вентиляция предназначена для борьбы с вредными производственными факторами и для обеспечения допустимых метеорологических условий и чистоты воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне на постоянных и непостоянных рабочих местах.

Классификация систем вентиляции следующая.

По назначению системы вентиляции подразделяются на приточные и вытяжные, обеспечивающие либо общеобменную, либо местную вентиляцию.

Приточные системы – это системы, подающие воздух в помещение. Системы, удаляющие загрязненный воздух из помещения, называются вытяжными. Если вентилируется все помещение или его рабочая зона при наличии рассредоточенных источников вредных выделений, то вентиляция называется общеобменной. Удаление воздуха непосредственно от оборудования – источника вредных выделений или подача воздуха в какую-либо определенную часть помещения носит название местной вентиляции. Местная вытяжная вентиляция может быть эффективнее общеобменной, так как удаляет вредные выделения от мест их образования и с большей концентрацией.

По способу побуждения движения воздуха системы вентиляции подразделяются на системы с механическим побуждением (с применением вентиляторов, эжекторов и пр.) и системы с естественным побуждением (с использованием естественных сил – воздействия ветра и гравитации). При этом вентиляция помещения может осуществляться через разветвленную сеть каналов (воздуховодов) – канальные системы вентиляции или через проемы в наружных ограждениях – бесканальная вентиляция.

В табл. 5.1 приведена общая сводка вариантов систем вентиляции.

Таблица 5.1

Варианты систем вентиляции

Классификация систем по способу побуждения движения воздуха и конструктивным особенностям Варианты систем, классифицируемых по назначению
приточных вытяжных
при общеобменной вентиляции при местной вентиляции при общеобменной вентиляции при местной вентиляции
С механическим побуждением:  
 
 
 
 
 
 
 
канальная I V IX XIII
бесканальная II VI X XIV*
С естественным побуждением:  
 
 
 
 
 
 
 
канальная III* VII* XI XV
бесканальная IV VIII XII XVI*
* Варианты систем вентиляции, не получившие у нас широкого распространения

Перечисленные в табл. 5.1 варианты систем вентиляции (за исключением III и VII, применяемых в районах с тропическим климатом, и XIV и XVI, применяемых в некоторых технологических аппаратах) могут применяться в следующих случаях:

I – приточная общеобменная канальная с механическим побуждением – в промышленных зданиях, в больших помещениях общественных зданий (зрительные, торговые и обеденные залы, кухни предприятий общественного питания и т. д.). Возможна раздача воздуха в обслуживаемой (рабочей) зоне помещения (рис. 5.1, а) и сосредоточенная подача воздуха в помещение одной или несколькими струями (рис. 5.1, б) В этой системе для экономии тепла в зимнее время используют рециркуляцию внутреннего воздуха (рис. 5.1, в). Выбор системы прямоточной или с рециркуляцией внутреннего воздуха определяется санитарно-гигиеническими и технологическими требованиями.

II – приточная общеобменная бесканальная с механическим побуждением – в производственных помещениях с небольшим количеством работающих при отсутствии постоянных рабочих мест, для периодического проветривания помещений с избытками тепла, в качестве дополнительной системы, работающей в летний период либо в зимний период с подогревом или рециркуляцией воздуха, а также во вспомогательных помещениях промышленных зданий;

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5 1. Схемы приточных систем общеобменной канальной вентиляции с механическим побуждением движения воздуха:

а – прямоточной с раздачей воздуха в рабочей зоне помещения; б – прямоточной с сосредоточенной подачей воздуха; в – с рециркуляцией внутреннего воздуха

IV – приточная общеобменная бесканальная с естественным побуждением (аэрационный приток) – в промышленных зданиях со значительными избытками тепла, в помещениях жилых и общественных зданий в летних условиях и т. д. Приток осуществляется через открытые окна или специальные аэрационные отверстия. Движение воздуха обусловливается разностью давления снаружи и внутри здания, возникающей под действием ветра и гравитационных сил;

V – приточная местная канальная с механическим побуждением – в производственных помещениях. Такая система позволяет создавать требуемые санитарными нормами условия на рабочем месте (душирование рабочих мест) или в какой-либо определенной части помещения (создание оазисов). При этом в цехе в целом условия могут быть любыми. Воздух, подаваемый такой системой, как правило, подвергается предварительной обработке (нагреванию или охлаждению, увлажнению, очистке от пыли);

VI – приточная местная бесканальная с механическим побуждением – для душирования рабочих мест в производственных помещениях. Установки этого варианта вентиляции, работающие на рециркуляционном воздухе с некоторой его обработкой (увлажнением), могут быть передвижными, см. рис. 5.2.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.2. Схема приточной установки местной бесканальной вентиляции с механическим побуждением движения воздуха:

1 – осевой вентилятор с электродвигателем; 2 – подача воды; 3 – поток воздуха к рабочему месту

VIII – приточная местная бесканальная с естественным побуждением (аэрационный приток как и в варианте IV, но в отличие от него отверстия в наружных ограждениях открываются так, что струя наружного воздуха своей активной частью захватывает рабочие места) – в зданиях, находящихся в районах с жарким климатом (для средней климатической полосы лишь в летний период);

IX – вытяжная общеобменная канальная с механическим побуждением – в тех же случаях, что и система варианта I (наиболее распространенный вид вытяжной вентиляции). Вытяжка может устраиваться из рабочей или верхней зоны помещения, из нескольких объединенных одной системой помещений здания;

X – вытяжная общеобменная бесканальная с механическим побуждением (вентилятор устанавливается в проеме наружного ограждения) – в основном в производственных помещениях для периодического проветривания или для увеличения вытяжки в летнее время. По этому же принципу устроены аварийные системы вентиляции для усиленного проветривания помещений в случае аварийного поступления в них вредных выделении;

XI – вытяжная общеобменная канальная с естественным побуждением – в жилых и административных зданиях (рис. 5.3 а) и производственных помещениях (рис. 5.3 б). Движение воздуха в этой системе происходит вследствие различной плотности воздуха снаружи и внутри помещения. Иногда вытяжную шахту системы снабжают дефлектором – устройством, использующим действие ветра для перемещения воздуха по системе;

Рис. 5.3. Схемы вытяжных систем общеобменной канальной вентиляции
с естественным побуждением движения воздуха:

а – для многоэтажных жилых и административных зданий; б – для промышленных зданий

XII – вытяжная общеобменная бесканальная с естественным побуждением (азрационная вытяжка) – в производственных помещениях. Удаление воздуха происходит либо через специальные отверстия в верхней части вертикальных наружных ограждений, либо через открывающиеся створки фонарей;

XIII – вытяжная местная канальная с механическим побуждением – в промышленных зданиях (наиболее эффективный вид вытяжной вентиляции). При применении этой системы вредные выделения удаляются из помещения непосредственно от мест их образования. Перед выбросом в атмосферу удаляемый воздух должен подвергаться очистке. Иногда эту систему используют для транспортирования отходов и материалов – пневматического транспорта;

XV – вытяжная местная канальная с естественным побуждением – для удаления нагретого загрязненного воздуха от различных технологических печей, оборудования и т. п.

Наличие различных конструктивных решений для систем вентиляции позволяет выбирать для каждого случая наиболее оптимальную систему. При этом возможны сочетания нескольких вариантов систем вентиляции. Например, приток с естественным побуждением, вытяжка с механическим побуждением; приток и вытяжка с естественным побуждением и т. д.

Механическая вентиляция предусматривается для помещений и отдельных участков, в которых нормируемые микроклиматические параметры и содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не могут быть обеспечены естественной вентиляцией, а также для помещений и зон без естественного проветривания. Допускается проектирование совмещенной вентиляции – механической с частичным использованием естественного притока или удаления воздуха.

§

Расчет вентиляции проводят в последовательности:

1) определяют необходимый воздухообмен в помещении;

2) выбирают вид вентиляции – естественная, механическая или совмещенная;

3) определяют схему воздухообмена в помещении (места удаления и притока воздуха);

4) конструируют схемы вентиляционных систем исходя из схемы воздухообмена помещений;

5) подбирают оборудование для обработки воздуха (для очистки от загрязнений, для нагрева, при необходимости – для увлажнения или осушки);

6) проводят расчет потерь давления при транспортировке воздуха;

7) выбирают оборудование для транспортировки воздуха – вентиляторы для механических систем вентиляции, для систем естественной вентиляции при необходимости подбирают дефлекторы.

Исходными данными для расчета воздухообмена в помещениии являются:

1) нормируемые микроклиматические параметры воздуха рабочей зоны помещения на постоянных и непостоянных рабочих местах во время трудовой деятельности (температура, влажность, скорость движения воздуха, содержание вредных веществ, ионизация и др.) в зависимости от назначения помещения;

2) расчетные параметры наружного воздуха;

3) виды вредных выделений в помещении и их количество (тепло, влага, вредные вещества и др.);

4) размеры и форма помещения, расположение рабочих мест.

Параметры воздуха рабочей зоны помещения принимаются по нормативным документам в зависимости от назначения помещения и вида работ, выполняемых в нем.

Допустимые и оптимальные параметры воздуха рабочей зоны в помещениях в зимний и в летний период должны обеспечиваться системами вентиляции и кондиционирования воздуха в пределах расчетных климатических параметров наружного воздуха. Параметры наружного воздуха при проектировании систем вентиляции и кондиционирования воздуха следует принимать в соответствии с нормами (СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», СНиП 23-01-99 «Строительная климатология») в зависимости от периода года и места расположения объекта.

Для теплого периода года:

– для систем вентиляции, воздушного душирования и кондиционирования третьего класса – параметры «А» (температура, °С, наружного воздуха обеспеченностью 0,95; удельная энтальпия, кДж/кг; скорость ветра – минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, но не менее 1 м/с);

– для систем кондиционирования первого класса – параметры «Б» (температура наружного воздуха обеспеченностью 0,99; удельная энтальпия; скорость ветра – минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, но не менее 1 м/с);

– для систем кондиционирования второго класса следует принимать температуру наружного воздуха для теплого периода года на 2°С и удельную энтальпию на 2 кДж/кг ниже установленных для параметров Б.

Для холодного периода года для систем вентиляции, воздушного душирования, систем кондиционирования – параметры «Б» (температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92; удельная энтальпия; скорость ветра – максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, но не менее 1 м/с).

Для переходных условий года параметры наружного воздуха следует принимать:

– для систем вентиляции – температуру 8 °С и удельную энтальпию 22,5 кДж/кг; допускается принимать параметры, определяемые в пределах использования неподогретого наружного воздуха для притока;

– для систем кондиционирования – параметры, при которых кондиционер не расходует теплоту и холод.

Количество воздуха, необходимое для обеспечения нормативных параметров воздушной среды в рабочей зоне, следует определять расчетным методом отдельно для холодного, теплого и переходного периодов, учитывая неравномерность поступления и распределения вредных веществ, тепла и влаги в объеме помещений, в частности:

– в помещениях с тепловыделениями расчет ведется по избыткам явного тепла;

– в помещениях с тепло- и влаговыделениями расчет ведется по избыткам явного тепла, влаги, скрытого тепла с учетом необходимого предупреждения конденсации влаги на поверхностях строительных конструкций и оборудования;

– в помещениях с одновременным выделением в воздух нескольких вредных веществ расчет ведется по тому веществу, которое требует наибольшего расхода воздуха для обеспечения его ПДК (при однонаправленном действии вредных веществ расход воздуха определяется по каждому веществу с последующим их суммированием);

– в помещениях с одновременным выделением вредных веществ, тепла и влаги расчет ведется по каждому виду производственных выделений.

