Безопасность жизнедеятельности. Системы отопления. Расчет тепловой мощности отопления. Искусственная вентиляция производственных помещений. Расчет вентиляционной системы
 Скачать 91.5 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тульский государственный университет» (ФГБОУ ВО «ТулГУ») Интернет-институт Безопасность жизнедеятельности КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА на тему «СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ ОТОПЛЕНИЯ. ИСКУССТВЕННАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ. РАСЧЕТ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ» Выполнил: Курбанов Мейлис Батырович студент 3 курса гр. ИБ760583-ПБр:И95 Преподаватель Ларина Марина Викторовна Оценка ________________________________ ТУЛА 2