Также производится расчет расхода приточного воздуха для обеспечения норм взрывопожарной безопасности.

Для проектирования систем вентиляции и кондиционирования воздуха используются результаты расчета с наибольшим расходом вентиляционного воздуха.

Количество выделяющихся в помещениях вредных веществ, тепла и влаги принимают по данным технологической части проекта, нормам технологического проектирования или паспорта на технологическое оборудование.

При отсутствии необходимых сведений проводятся исследования по оценке валовых выделений вредных веществ, тепла и влаги от технологического оборудования, работающего с полной нагрузкой в натурных или лабораторных условиях. Допускается использование результатов натурных исследований на аналогичных предприятиях или данных, полученных путем расчетов, что должно быть отражено в проекте. Отдельные расчетные зависимости для определения количества выделяющихся в помещениях тепла, влаги и вредных веществ приведены в разделах 5.3 и 5.4.

Определение количества воздуха, необходимого для обеспечения регламентированных параметров воздушной среды в рабочей зоне по кратности воздухообмена, не допускается, за исключением случаев, обоснованных нормативными документами, утвержденными в установленном порядке

При проектировании естественной и механической вентиляции в производственных помещениях расход наружного воздуха на одного работающего следует принимать в соответствии с СП 2.2.1.1312-03 «Гигиенические требования к проектированию вновь строящихся и реконструируемых промышленных предприятий», см. табл. 5.2.

Таблица 5.2

Минимальный расход, м3/ч, наружного воздуха на одного человека

Помещения
(участок, зона)
Помещение
С естественным проветриванием Без естественного
проветривания
Производственные
Общественные и административного назначения* 20**
* Норма наружного воздуха приведена для рабочих помещений кабинетов, офисов общественных зданий административного назначения.
В других помещениях общественного назначения норму наружного воздуха следует принимать по требованиям соответствующих нормативных документов.
** Для помещений, в которых люди находятся не более двух часов непрерывно.
Примечание – Нормы установлены для людей, находящихся в помещении более двух часов непрерывно

Расчет расхода приточного воздуха

Расход воздуха L (при плотности приточного и удаляемого воздуха, равной 1,2 кг/м Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. ):

а) по избыткам явной теплоты:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м3/ч, (5.1)

где Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, и на технологические нужды, м3/ч; Q – избыточный явный тепловой поток в помещение, Вт; c – теплоемкость воздуха, равная 1,2 кДж/(м3·°С); Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – температура воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне помещения, удаляемого системами местных отсосов, и на технологические нужды, °С; Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – температура воздуха, удаляемого из помещения за пределами обслуживаемой или рабочей зоны, °С; Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – температура воздуха, подаваемого в помещение, °С; в формуле (5.1) Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – составляющая теплоты, удаляемой вместе с воздухом местных отсосов и технологических нужд;

б) по массе выделяющихся вредных или взрывоопасных веществ:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м3/ч , (5.2)

где Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, и на технологические нужды, м3/ч; Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – расход каждого из вредных или взрывоопасных веществ, поступающих в воздух помещения, мг/ч; Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – концентрация вредного или взрывоопасного вещества в воздухе, удаляемом из обслуживаемой или рабочей зоны помещения, мг/м3; Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – концентрация вредного или взрывоопасного вещества в воздухе, удаляемом за пределами обслуживаемой или рабочей зоны помещения, мг/м3; Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – концентрация вредного или взрывоопасного вещества в воздухе, подаваемом в помещение, мг/м3; в формуле (5.2) Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – масса веществ, удаляемых вместе с воздухом местных отсосов и технологических нужд.

При одновременном выделении в помещении нескольких вредных веществ, обладающих эффектом суммации действия, воздухообмен следует определять суммируя расходы воздуха, рассчитанные по каждому из этих веществ;

в) по избыткам влаги (водяного пара):

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м3/ч , (5.3)

где Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, и на технологические нужды, м3/ч; W – избытки влаги в помещении, г/ч; Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – влагосодержание воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, и на технологические нужды, г/кг; Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – влагосодержание воздуха, удаляемого за пределами обслуживаемой или рабочей зоны помещения, г/кг; Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – влагосодержание воздуха, подаваемого в помещение, г/кг; в формуле (5.3) Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – часть влаги, удаляемой вместе с воздухом местных отсосов и технологических нужд.

Для помещений с избытком влаги следует проверять достаточность воздухообмена для предупреждения образования конденсата на внутренней поверхности наружных ограждающих конструкций при расчетных параметрах «Б» наружного воздуха в холодный период года;

г) по избыткам полной теплоты:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м3/ч ; (5.4)

где Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, и на технологические нужды, м3/ч; Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – избыточный полный тепловой поток в помещение, Вт; Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – удельная энтальпия воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, и на технологические нужды, кДж/кг; Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – удельная энтальпия воздуха, удаляемого из помещения за пределами обслуживаемой или рабочей зоны, кДж/кг; Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – удельная энтальпия воздуха, подаваемого в помещение, кДж/кг; в формуле (5.4) Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – часть полной теплоты, удаляемой вместе с воздухом местных отсосов и технологических нужд;

д) по нормируемой кратности воздухообмена:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м3/ч, (5.5)

где Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – объем помещения, м3 (для помещений высотой 6 м и более следует принимать Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , где A – площадь помещения, м2); n – нормируемая кратность воздухообмена, ч-1;

е) по нормируемому удельному расходу приточного воздуха:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м3/ч; (5.6)

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м3/ч, (5.7)

где A – площадь помещения, м2; k – нормируемый расход приточного воздуха на 1 м2 пола помещения, м3/(ч м2); N – число людей (посетителей), рабочих мест, единиц оборудования; m – нормируемый удельный расход приточного воздуха на 1 чел., на 1 рабочее место, на 1 посетителя или единицу оборудования, м3/ч,

В формулах (5.1—5.4) параметры воздуха Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. следует принимать равными расчетным параметрам в обслуживаемой или рабочей зоне помещения (минимальные из допустимых параметров в соответствии с разд. 2 СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»), Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – равной ПДК в рабочей зоне помещения.

Расход воздуха для обеспечения норм взрывопожарной безопасности следует определять по формуле (5.2). При этом в формуле (5.2) Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. и Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. следует заменить на Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , мг/м3, где Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – нижний концентрационный предел распространения пламени по газо-, паро- и пылевоздушной смесям).

§

Поступления тепла в помещение

В помещение тепло поступаетот людей, от искусственного освещения, от работающих электродвигателей, от нагретого оборудования и материалов, через заполнения световых проемов от солнечной радиации, а также с нагретым воздухом.

Теплопоступления от людей, а также количество выделяемой влаги определяются в зависимости от тяжести труда, а также от температуры воздуха в помещении. Для расчетов рекомендуется использовать данные из табл. 5.3, в которой приведены средние показатели для мужчин. Принято считать, что женщины выделяют 85 %, а дети в среднем 75 % теплоты и влаги, выделяемых мужчинами.

Таблица 5.3

Количество теплоты и влаги, выделяемых

взрослыми людьми (мужчинами)

Показатели Количество теплоты, Вт, и влаги, г/ч, выделяемых людьми
при температуре воздуха в помещении, °С
В состоянии покоя При легкой работе При работе
средней тяжести
При тяжелой работе
15° 20° 25° 15° 20° 25° 15° 20° 25° 15° 20° 25°
Теплота:                        
явная
полная
Влага

Теплопоступления от искусственного освещения

Принято считать, что вся энергия, затрачиваемая на освещение, переходит в теплоту, нагревающую воздух помещения; при этом пренебрегают частью энергии, нагревающей конструкции здания и уходящей через них. Тепловыделения от освещения:

Qосв = Nосв , кВт, (5.8)

где Nосв – суммарная мощность источников освещения, кВт.

Теплопоступления от электродвигателей, не имеющих принудительного охлаждения с отводом тепла за пределы помещения:

Qэ = Nу · Kзагр · Kод · (1 – η) / η , кВт, (5.9)

где Nу – установочная номинальная мощность электродвигателей, кВт; Kзагр – коэффициент загрузки электродвигателей, равный отношению передаваемой мощности к установочной (по данным технологов); Kод – коэффициент одновременности работы электродвигателей (по данным технологов); η – коэффициент полезного действия электродвигателя с учетом загрузки; η = Kп·η1, где η1 – коэффициент полезного действия электродвигателя при полной загрузке (по каталогам электродвигателей); Kп – поправочный коэффициент, учитывающий загрузку электродвигателя, (по каталогам электродвигателей или табл. 5.4).

Таблица 5.4

Поправочный коэффициент, учитывающий загрузку электродвигателя

Коэффициент загрузки Kзагр 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3
Поправочный коэффициент Kп 0,99 0,98 0,97 0,95 0,91

Теплопоступления от оборудования и материалов

Количество теплоты, поступающей в помещение от нагретого технологического оборудования и материалов, принимают по технологической части проекта или определяют в соответствии с ведомственными указаниями.

Тепловыделения от нагретых поверхностей определяют по обычным формулам теории теплопередачи:

Qм = Fм·K·(tсрtв) , Вт, (5.10)

где Fм – площадь передающей тепло поверхности (определяют измерением или по данным технологов), м2; K – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К); tср – средняя температура передающей тепло поверхности, °С; tв – температура окружающего воздуха, °С.

Теплопоступления через внутренние ограждения учитывают, когда перепад температур в двух соседних помещениях ≥10°С.

Теплопоступления в помещение от солнечной радиации

Теплопоступления от солнечной радиации учитывают в тепловом балансе помещений при наружной температуре 10º С и выше. Теплопоступления от солнечной радиации через стены не учитывают.

Количество тепла, поступающего в помещение от солнечной радиации, определяют по формулам:

для остекленных поверхностей

Qост.рад = Fост · qост · Aост, Вт; (5.11)

для покрытий

Qп.рад = Fп · qп · Kп, Вт, (5.12)

где Fост и Fп – площади поверхностей остекления и покрытия, м2; qост и qп – теплопоступления от солнечной радиации через 1 м2 поверхности остекления, зависящие от его ориентации по сторонам горизонта (табл. 5.5), и через 1 м2 поверхности покрытия при коэффициенте теплопередачи 1 Вт/(м2·ºС) (табл. 5.6), Вт/м2; Aост – коэффициент, зависящий от характера остекления и солнцезащитных устройств (табл. 5.7); Kп – коэффициент теплопередачи покрытия, Вт/(м2·ºС).

Таблица 5.5

Теплопоступления от солнечной радиации через остекленные поверхности

Характер
остекления
qост, Вт/м2,
при ориентации остекления и географической широте, град. с. ш.
Ю ЮВ и ЮЗ В и З СВ и СЗ
Окна с двойным остеклением (две рамы) с переплетами                                
деревянными
металлическими
Фонари с двойным вертикальным остеклением с переплетами                                
деревянными
металлическими
Примечание: Для остекленных поверхностей, ориентированных на север, qост = 0.

Таблица 5.6

Теплопоступления от солнечной радиации через покрытие

(средние значения)

Покрытиеqп, Вт/м2, при географической широте град. с. ш.
Плоское бесчердачное
С чердаком

Таблица 5.7

Значения коэффициента Aост

Характер остекления, его состояния и солнцезащитаAост
Двойное остекление в одной раме 1,15
Одинарное остекление 1,45
Обычное загрязнение 0,8
Сильное загрязнение 0,7
Забелка окон 0,6
Остекление с матовыми стеклами 0,7
Внешнее зашторивание стекол 0,25

Теплопоступления с инфильтрующимся воздухом

Принцип расчета инфильтрующегося в помещение воздуха тот же, что и для холодного периода, только в теплый период с воздухом в помещение поступает избыточное тепло, если температура tн > tв. Причины поступления воздуха: ветровое давление, гравитационный перепад давления. Эти расчеты производят в основном при выборе систем кондиционирования воздуха.

Поступления влаги в помещение

Поступления влаги W от людей в зависимости от тяжести труда – от 30 до 300 и более г/ч, см. табл. 5.3.

Количество влаги, испаряющейся с открытой поверхности некипящей воды:

W = (a 0,017· V )·(P2P1Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. ·F , кг/ч, (5.13)

где a – фактор скорости движения окружающего воздуха под действием гравитационных сил, значение а при температуре от 15 до 30°С принимается в соответствии с табл. 5.8; V – относительная скорость движения воздуха над поверхностью испарения, м/с; Р1 и Р2 –парциальное давление водяного пара в воздухе помещения, мм рт. ст., и парциальное давление водяного пара, соответствующая полному насыщению воздуха при температуре, равной температуре поверхности воды, мм рт. ст.; 760 – нормальное барометрическое давление, мм рт. ст.; Рбар – расчетное барометрическое давление для данного географического пункта, мм рт. ст.; F – площадь поверхности испарения, м2.

Таблица 5.8

Значения фактора скорости движения воздуха в зависимости от температуры

Температура воды, °С (до)
Фактор скорости а 0,022 0,028 0,033 0,037 0,041 0,046 0,051 0,06

Количество влаги, испаряющейся с мокрых поверхностей строительных конструкций и оборудования определяется по вышеприведенной формуле (5.13) при а = 0,031.

Количество влаги, испаряющейся с мокрой поверхности пола, если известно количество воды Wc, стекающей на пол, а также ее начальная tн и конечная tк температура, определяется по следующей формуле:

Wп = Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , кг/ч, (5.14)

где r – скрытая теплота парообразования, r = 2450 кДж/кг, с – теплоемкость воды, с = 4,2 кДж/кг·°С.

Если вода находится длительное время на поверхности пола, то

Wп @ (6 … 6,5)·(tвtм) ·F , г/ч, (5.15)

где tв и tм – температура воздуха в помещении соответственно по сухому и мокрому термометрам, °С.

Испарение с поверхности материалов определяют на основе опытных или технологических данных; выделение влаги через неплотности оборудования также определяют по данным, полученным при натурных исследованиях. Для этого необходимо подобрать специальную литературу.

Количество влаги, испаряющейся с поверхности кипящей воды, определяют по затратам тепла на подогрев воды; для ориентировочных расчетов можно принять, что при кипении испаряется 40 кг/ч воды с 1 м2 поверхности.

При устройстве плотных укрытий без отсоса воздуха возможно частичное прорывание влаги из-за высокого парциального давления водяного пара в воздухе под укрытием; расчет влаговыделений производится с понижающим коэффициентом 0,1—0,3, вводимым в вышеприведенные формулы.

При укрытиях с отсосом и наличием дверок или люков прорыв влаги составляет 15—20% – при редком открывании люков и 25—30% – при частом открывании люков.

§

Выделение углекислого газа СО2 людьми зависит от интенсивности выполняемой ими работы и может быть определено по табл. 5.9.

Таблица 5.9

Выделение углекислого газа людьми

Возраст людей и
характер выполняемой работы
Объемный
расход СО2, л/ч
Массовый
расход СО2, г/ч
Взрослые люди при выполнении работы:
умственной (или в состоянии покоя)
легкой физической
тяжелой
Дети до 12 лет
   

Для определения количества выделяющихся паров, газов и аэрозолей от оборудования, работающего под давлением, в справочной литературе приводятся формулы, в которых учитываются технологические и конструктивные параметры оборудования. Однако на практике используются чаще всего результаты испытаний оборудования, которым оно регулярно подвергается, или данные практических замеров.

Для оборудования, работающего под некоторым разрежением, в том числе и для укрытий с отсосами, применяют следующие расчетные зависимости:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , г/с , (5.16)

где f – суммарная площадь неплотностей, м2; Сo – концентрация вредного газа в оборудовании, г/м3 ; V – скорость движения воздуха в неплотностях, м/с; D – коэффициент диффузии газа в воздухе, м2/с; l – средняя длина каналов (отверстий, неплотностей), м.

В паспорте оборудования, среда в котором находится под разрежением, должна указываться величина

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , (5.17)

где Gи – количество вредного вещества, выделяемого оборудованием при испытаниях, г/с; Pи – разрежение в оборудовании при испытаниях, кг/м2;
Cо.и – концентрация газов в оборудовании во время испытаний, г/м3; Dи – коэффициент диффузии газов в период испытаний, м2/с.

Тогда количество вредного вещества, которое может выделиться из оборудования во время эксплуатации при разрежении Pэ в оборудовании:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , г/с, (5.18)

где Kз – коэффициент запаса; Pэ – разрежение в оборудовании при эксплуатации, кг/м2.

§

Естественная вентиляция помещений происходит за счет воздействия ветра и гравитации. При естественной вентиляции воздух может поступать в помещение и удаляться из него через специально предусмотренные проемы, а также через неплотности в наружных ограждениях здания, а также через специальные каналы.

Вытяжная естественная канальная вентиляция осуществляется преимущественно в жилых, общественных и административно-бытовых зданиях для помещений, не требующих воздухообмена больше однократного.

Системы вытяжной вентиляции с естественным побуждением для жилых, общественных и административно-бытовых зданий рассчитывают на разность удельных весов наружного воздуха температурой 5 °C и внутреннего воздуха с температурой для холодного периода года. Считается, что при более высоких наружных температурах, когда естественное давление становится весьма незначительным, дополнительный воздухообмен можно получать, открывая более часто и на более продолжительное время форточки, фрамуги, а иногда створки оконных рам.

В производственных зданиях естественную вентиляцию следует проектировать, если она обеспечит нормируемые условия воздушной среды в помещениях и если она допустима по технологическим требованиям.

Системы вентиляции с естественным побуждением для производственных помещений рассчитывают:

а) на разность удельных весов наружного и внутреннего воздуха по расчетным параметрам переходного периода года для всех отапливаемых помещений, а для помещений с избытками теплоты — по расчетным параметрам теплого периода года;

б) на действие ветра скоростью 1 м/с в теплый период года для помещений без избытка теплоты.

Вытяжная естественная канальная вентиляция, рис. 5.4, состоит из вертикальных внутристенных или приставных каналов с отверстиями, закрытыми жалюзийными решетками, сборных горизонтальных воздуховодов и вытяжной шахты.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.4. Схема естественной вытяжной канальной вентиляции

Для усиления вытяжки воздуха из помещений вверху на шахте часто устанавливают специальную насадку – дефлектор. Загрязненный воздух из помещений поступает через жалюзийную решетку в канал, поднимается вверх, достигая сборных воздуховодов, и оттуда выходит через шахту в атмосферу. Для устройства канальной вентиляции изготавливают специальные вентиляционные панели или блоки с каналами круглого, прямоугольного или овального сечения. Наиболее рациональной формой сечения канала и воздуховода следует считать круглую, так как по сравнению с другими формами она при той же площади имеет меньший периметр, а, следовательно, и меньшую величину сопротивления трению при движении воздуха. Вентиляционные каналы естественной вентиляции в гражданских и административно-бытовых зданиях, как правило, прокладываются в толще стен, могут выполняться в виде вентиляционных блоков, быть приставными или подшивными в зависимости от конструктивного оформления здания и внутренней отделки помещений.

Про анемометры:  как узнать остаток газа в пропановом баллоне

В канальных системах естественной вытяжной вентиляции воздух перемещается в каналах и воздуховодах под действием естественного давления, возникающего вследствие разности температур холодного наружного и теплого внутреннего воздуха.

Естественное давление ΔРе определяют по формуле

ΔРе = hi·g·(ρн – ρв) , Па, (5.19)

где hi – высота воздушного столба, м; g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения; ρн – плотность наружного воздуха при температуре, зависящей от назначения помещения, кг/м3; ρв – плотность внутреннего воздуха, кг/м3.

Высоту воздушного столба hi следует принимать:

– для вытяжных воздуховодов при наличии в помещении только вытяжки – от середины вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты; при наличии в помещении притока – от середины высоты помещения до устья вытяжной шахты;

– для приточных воздуховодов – от середины высоты приточной камеры до середины высоты помещения.

Плотность воздуха определяют по таблицам из справочной литературы или по формуле:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , кг/м3, (5.20)

где t – температура воздуха, °С.

Анализируя выражение (5.19), можно сделать следующие практические выводы.

1. При естественной вентиляции верхние этажи здания по сравнению с нижними этажами находятся в менее благоприятных условиях, так как располагаемое давление здесь меньше.

2. Естественное давление становится большим при низкой температуре наружного воздуха и заметно уменьшается в теплое время года.

Кроме того, естественное давление не зависит от длины горизонтальных воздуховодов, тогда как для преодоления сопротивлений в коротких ветвях воздуховодов требуется меньшее давление, чем в ветвях значительной протяженности. Радиус действия вытяжных систем – от оси вытяжной шахты до оси наиболее удаленного отверстия – рекомендуется принимать не более 8 м.

Площадь F, м2, и размеры поперечного сечения каналов a и b, м, определяют по скорости воздуха в каналах, Vк , м/с, и расходу воздуха в канале, Lп , м3/с:

F = a × b = Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м2. (5.21)

Затем производят расчет потерь давления при прохождении воздуха по каналу. Для естественной вентиляции скорость воздуха в каналах принимают не более 1,5—2 м/с. Если при расчете вентиляционной сети получается, что потери давления при перемещении воздуха ΔPпот = 0,9 ΔPе , расчет заканчивают, в противном случае производят перерасчет сети или отдельных ее участков, изменяя сечение каналов. Для возможности использования расчетных таблиц сопротивления воздуховодов, выполненных для воздуховодов круглого сечения, при квадратном или прямоугольном сечении определяют так называемый гидравлический диаметр:

dг = Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м, (5.22)

где a и b – поперечные размеры прямоугольного канала, м.

Суммарные потери давления ΔPc в сети состоят из потерь на преодоление местных сопротивлений и на преодоление трения воздуха о стенки воздуховодов, их определяют по формуле:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , Па, (5.23)

где z – коэффициенты местных сопротивлений; Vк – скорость воздуха в каналах, м/с; ρ – плотность воздуха, кг/м3; R – потери давления на трение на расчетном участке сети, Па/м (на 1 м длины воздуховода); l – длина участков воздуховода (канала), м.

Дефлекторы применяют для увеличения располагаемого давления. Дефлекторами называются специальные насадки, устанавливаемые на концах труб или шахт, а также непосредственно над вытяжными отверстиями в крышах производственных зданий. Назначение дефлектора – усилить вытяжку загрязненного воздуха из различных помещений. Работа дефлектора основана на использовании энергии потока воздуха – ветра, который, ударяясь о поверхность дефлектора и обтекая его, создает возле большей части его периметра разрежение, что и усиливает вытяжку воздуха из помещений.

Дефлекторы изготовляют различных конструкций и размеров. Наиболее распространены дефлекторы ЦАГИ круглой (рис. 5.5) и квадратной форм.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.5. Дефлектор ЦАГИ:

1 – патрубок; 2 – диффузор; 3 – корпус дефлектора; 4 – лапки для крепления зонта-колпака; 5 – зонт-колпак

Размеры отдельных элементов дефлектора указаны в долях диаметра его патрубка. Номер дефлектора соответствует диаметру патрубка в дециметрах. Дефлектор ЦАГИ квадратной формы состоит в основном из тех же элементов, что и круглый.

Разрежение, создаваемое дефлектором, зависит от скорости ветра Vв. Скорость ветра, Vв, определяют по СНиП 23-01-99. Скорость движения воздуха в патрубке дефлектора составляет приблизительно 0,2—0,4 скорости движения ветра, т. е.

Vд = (0,2—0,4)·Vв , м/с. (5.24)

Разрежение, создаваемое дефлектором, определяют по формуле:

Pд = Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , Па, (5.25)

где Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – принимают по графику на рис. 5.6 или паспорту на дефлектор в зависимости от принятого соотношения Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. .

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.6. График для определения разрежения, создаваемого дефлектором,
и количества удаляемого воздуха:

1 – при круглом сечении; 2 – при квадратном сечении

Дефлекторы рекомендуется устанавливать в наиболее высоких точках здания, непосредственно обдуваемых ветром. Нельзя ставить дефлекторы в зоне подпора ветра, например перед стеной, на которую направлен ветер, вблизи выступающих брандмауэров и т. п., так как в этих условиях возможно опрокидывание тяги, т. е. задувание наружного воздуха внутрь помещения. Не следует также устанавливать дефлекторы между высокими зданиями (в аэродинамической тени).

Жалюзийные решетки устанавливают в местах забора или раздачи воздуха в приточных и вытяжных системах для регулирования количества воздуха, поступающего или удаляемого через отверстия. Наиболее широко применяют жалюзийные решетки с подвижными перьями жалюзи, стандартные размеры их приведены в справочниках и типовых чертежах, выпускаемых Госстроем России. С помощью шнура или троса решетка может быть полностью открыта, полностью или частично закрыта. В газифицированных помещениях устанавливают нерегулируемые решетки.

При повышенных требованиях к внутренней отделке помещений решетки изготавливают из металла, пластика, гипса и придают им разнообразную форму и рисунок. Однако гидравлическое сопротивление этих решеток, а также площадь их живого сечения (живое сечение – суммарная площадь отверстий для прохода воздуха в решетке) должны быть такими же, как и у стандартной решетки. Площадь живого сечения решеток определяют по формуле

Fж.с. = L / V , м2 , (5.26)

где L – объем воздуха, проходящего через решетку, м3/с; V – скорость воздуха в живом сечении жалюзийной решетки, м/с.

Вытяжка из помещений регулируется жалюзийными решетками в вытяжных отверстиях, а также дроссель-клапанами или задвижками, устанавливаемыми в сборном воздуховоде и в шахте.

Аэрация зданий

Аэрация – это организованная и управляемая естественная общеобменная вентиляция через открывающиеся фрамуги окон в наружных ограждениях зданий и вентиляционно-световых фонарей с использованием гравитационного (теплового) и ветрового давлений. Применяется для вентиляции зданий с большими тепловыделениями и позволяет осуществлять воздухообмены, достигающие миллионов м3 за 1 час.

Фрамуги устраиваются с верхним, нижним или средним подвесами. Для удобства открывания фрамуг с отметки пола необходимо устройство приспособлений с механическими или ручными приводами.

Располагаемые в наивысшей точке здания вентиляционно-световые (аэрационные) фонари способствуют интенсификации естественного воздухообмена.

Во избежание нежелательного поступления наружного воздуха через фонарь, что вызывает обратное перемещение загрязненного воздуха из верхней зоны в рабочую (опрокидывание тяги), аэрационные фонари устраиваются незадуваемыми. В таких фонарях открытые проемы защищены от ветра либо щитами, установленными на кровле здания, либо глухими стенками фонаря. При сравнительно небольших воздухообменах применяются дефлекторы, устанавливаемые на крыше здания.

Подачу приточного воздуха в вентилируемые помещения при естественной вентиляции следует предусматривают в теплый период года на уровне не более 1,8 м и в холодный период года – не ниже 4 м от пола до низа вентиляционных проемов. При этом наружный воздух до поступления в рабочую зону смешивается с внутренним воздухом и повышает свою температуру.

Подача неподогретого воздуха в холодный период года на более низких отметках (ниже 4 м от пола) допускается при условии осуществления мероприятий, предотвращающих непосредственное воздействие холодного воздуха на работающих.

В зданиях с естественной вентиляцией (аэрацией) открывающиеся устройства в окнах должны обеспечивать возможность направления поступающего воздуха вверх в холодный период года и вниз – в теплый период года (рис. 5.7).

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.7. Аэрация однопролетного цеха

а – схема давлений; б– разрез цеха

Расчет аэрации заключается в определении потребной площади открывающихся фрамуг (приточных Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – для теплого периода года, Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – для переходного периода года, Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. – для холодного периода года и вытяжных Fвыт ).

При проектировании зданий определяют потребную площадь открывающихся фрамуг, рассматривая наиболее неблагоприятные условия, когда скорость ветра равна нулю. Расчет обычно сначала проводят для теплого периода года.

Расчет аэрации (естественной общеобменной вентиляции) производственного помещения включает три этапа:

1) расчет необходимого воздухообмена в помещении (по параметрам: избыточное тепло, влага, вредные вещества);

2) расчет скорости воздуха в вентиляционных проемах (каналах);

3) расчет площади приточных и вытяжных проемов.

Исходными данными для расчета аэрации являются:

– расчетная летняя температура наружного воздуха для расчета вентиляции, tн,°С;

– температура воздуха в рабочей зоне, tрз, °С;

– средняя температура воздуха в цехе, tср, °С;

– температура удаляемого воздуха, tух, °С;

– высота расположения центров приточных аэрационных проемов от пола, hпр, м;

– высота расположения центров вытяжных аэрационных проемов от пола, hвыт, м;

– количество избыточной теплоты, выделяющейся в помещении, Q, Вт;

– градиент температуры α (изменение температуры по высоте помещения), °С/м, обычно «для горячих цехов» принимают равным 0,8—1,5 (чаще принимают α = 1,2—1,3);

– коэффициенты местных сопротивлений приточных, zпр, и вытяжных, zвыт, фрамуг;

– плотность воздуха ρн, ρср, ρухпри tн, tср и tух .

Расчет необходимого воздухообмена в рассматриваемом помещении следует провести на основе уравнений воздушного и теплового баланса:

ΣGпр – ΣGух = 0; (5.27)

3,6 Qизб ΣGпр·c·tпр – ΣGухc·tух = 0, (5.28)

где Gпр – массовый расход приточного воздуха, кг/ч; Gух– массовый расход удаляемого из помещения воздуха, кг/ч; Qизб – избыточные теплопоступления в помещение, Вт; с – удельная теплоемкость воздуха, кДж/кг·°С; tпр и
tух – температура приточного и удаляемого воздуха, °С.

Решая совместно уравнения (3.27) и (3.28), получим

Gпр = Gух = Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , кг/ч. (5.29)

Температура удаляемого воздуха:

tух = tрз α (hвыт – 2), °С , (5.30)

где α – градиент температуры, °С/м; hвыт – высота от отметки пола до средины вытяжного проема, м.

Средняя температура воздуха в цехе:

tср = (tух tрз) / 2 , °С. (5.31)

Для расчета аэрации используются условные внешние давления на уровне середины приточных и вытяжных проемов. Принимая за уровень отсчета отметку пола цеха, эти условные давления будут равны

Рп = g hпрн – ρср) , Па, (5.32)

Рвыт = g hвытн – ρср), Па. (5.33)

Расчетная разность давлений ΔР между приточными и вытяжными проемами, за счет которого будет происходить поступление наружного воздуха в помещение

ΔР = РпРвыт , Па. (5.34)

Чтобы обеспечить невысокие скорости поступления наружного воздуха и устойчивость восходящих конвективных потоков, площадь приточных проемов принимают возможно большей. В приточных проемах рекомендуется расходовать от 0,1 до 0,3 расчетной разности давлений ΔР, то есть

ΔРп = (0,1 … 0,3) ΔР ,Па, (5.35)

оставшаяся часть расчетной разности давлений будет потрачена на проход воздуха через вытяжные проемы.

Давление внутри помещения

Рх = Рп – ΔРп , Па. (5.36)

Массовая скорость воздуха Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , проходящего через приточные фрамуги снаружи внутрь помещения:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , кг/(м2×с). (5.37)

Массовая скорость воздуха Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , проходящего через вытяжные проемы из помещения наружу:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , кг/(м2×с). (5.38)

Площадь приточных проемов (открывающихся фрамуг):

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м2; (5.39)

площадь вытяжных проемов (открывающихся фрамуг фонаря):

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м2. (5.40)

В переходный период года (tн = 10°С) приточный воздух следует подавать в помещение, как и в холодный период года, не ниже 4 м от пола до низа вентиляционных проемов. Расчет аэрации для переходного периода года следует проводить в той же последовательности (формулы 5.27—5.40), принимая значения tн, ρн, hпр, zпр соответствующими переходному периоду года.

Расчет аэрации для холодного периода года обычно не проводят. Аэрационные проемы, открываемые в этот период, расположены на тех же отметках, что и открываемые в переходный период, а их площади определяются условиями эксплуатации (часть проемов закрывают или изменяют угол открывания створок).

§

Воздухообмен в помещениях (распределение приточного воздуха и удаление воздуха из помещений) производственных и административно-бытовых зданий предусматривается с учетом режима их использования в течение суток или года, а также имеющихся поступлений тепла, влаги и вредных веществ.

Приточный воздух для компенсации удаляемого вытяжной системой следует подавать непосредственно в помещение с постоянным пребыванием людей. Для общественных и административно-бытовых помещений допускается до 50 % расхода воздуха подавать в коридоры или смежные помещения.

В производственных помещениях, в зависимости от характера и выраженности факторов производственной среды, приточный воздух следует подавать в рабочую зону:

– в помещениях со значительными влаго- и теплоизбытками – в зоны конденсации влаги на ограждающих конструкциях зданий;

– в помещениях с выделением пыли – струями, направленными сверху вниз из воздухораспределителей, расположенных в верхней зоне;

– в помещениях различного назначения без выделения пыли допускается подача приточного воздуха струями, направленными снизу вверх из воздухораспределителей, расположенных в обслуживаемой или рабочей зоне;

– в помещениях с незначительными теплоизбытками допускается подача воздуха из воздухораспределителей, расположенных в верхней зоне струями (вертикальными, направленными сверху вниз; горизонтальными или наклонными – вниз);

– в помещениях с источниками выделений вредных веществ, которые невозможно оборудовать местными отсосами, приточный воздух подается непосредственно на постоянные рабочие места, если они находятся у этих источников.

Приточный воздух следует направлять таким образом, чтобы он не поступал через зоны с большим загрязнением в зоны с меньшим загрязнением и не нарушал баланса при работе местных отсосов.

Подача приточного воздуха вентиляцией, а также системами кондиционирования и воздушного отопления должна осуществляться из расчета, чтобы температура и скорость движения воздуха соответствовали нормам метеорологических условий в рабочей зоне, чтобы не было туманообразования и конденсации влаги на окружающих конструкциях.

Для производственных помещений, в которых выделяются вредные вещества или резко выраженные неприятные запахи, следует предусматривать отрицательный дисбаланс, то есть превышения объема вытяжки над объемом притока.

В холодный период года в производственных зданиях при обосновании допускается отрицательный дисбаланс в объеме не более однократного воздухообмена в 1 ч в помещениях высотой 6 м и менее и из расчета 6 м3/ч на 1 м2 площади пола в помещениях высотой более 6 м.

Системы приточной вентиляции с искусственным побуждением для производственных помещений, работа в которых производится более 8 часов в сутки, необходимо совмещать с воздушным отоплением.

Системы приточной вентиляции, совмещенные с воздушным отоплением, а также системы воздушного отопления следует проектировать с резервным вентилятором или отопительным агрегатом, или предусматривать не менее двух систем, объединенных воздуховодом.

Распределение воздуха в помещениях зависит от размещения приточных и вытяжных отверстий. Вентиляция помещений представляет собой процесс переноса объемов воздуха из приточных отверстий, а также движение воздуха, обусловленное всасывающими отверстиями. Воздухообмен, создаваемый в помещениях вентиляционными устройствами, сопровождается циркуляционным движением воздушной среды, объем которой в несколько раз больше объема вентиляционного воздуха, поступающего в помещение и удаляемого из него. Циркуляция воздушных масс имеет значение для эффективности вентиляции, так как она является основной причиной распространения по помещению вредных выделений, поступающих откуда-либо в воздух.

Характер воздушных потоков зависит от формы и количества приточных отверстий, их расположения, а также температуры, скорости, с которыми воздух поступает в помещения. Варианты схем движения воздуха в производственных помещениях приведены на рис. 5.8.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.8. Схемы организации воздухообмена в помещении:

а – сверху-вверх; б – снизу-вниз; в –сверху-вниз; г – с низу-вверх;
д – комбинированная; е – комбинированная

На характер распространения воздушных потоков оказывая влияние работа технологического оборудования и, кроме того – конструктивные элементы здания. Задача специалиста, проектирующего вентиляционные устройства, учесть характер движения воздушных масс в помещении, с тем, чтобы в пределах рабочей зоны были обеспечены удовлетворительные параметры микроклимата, а именно, температура и скорость движения воздуха.

Приточные струи. Приточные насадки

При небольшой скорости движения воздух перемещается параллельными, не смешивающимися между собой струйками. Такой вид движения называется ламинарным и наблюдается главным образом в небольших каналах, тонких щелях, а также при отсутствии направленного движения воздуха в различных сооружениях. С увеличением скорости струйки начинают перемешиваться, воздушные частицы движутся более беспорядочно. В потоке возникают вихри – такое движение называется турбулентным. Для турбулентного движения характерно наличие поперечных пульсаций скоростей.

Переход от ламинарного движения к турбулентному наблюдается при определенных значениях комплексного параметра, который называется критерием Рейнольдса:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , (5.41)

где V – скорость движения воздуха, м/с; d – размер, определяющий движение воздуха (диаметр или гидравлический диаметр воздуховода, воздуховыпускного отверстия), м; ν – кинематическая вязкость воздуха, м2/с.

Ламинарное движение в гладких трубах переходит в турбулентное при Re = 2300. С увеличение шероховатости этот переход происходит при меньших значениях критерия Re.

Организация воздухообмена в значительной степени зависит характера струй вентиляционного воздуха.

Классификация струй

Воздушной струей называют направленный поток с конечными поперечными размерами. В основном струи делятся на свободные и несвободные, изотермические и не изотермические, ламинарные и турбулентные.

Свободные струи не имеют препятствий для своего свободного развития. Свободной является струя, не ограниченная стенками. Свободные струи образуются при истечении в пространство, заполненное той же средой, находящейся в относительно спокойном состоянии. Так как струи воздуха движутся в воздушной же среде, с точки зрения гидравлики они являются затопленными. Если плотность струи и окружающего воздуха одинакова, то ось струи прямолинейна а при различной плотности ось струи искривляется. Несвободные (стесненные) струи – те, на развитие и аэродинамическую структуру которых оказывают влияние ограждения; эти струи распространяются в пространстве, имеющем конечные размеры. В изотермических струях начальная температура равна температуре окружающего воздуха, т. е. в этом случае струя не участвует в теплообмене с окружающей средой. В неизотермических струях начальная температура приточного воздуха выше или ниже температуры окружающего воздуха. Ламинарная или турбулентная струя характеризуется соответственно ламинарным или турбулентным режимом. В вентиляционных устройствах, как правило, применяют турбулентные воздушные струи.

На перемещение воздуха затрачивается энергия: тепловая, источником которой являются нагретые поверхности, или механическая, источником которой можно считать, например, вентилятор или сочетание тепловой и механической энергий вместе.

Формирование полей температур, концентраций вредных веществ (газов) и скоростей зависит от закономерностей распространения струй и их взаимодействия.

По виду энергии, расходуемой на образование струи, различают механические приточные струи изотермические, неизотермические, а также конвективные струи.

Свободную изотермическую струю применяют для раздачи приточного воздуха. Струя по выходе из отверстия расширяется, ширина ее растет пропорционально увеличению расстояния от места истечения. Скорость по мере удаления постепенно уменьшается и затухает. Измерениями давлений установлено, что статическое давление в струе остается постоянным и равным статическому давлению в окружающей среде.

Следовательно, так как статическое давление вдоль струи остается постоянным, то потери энергии компенсируются в ней за счет кинетической энергии, поэтому скорость затухает. Так как струя эжектирует (подсасывает) частицы окружающего воздуха, расход в ней увеличивается по мере удаления от приточного отверстия и поперечное сечение ее возрастет. При этом скорость частиц вследствие торможения, оказываемого окружающим воздухом, постоянно падает.

На рис. 5.9 представлена схема свободной изотермической струи, которая вытекает из круглого отверстия.

а)

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

б)

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.9. Структура свободной изотермической струи

В струе различают два участка – начальный и основной. В начальном сечении а—б скорость потока во всех точках сечения одинакова. Осевая скорость на протяжении длины lо начального участка одинакова и равна скорости в выходном сечении Vo.

В области треугольника абс (на расстоянии lо) во всех точках струи сохраняется одинаковая скорость Vo.

На структуру струи оказывает влияние начальная турбулентность. Чем выше турбулентность струи перед выходом из насадка, тем интенсивнее протекает перемешивание её с окружающим воздухом, тем больше угол расширения струи α на начальном участке, тем короче длина начального участка, и наоборот. В основном участке благодаря турбулентному перемешиванию с окружающим воздухом масса приточной струи по мере удаления от приточного отверстия возрастает, а скорость в ней непрерывно уменьшается как на оси струи, так и в периферийной части. Боковые границы струи соответствуют приблизительно лучам, исходящим из точки, называемой полюсом (точка ). Так как положение полюса струи и граница начального участка зависят от степени турбулентности струи, то полюса начального и основного участков струи могут не совпадать. Угол бокового расширения основного участка струи составляет 12º25´.

Свободная струя практически не зависит от критерия Рейнольдса () (струи автомодельны). Одним из основных свойств турбулентной свободной струи является сохранение постоянства количества движения по её длине:

m V = const , (5.42)

где m – масса приточной струи в ее поперечном сечении; V – скорость воздуха в этом же сечении струи.

Это позволяет перемещать большие массы воздуха на значительные расстояния, что широко используется в вентиляционной практике.

Известно, что свободная струя, выходящая из прямоугольного отверстия, деформируется, принимая в сечении форму, приближающуюся к кругу.

В производственных помещениях, камерах и т.п. за счет наличия ограждающих поверхностей свободная струя деформируется и её параметры меняются. Условия поступления струи в то или иное помещение могут быть разнообразны, а это определяет скорость, температуру, а также распределение воздуха.

Воздушный поток в зоне всасывающего отверстия ведет себя иначе. К всасывающему отверстию воздух подтекает со всех сторон. Эффективность всасывания характеризуется спектрами всасывания и проявляется на небольших расстояниях от всасывающих отверстий. Поведение воздушного потока возле всасывающего отверстия рассматривается в разделе 5.9.

Специфические особенности приточных и всасывающих струй должны учитываться и использоваться в вентиляции.

На динамику воздушной среды помещения большое влияние оказывают конвективные токи, возникающие вследствие наличия в помещении различного рода поверхностей, температура которых отлична от температуры окружающего воздуха. Конвективные токи могут быть восходящие и нисходящие.

При создании специально организованных искусственных (механических) струй нужно учитывать конвективные токи воздуха, т. е. использовать конвективные потоки в качестве фактора, могущего в определенных условиях в значительной степени способствовать оздоровлению труда в рабочей зоне.

Приточные отверстия обычно оформляются насадками, которые выполнены в виде решеток, плафонов, диффузоров, патрубков с возможностью регулирования направления раздачи приточного воздуха. Некоторые варианты оформления приточных отверстий приведены на рис. 5.10.

Рис. 5.10.Формы струй:

а – плоскопараллельная настилающаяся; б – осесимметричная; в – коническая; г – веерная (радиальная); д – настилающаяся; е – кольцевого сечения; ж – вытекающая через решетку; α – угол принудительного рассеивания

Плоские приточные струи образуются при истечении воздуха из длинного щелевидного воздухораспределителя.

Необходимо отметить, что при соотношении сторон отверстий менее чем 1 : 3 струя, принимающая в месте ее возникновения форму отверстия, быстро трансформируется в осесимметричную. При соотношении сторон более чем 1 : 10 струя рассматривается как плоская. Но и в этом случае струи могут превратиться в осесимметричные, но только на большом расстоянии от места их образования.

Кроме осесимметричных и плоских могут быть следующие виды струй, отличающиеся также по форме отверстия для выхода воздуха:

– веерные струи под углом α = 90°, которые образуются при принудительном рассеивании потока под некоторым углом. У полных веерных струй угол распределения воздуха в пространстве составляет 360°, при меньшем угле струя будет неполной веерной;

– кольцевые, если струя истекает из кольцевой щели под углом к оси подводящего воздух канала β < 180°, при β около 135° – полой конической, при β = 90° – полной веерной;

– пучковые, когда воздух поступает в помещение через большое количество равновеликих отверстий в виде потока, состоящего из параллельных струек. Однако на некотором расстоянии от приточного устройства из отдельных струек образуется общая струя.

Кроме того, в зависимости от расположения воздухораспределителя струи могут не настилаться или настилаться на плоскости ограждений.

Стесненные струи могут быть разделены еще на тупиковые, транзитные, транзитно-тупиковые. В тупиковых приточный воздух поступает и уходит из помещения через приточные и вытяжные отверстия, расположенные на одной и той же стороне помещения. В транзитных струя поступает в ограничивающее ее пространство с одной стороны, а уходит – с другой; в транзитно-тупиковых воздух выходит из помещения как со стороны его входа, так и с противоположной.

Перфорированные (дырчатые) панели применяют преимущественно в невысоких помещениях для равномерного распределения приточного воздуха. При таком способе подачи воздуха обеспечивается резкое снижение скорости и выравнивание температур, несмотря на высокие параметры распределяемого по помещению воздуха. Так, допустимый перепад температур подаваемого воздуха и помещения Δt меньше или равен 15°С, скорость подачи V меньше или равна 4 м/с (с проверкой скорости в рабочей зоне). Пример организации воздухообмена приведен на рис. 5.11.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.11. Распределение воздуха через перфорированный (дырчатый)

потолок

а – расчетная схема потолка; б – размещение отверстий в потолке; в, г – способы устройства распределения воздуха через перфорированные решетки

Отверстия в потолке, через которые происходит подача воздуха, должны иметь небольшие размеры, чтобы обеспечить выдавливание воздуха из распределительного воздуховода (камеры) преимущественно под воздействием статического давления. При этом с целью наилучшего перемешивания воздушных струй режим движения воздуха в отверстия должен быть турбулентным. При истечении воздуха через отверстия перфорированного потолка, согласно исследованиям, турбулентный режим обеспечивается уже при значении критерия Re = 1500.

Ниспадающий поток, может применяться для создания соответствующей метеорологической обстановки на фиксированных рабочих местах (или в местах отдыха). В зону нахождения человека подается сверху вниз воздушная струя большого диаметра с малой скоростью. Такая подача воздуха называется воздушным душированием по способу ниспадающего потока, рис. 5.12.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.12. Приточная вентиляция для фиксированного рабочего места

способом ниспадающего потока (размеры указаны в метрах)

§

Приточные системы служат для подачи чистого воздуха в обслуживаемые помещения, схема системы приведена на рис. 5.13.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.13. Схема приточной системы

1 – жалюзийная решетка воздухоприемного устройства; 2 – утепленный клапан;
3 – фильтр; 4 – промежуточная секция; 5 – калориферная секция; 6 – переходная секция;
7 – вентилятор; 8 – сеть воздуховодов; 9 – воздухораспределители

Низ отверстия воздухоприемного устройства в узле воздухозабора размещают на высоте более 1 м от уровня устойчивого снегового покрова, но не ниже 2 м от уровня земли. Жалюзийная решетка воздухоприемного устройства препятствует попаданию в узел воздухозабора атмосферных осадков. Утепленный клапан защищает систему от проникновения холодного воздуха. Вместо утепленного клапана в отдельных случаях устанавливают заслонку утепленную с электрическим исполнительным механизмом.

Поз. 1—7 образуют приточную камеру. Приточные камеры обычно используют типовые, разработанные на различную производительность по воздуху организациями Госстроя и выпускаемые предприятиями.

Для расчета приточной системы сначала необходимо определить объем L воздуха, который необходимо подать в обслуживаемые помещения, вид (вода, пар, электроэнергия) и параметры теплоносителя (температура теплоносителя в подающем tг и обратном tо трубопроводах), расчетную температуру наружного воздуха tн, необходимую температуру приточного воздуха tпр, а также скорость Vр.з воздуха в рабочей зоне.

Очистка приточного наружного и рециркуляционного воздуха в фильтре приточной камеры производится в следующих целях:

а) для уменьшения запыленности воздуха, подаваемого в вентилируемые здания, если концентрация пыли в районе расположения здания или вблизи места забора воздуха систематически превышает ПДК, установленную гигиеническими нормативами;

б) для защиты теплообменников, оросительных устройств, приборов автоматики и другого оборудования вентиляционных камер и кондиционеров от запыления;

в) для предохранения ценной внутренней отделки и оборудования вентилируемых зданий от загрязнения отложениями мелкодисперсной пыли;

г) для поддержания в помещениях заданной в соответствии с технологическими требованиями чистоты воздуха.

Содержание вредных веществ в приточном воздухе, подаваемом механической вентиляцией, следует определять расчетным методом с учетом фоновых концентраций этих веществ в местах размещения воздухоприемных устройств, но не более 30% ПДК в воздухе рабочей зоны для производственных и административно-бытовых помещений.

Содержание пыли в приточном воздухе, подаваемом механической вентиляцией после соответствующей очистки, не должно превышать:

– ПДК в атмосферном воздухе населенных пунктов при подаче его в помещения общественных зданий;

– 30% ПДК в воздухе рабочей зоны при подаче его в помещения производственных и административно-бытовых зданий;

– 30% ПДК в воздухе рабочей зоны с частицами пыли размером не более 10 мкм при подаче его в кабины крановщиков, пульты управления, зону дыхания работающих, а также при воздушном душировании.

Для очистки приточного воздуха от пыли применяют, в основном, пористые воздушные фильтры и электрические воздушные фильтры промывного типа. В табл. 5.10. перечислены воздушные фильтры, применяемые в нашей стране.

Таблица 5.10

Номенклатура воздушных фильтров для приточных систем

Тип Вид Класс
фильт-ра
по
эффек-тив-ности
Крите-
рий каче-ства
Номиналь-ная воздушная нагрузка
на входное
сечение, м3/(ч·м2)
Сопротивление
при номинальной
воздушной
нагрузке, Па
Пылеем-кость при достижении указанного конечного сопротивле-ния, г/м3 Средняя начальная запыленность очищаемого воздуха,
мг/ м3
Способ
регенерации
фильтра
на-чаль-ное конечное при указанной пыле-емкости допустимая предельная
Сухие пористые
Волокнистые сухие Ячейковые
ФяЛ-12,
ФяЛ-2
I 0,05 0,15 Смена
фильтрующего
материала
Ячейковые ЛАИК I По каталогам объединения «Союзмедьинструмент» 0,01 0,05 Смена фильтра
Карманные ФяКП II Очистка и смена фильтрующего
материала
Панельные ФР
(ФР3, ФР4, ФР5)
III 10 000 0,10 0,50 Смена
фильтрующего
материала
Сетчатые Рулонные ФРС* (ФРПМ) III 10 000 Очистка запыленного материала (пневматическая)
Ячейковые ФяВБ III Очистка запыленного материала промывкой в воде
Губчатые сухие Ячейковые ФяПБ III 0,3 0,5 То же, или пневматически
Смоченные пористые
Волокнистые
замасленные
Ячейковые
ФяУБ
III 0,3 0,5 Смена фильтрующего материала
Ячейковые
ФяУБ
III 0,3 0,5 Смена вкладыша
Масляные Самоочищающиеся Кд (КдМ, Кт, КтЦ, ФС) III 7 – 15** 0,3 0,5 Непрерывная
промывка в масле фильтрующих
элементов
Ячейковые
ФяРБ
III Промывка фильтра в содовом растворе с последующим замасливанием
Ячейковые
ФяВ
III То же
Электрические
Двух-зональные промывные Агрегатные ФЭК и ФЭ-2М II 10 000 Промывка водой
* – применяются для очистки воздуха от волокнистой пыли
** – в % от массы масла, залитого в ванну

Пористые фильтры подразделяют на смоченные и сухие: к смоченным относятся фильтры с покрытым тонкими пленками вязких нелетучих замасливателей заполнением из металлических пластинок, проволочных или полимерных сеток и нетканых волокнистых слоев; к сухим — фильтры с заполнением из нетканых волокнистых слоев, гофрированных сеток и губчатые, не смоченные замасливателем.

Фильтры выбирают с учетом начальной запыленности воздуха и допускаемой остаточной концентрации пыли в воздухе после его очистки, т.е. по их эффективности. Одновременно принимают во внимание начальное сопротивление фильтра, изменение сопротивления при запылении фильтра, конструктивные и эксплуатационные особенности.

Критерий качества фильтра учитывает эффективность очистки воздуха, начальное сопротивление и пылеемкость; чем этот показатель ниже, тем выше качество фильтра. У фильтров, сопротивление которых не меняется в процессе работы (например, у самоочищающихся), критерий качества наименьший, равный нулю.

По эффективности воздушные фильтры подразделяются на три класса (табл. 5.11).

Таблица 5.11

Характеристика основных классов воздушных фильтров

Класс фильтра Размеры эффективно
улавливаемых частиц,
мкм
Эффективность очистки
наружного воздуха,
%, не менее
I Все
II Более 1
III Более 10

При большой начальной концентрации пыли или при необходимости особо тщательной очистки воздуха применяют многоступенчатую очистку.

Калориферы биметаллические или пластинчатые, устанавливаемые в приточных камерах, служат для нагрева воздуха, подаваемого в производственные помещения. Теплоносителем могут быть вода, пар, электроэнергия.

Биметаллические со спирально-накатным оребрением калориферы могут быть одноходовыми с вертикальным расположением трубок и многоходовыми с горизонтальным расположением трубок. Пластинчатые калориферы изготовляются только многоходовыми с горизонтальным расположением трубок.

При теплоносителе воде следует применять многоходовые калориферы и их последовательное соединение по теплоносителю. Допускается параллельное соединение по теплоносителю рядов калориферов, расположенных последовательно по ходу воздуха.

При теплоносителе паре рекомендуется применять одноходовые калориферы. При теплоносителе паре (перегретом или насыщенном) расчет следует производить на разность между температурой насыщенного пара и средней температурой воздуха.

Расчет площади поверхности нагрева калориферов для систем вентиляции и кондиционирования воздуха, совмещенных с воздушным отоплением и запроектированных для подачи наружного воздуха в количествах, необходимых для вентиляции в течение холодного периода года, следует производить, принимая расчетные параметры Б (для зданий сельскохозяйственного назначения — по параметрам А).

Действительный расход тепла, подводимого к калориферу, определяется по сумме расходов тепла на отопление и вентиляцию, соответствующих расходу при расчетной температуре наружного воздуха в холодный период года по расчетным параметрам Б.

Калориферы первого подогрева систем кондиционирования воздуха и приточных вентиляционных систем с увлажнением приточного воздуха при теплоносителе воде нужно проверять на режимы эксплуатации, соответствующие наружной температуре и температурам в точках излома графика температур воды в тепловых сетях, и на температуру воды на выходе из калорифера.

Расчет калориферов производится в следующем порядке.

1. Задаваясь массовой скоростью воздуха ρ1, кг/(м2·с), определяют необходимую площадь фронтального сечения калориферов по воздуху:

f1 = G/ (ρ)1 , м2, (5.43)

где G – расход нагреваемого воздуха, кг/с.

2. Пользуясь техническими данными о калориферах и исходя из необходимой площади фронтального сечения, подбирают номер и число устанавливаемых параллельно калориферов и находят действительную площадь их фронтального сечения f. Число калориферов должно быть минимальным.

3. Определяют действительную массовую скорость воздуха в калориферах

ρ = G/ f , кг/(м2·с). (5.44)

При теплоносителе воде объемный расход проходящей через каждый калорифер воды вычисляют по формуле

Gводы = Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м3/с, (5.45)

где Q – расход теплоты на нагревание воздуха, Вт; tгор и tобр – температура воды на входе в калорифер и на выходе из него, °С; n – число калориферов, параллельно включаемых по теплоносителю; 4,2 – удельная теплоемкость воды, кДж/(кг·К).

Находят скорость воды в трубках калориферов

W = Gводы / fтр , м/с, (5.46)

где fтр – живое сечение трубок калориферов для прохода воды, м2.

По массовой скорости ρ и скорости воды (при паре только по массовой скорости) по справочной литературе или каталогам на калориферы находят коэффициент теплопередачи калорифера К, Вт/(м2·°С).

4. Рассчитывают необходимую площадь Fу поверхности нагрева калориферной установки

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м2, (5.47)

где tср – средняя температура теплоносителя, °С; tн – начальная температура нагреваемого воздуха, °С; tк – конечная температура нагретого воздуха, °С.

Средняя температура теплоносителя

– при теплоносителе воде

tср = (tгор tобр)/2 , °С; (5.48)

– при насыщенном паре давлением до 0,03 МПа tср = 100ºС;

– при насыщенном паре давлением свыше 0,03 МПа tср = tпара,

где tпара – температура, °С, насыщенного пара, соответствующая его давлению.

5. Определяют общее число устанавливаемых калориферов:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , шт, (5.49)

где Fк – площадь поверхности нагрева одного калорифера выбранной модели, м2.

Округляя число калориферов до кратного числа их в первом ряду n, находят действительную площадь поверхности нагрева, установки:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м2. (5.50)

Тепловой поток выбранного калорифера не должен превышать расчетный более чем на 10%. Избыточный тепловой поток калорифера составит:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , (5.51)

При избыточном тепловом потоке более 10% следует применить другую модель или номер калорифера и произвести повторный расчет.

По таблицам из справочной литературы или каталогам калориферов по массовой скорости воздуха определяют аэродинамическое сопротивление калориферной установки, а также сопротивление калориферной установки проходу теплоносителя.

На сопротивление по воздуху следует давать запас 10%, на сопротивление по воде – 20%.

Вентиляторы в системах механической вентиляции применяют радиальные (центробежные) и осевые.

Радиальные (центробежные) вентиляторы делят на следующие группы: низкого давления (до 1 кПа), среднего давления (от 1 до 3 кПа) и высокого давления (от 3 до 12 кПа). Вентиляторы низкого и среднего давления обычно применяют в приточных и вытяжных вентиляционных установках, установках кондиционирования воздуха и для воздушно-тепловых завес, а вентиляторы высокого давления – в технологических установках.

Осевые вентиляторы обычно применяют при относительно малых сопротивлениях вентиляционной сети (примерно до 200 Па) или без сети воздуховодов.

В зависимости от условий их эксплуатации вентиляторы изготовляют в обычном исполнении – для перемещения чистого или малозапыленного воздуха с температурой до 80°С; в антикоррозионном исполнении (из винипласта и другого материала) – для перемещения воздуха с примесями, разрушающе действующими на обычную сталь; в искрозащищенном исполнении – для перемещения горючих и взрывоопасных смесей. В последнем случае колеса и входные патрубки во избежание искрения выполняют из более мягкого, чем сталь, материала, например алюминия. Для перемещения воздуха с содержанием пыли более 100 мг/м3 применяют пылевые вентиляторы, обладающие повышенной износоустойчивостью.

Вентиляторы, как правило, приводят в действие электродвигателями, с которыми они соединяются одним из следующих способов:

– непосредственно на валу или через эластичную муфту (исполнение 1);

– клиноременной передачей с постоянным передаточным отношением (исполнение 5 или 6);

– регулируемой бесступенчатой передачей через гидравлические и индукторные муфты скольжения.

Вентиляторы могут быть правого вращения, когда колесо их вращается по часовой стрелке (если смотреть на него со стороны всасывания), и левого вращения, когда колесо их вращается против часовой стрелки. Размеры вентиляторов как радиальных, так и осевых характеризуются присвоенными им номерами, численно выражающими значение диаметра рабочего колеса в дм (например, вентилятор № 5 имеет колесо диаметром 500 мм). Чем больше номер вентилятора, тем больше подача воздуха вентилятором.

На рис. 5.14 приведен общий вид радиального (центробежного) вентилятора.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.14. Вентилятор радиальный:

1 – кожух вентилятора; 2 – электродвигатель; 3 – рама; 4 – виброизоляторы

Вентилятор и электродвигатель размещены на раме, под которой устанавливают виброизоляторы для снижения воздействия вибрации на опорные конструкции. Внутри кожуха помещено колесо с лопатками (ось колеса расположена горизонтально). При вращении рабочего колеса в направлении разворота улиткообразного кожуха воздух всасывается через входное отверстие и под действием центробежной силы выбрасывается через выходное отверстие. Лопатки колеса могут иметь различную форму (загнутые вперед, радиальные или загнутые назад). Наибольшее давление создается при лопатках, загнутых вперед, но больший КПД у вентиляторов с лопатками, загнутыми назад, и, кроме того, они создают меньший шум.

Радиальные вентиляторы изготавливаются и с вертикальным расположением оси колеса. Такое расположение оси колеса характерно для крышных вентиляторов, рис. 5.15. Их применяют при устройстве общеобменной вентиляции, размещая на кровле производственных зданий без системы воздуховодов, а также для систем дымоудаления. Воздух забирается вентилятором непосредственно из-под кровли здания и выбрасывается в атмосферу.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.15. Вентилятор радиальный крышный

Вентиляторы осевые применяют в системах вентиляции, воздушного отопления и в других производственных и технологических целях, в системах противодымной защиты зданий для подачи воздуха на пути эвакуации в случае пожаров. На рис. 5.16 приведена конструкция осевого вентилятора, представляющего собой лопаточное колесо, расположенное в цилиндрическом кожухе.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.16. Вентилятор осевой:

1 – колесо лопаточное; 2 – кожух; 3 – электродвигатель

При вращении колеса поток воздуха проходит через вентилятор вдоль его оси. Отсюда и наименование вентилятора – осевой. Давление, создаваемое осевым вентилятором, не более 200 Па. Размеры осевых вентиляторов, как и радиальных, характеризуются их номерами.

Подбор вентиляторов осуществляют по производительности по воздуху L и давлению P, которые вентилятор должен обеспечить.

Эти параметры определяют основные технические требования к вентилятору и зависят от характеристики сети, в которой он работает. Выбрать оптимальный вентилятор – это значит определить его тип (схему), размер и частоту вращения колеса, при которых выполнялись бы все требования технического задания. Как правило, вентилятор должен иметь наибольший возможный коэффициент полезного действия (КПД), минимально возможные габаритные размеры и массу.

Наиболее просто выбрать вентилятор на заданные параметры L и P по каталогам вентиляторов, в которых приведены характеристики и области работы серийных вентиляторов различных типоразмеров. Если вентилятор имеет непосредственный привод с электродвигателем, то он обеспечивает режимы, соответствующие его характеристикепри частоте вращения электродвигателя. Для расширения диапазона рабочих режимов вентилятора данного типоразмера используют его модификации с различными рабочими колесами, диаметры колеса Dк которых больше или меньше номинального диаметра Dн на 5—10%, то есть Dк = 0,9Dн; Dк = 0,95Dн; Dк = 1,05Dн; Dк = 1,1Dн. С ростом диаметра колеса вентилятор данного типоразмера при работе на режиме максимального КПД увеличивает подачу воздуха и развивает большее давление.

Вентиляторы с ременным приводом выпускают с набором шкивов, поэтому вентилятор одного типоразмера может работать при различной частоте вращения и обеспечивать целую область режимов.

Аэродинамические характеристики вентиляторов выражают зависимость между L и Р при различных значениях n и u, где L – подача воздуха вентилятором, м3/ч; Р – полное давление, развиваемое вентилятором, Па; n – частота вращения колеса вентилятора, мин–1; u – окружная скорость вращения колеса вентилятора,

Окружную скорость определяют по формуле

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м/с, (5.52)

где d – диаметр колеса вентилятора, м.

Окружная скорость вентилятора ограничивается предельно допустимым уровнем шума в помещении.

Тип и номер вентилятора следует выбирать из условия обеспечения высокого КПД его при окружной скорости в пределах допустимой из условия относительной бесшумности работы вентилятора и частоте вращения, позволяющей осуществить соединение вентилятора по возможности на одном валу с электродвигателем.

На заданную подачу вентиляционной установки принимают запас в пределах до 10% на возможные дополнительные потери или подсос воздуха в воздуховоды.

Мощность N электродвигателяопределяют по формуле:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , кВт, (5.53)

где L – подача воздуха вентилятором, м3/ч; Р – давление, создаваемое вентилятором, Па; ηв – КПД вентилятора; ηр.п – КПД ременной передачи (для вентиляторов первого исполнения, когда колесо вентилятора насажено непосредственно на вал электродвигателя, ηр.п = 1).

Установочную мощность определяют по формуле

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , кВт, (5.54)

где K1 – коэффициент запаса (см. раздел 4).

Определив установочную мощность, подбирают по каталогу тип электродвигателя, который зависит от условий эксплуатации.

Значения L, Р и N для любого вентилятора зависят от частоты n вращения его колеса.

Подача вентилятора прямо пропорциональна частоте вращения колеса:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.. (5.55)

Полное давление, создаваемое вентилятором, пропорционально квадрату частоты вращения колеса:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. (5.56)

Расходуемая мощность пропорциональна кубу частоты вращения колеса:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. . (5.57)

Используя эти соотношения, подбирают размер шкивов при ременной передаче.

Предварительный подбор вентилятора по заданной производительности L и оптимальному значению полного давления Р производится по сводным графикам аэродинамических характеристик (см. пример для вентиляторов ВР80-75 №5 на рис. 5.17), причем величина Р уточняется по ближайшей характеристике сводного графика. Полученная точка со значениями L и Р принимается «рабочей точкой» вентилятора. Окончательный подбор вентилятора осуществляется по графикам индивидуальных характеристик по каталогам вентиляторов или по справочной литературе.

Выбор типоразмера вентилятора сводится, как правило, к подбору машины, потребляющей наименьшее количество энергии, т. е. имеющей наибольший коэффициент полезного действия (КПД) в данной «рабочей точке».

На сводных графиках характеристики показаны в границах, рекомендуемых по энергетическим показателям. В графиках индивидуальных характеристик эти участки выделены утолщенными линиями.

На графиках индивидуальных аэродинамических характеристик над кривыми давления указаны частота вращения вентиляторов п, об/мин, а справа – окружные скорости рабочих колес u, м/с. На этих графиках приведены линии постоянного КПД – η, а также линии установочных мощностей Nу ,кВт. Пример индивидуальной характеристики приведен на рис. 5.18.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.17. Сводный график характеристик вентиляторов ВР80-75 (исп. 1)

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.18. Аэродинамическая характеристика вентилятора ВР80-75 №5

с колесом диаметром 1,05 Dном (исполнение 1)

Воздуховоды в вентиляционных системах используют преимущественно круглого сечения, допускается применять прямоугольного и других сечений. Размеры поперечного сечения принимают стандартные в соответствии с требованиями СНиП 2.04.05-91. При выборе материала воздуховодов следует учитывать предел их огнестойкости в зависимости от назначения помещения и категории помещения по взрывопожароопасности. Трассировку воздуховодов следует выполнять с учетом требований пожарной безопасности.

§

Оборудование, аппараты, устройства, включенные в технологическую цепочку и характеризующиеся выделением вредных веществ, пыли, тепла, влаги, должны быть оснащены устройствами местной вытяжной вентиляции. Конструктивные решения местной вытяжной вентиляции весьма многообразны и зависят от условий выделения ухудшающих состояние воздуха рабочей зоны факторов, а также формы и размеров источника. Во всех случаях отсосы должны быть встроены в технологическое оборудование, либо максимально приближены к нему и подсоединены к системе вытяжной вентиляции (рис. 5.19).

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.19. Схема местной вытяжной системы вентиляции:

1 – пылегазоприемное устройство (укрытие, зонт, встроенный отсос, боковой отсос, шкаф, всасывающая панель, вентилируемая камера, кожух-воздухоприемник и т.д.), 2 – сеть воздуховодов, 3 – пылегазоуловитель, 4 – вентилятор

В качестве местных отсосов применяют вытяжные зонты, отсасывающие панели, бортовые отсосы, вытяжные шкафы, кожухи-воздухоприемники, аспирируемые укрытия. Местные отсосы подразделяются на три типа – открытого, полуоткрытого и закрытого типа.

В общем случае объем воздуха, удаляемого местным отсосом, определяют по формуле:

L = 3600·V·F , м3/ ч, (5.58)

где V – скорость воздуха во всасывающем отверстии, м/с; F – площадь всасывающего отверстия, м2.

Эффективность всасывания воздуха местными отсосами характеризуется спектрами всасывания и проявляется на небольших расстояниях от всасывающих отверстий. Если вытяжные потоки не способны увлечь и удалить ненаправленные вредные выделения, то местный отсос активируют приточной струей, которая, проходя через область вредных выделений, направляет их в заданную зону. Такие отсосы называют активированными.

Спектром всасывания называют семейство кривых, представляющих геометрические места точек с одинаковыми скоростями движения воздуха на различных расстояниях от всасывающего отверстия (рис. 5.20). Цифры на кривых указывают доли скорости в процентах средней скорости во всасывающем отверстии. Расстояния от отверстия выражают в долях от его диаметра d. Линии, перпендикулярные кривым равных скоростей, показывают направление движения воздуха.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.20. Распределение скоростей в зоне действия всасывающих отверстий:

а – спектр всасывания отверстия с острыми кромками (без фланца); б – спектр всасывания отверстия с фланцем

Исследования В.В. Батурина показали следующее. Если спектры скоростей всасывания изображать в относительных величинах, скорости – в долях центральной или средней скорости в отверстии, а расстояния – в долях какого-либо характерного размера (для круглого отверстия – его диаметр, для прямоугольного – сторона), то для геометрически подобных насадков спектр скорости остается неизменным. Наличие у всасывающих отверстий направляющих и ограничивающих плоскостей, например, в виде фланцев преграждает доступ воздуха в этих местах и позволяет получить бόльшие скорости на тех же расстояниях при одинаковом расходе воздуха в отсосе.

Из приведенного рис. 5.20 наглядно видно, что скорости всасывания очень быстро уменьшаются, из чего следует необходимость максимального приближения местного отсоса к источнику вредных выделений.

В местных отсосах открытого типа приемное отверстие располагается на некотором расстоянии от источника выделения вредных веществ. К таким отсосам относятся вытяжные зонты, бортовые отсосы, вытяжные панели, боковые, угловые и кольцевые отсосы и т. п. Принцип действия отсасывающих устройств открытого типа основан на создании спектра всасывания такого размера, который охватывал бы зону активного выделения примесей со скоростями в спектре, обеспечивающими направленное перемещение примесей к вытяжному отверстию.

Примеры отсосов открытого типа приведены на рис. 5.21—5.25.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.21. Зонт над рабочим проемом печи

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.22. Зонт над источником выделения вредных веществ (паров, газов)
или тепла

Вытяжные зонты используют для улавливания вредных веществ и отвода тепла от теплоисточников, когда более полное укрытие последних невозможно по условиям производства. Зонт следует делать с центральным углом раскрытия не более 60° и приемным отверстием, перекрывающим (в плане) источник вредных выделений. Если в помещении имеются значительные горизонтальные воздушные потоки, то они нарушают работу зонтов.

Бортовые отсосы (двухсторонние или односторонние) наибольшее распространение получили в цехах металлопокрытий для улавливания вредных выделений с поверхности растворов гальванических ванн.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.23. Схема устройства бортового отсоса

а – обычного; б – опрокинутого; 1 – уровень борта ванны; 2 –уровень поверхности жидкости; В – ширина ванны; hн – расстояние от поверхности жидкости до всасывающего отверстия отсоса

Бортовые отсосы требуют большого расхода вентиляционного воздуха и используются в случаях, когда применение более экономичных типов отсосов невозможно по условиям производства.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.24. Схема установки отсасывающей панели у поста сварки

Отсасывающие панели используют для удаления увлекаемых тепловыми струями вредных веществ, когда более полное укрытие источника вредных выделений невозможно. Панели располагают сбоку от источника вредных выделений наклонно (рис. 5.24) или вертикально (рис. 5.25) со стороны, противоположной размещению работающего.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.25. Схемы отсасывающих панелей

а – односторонней; б- с экраном; в – комбинированной (с отсосом в сторону и вниз)

Местные отсосы полуоткрытого типа – это отсосы с открытым проемом или отверстием, внутри которых находится источник вредных выделений. К этому типу отсосов относятся вытяжные шкафы, рис. 5.26, кожухи-воздухоприемники у сухих абразивных и шлифовальных кругов, рис. 5.27 и т.д.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.26. Схемы вытяжных шкафов

а – с верхним, б – с нижним, в – с комбинированным удалением воздуха

Средняя скорость всасывания воздуха в рабочем проеме вытяжных шкафов принимается от 0,3 до 1,5 м/с в зависимости процесса, протекающего в шкафу, и от вида выделяющихся вредных веществ.

Кожухи-воздухоприемники устраивают у сухих вращающихся абразивных и шлифовальных кругов для защиты рабочего не только от пыли, но и от травм.

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром.

Рис. 5.27. Защитно-обеспыливающий кожух универсально-заточного станка

1 – боковая крышка кожуха; 2 – задняя стенка кожуха; 3 – дуговой вырез; 4 – отсасывающий патрубок; 5 – фартук; 6 – гибкий алюминиевый шланг; 7 – абразивный круг

Объем воздуха, отсасываемого от кожухов станков с сухими кругами, определяют в зависимости от диаметра круга:

Lk·d, м3/ч, (5.59)

где d – диаметр круга, мм; k – коэффициент, зависит от вида станка и материала круга (для заточных и шлифовальных станков с абразивными кругами k = 2; для полировальных станков с войлочными кругами k = 4; для полировальных станков с матерчатыми кругами k = 6),

или для станков с любыми кругами

L = 360 F·V3/ч, (5.60)

где F·– площадь живого сечения рабочего отверстия кожуха, м2; V – скорость в воздухоприемном отверстии, равная 0,25 Vк при направлении пылевого факела непосредственно в отверстие кожуха и (0,3-0,4) Vк при направлении пылевого факела вдоль отверстия кожуха (здесь Vк – максимальная окружная скорость вращения круга, м/с).

В расчет принимается большая из величин, рассчитанная по формулам (5.59) и (5.60).

Расчеты отсосов открытого и полуоткрытого типа подробно изложены в справочной литературе.

В местных отсосах закрытого типа источник выделения вредных веществ располагается внутри укрытия. Например, дробеструйные, окрасочные камеры, вытяжные шкафы, кожухи, укрывающие пылящее оборудование, и т. п. Такие отсосы улавливают вредные вещества наиболее полно при минимальном объеме удаляемого воздуха. Внутри укрытия поддерживают разрежение, чтобы через неплотности внутрь укрытия засасывался воздух со скоростями, препятствующими распространению вредных веществ по помещению. Объем воздуха, который необходимо удалить от местного отсоса закрытого типа, определяют по формуле:

Вентиляционная лаборатория: ошибки при замерах анемометром. , м3/ч, (5.61)

где Fн – площадь неплотностей, м2; Ропт – оптимальное разрежение в укрытии, Па; ρ – плотность воздуха, кг/м3; ζ – коэффициент местного сопротивления (к.м.с.) проходу воздуха через неплотности; при расчетах принимают Ропт = 2 Па, ζ = 2,4.

К отсосам закрытого типа относятся аспирируемые укрытия, которые применяют с целью предотвращения запыления воздуха в помещениях. Такие укрытия устраивают у оборудования, которое предназначено для транспортирования и переработки сыпучего пылящего материала: у дробилок, грохотов, элеваторов, конвейеров. Укрытие должно быть тщательно уплотнено, особенно в местах интенсивного пылеобразования. Отверстия укрытий, через которые отсасывается воздух, не должны находиться в непосредственной близости к местам пылеобразования.

Для повышения эффективности местной вытяжной вентиляции необходимо соблюдать следующие требования:

1) источники выделения вредных веществ должны быть максимально укрыты;

2) конструкция воздухоотсасывающего устройства и его расположение должны учитывать естественное движение выделяемых вредных веществ (конвекционные потоки воздуха, направленность пылевой струи, направление движения газов и др.);

3) зона дыхания работающих должна находиться вне укрытия;

4) ход технологического процесса и удобство обслуживания оборудования не должны нарушаться;

5) в укрытии путем отсоса воздуха должно создаваться разрежение, достаточное для того, чтобы воспрепятствовать выходу из него и поступлению в воздух помещения вредных веществ;

6) объединение в общую вытяжную установку местных отсосов, удаляющих пыль, легко конденсирующиеся пары, а также вещества, которые при смешивании могут создавать вредные смеси или новые химические соединения с перечисленными свойствами, не допускается;

7) для удаления вредных или горючих веществ следует оборудовать отдельные от систем общеобменной вытяжной вентиляции местные отсосы;

8) системы местных отсосов горючих веществ, осаждающихся или конденсирующихся в воздуховодах или вентиляционном оборудовании, следует оборудовать отдельными для каждого помещения или каждой единицы оборудования;

9) включение систем местной вытяжной вентиляции, удаляющей от технологического оборудования вредные вещества 1 и 2 классов опасности, следует блокировать с этим оборудованием таким образом, чтобы оно не могло работать при отключенной местной вытяжной вентиляции. Если блокирование по каким-либо причинам невозможно, то предусматриваются установки резервных вентиляторов для местных отсосов с автоматическим переключением. Такие системы местных отсосов не допускается объединять и с системами общеобменной вытяжной вентиляции.

Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий

Adblock
detector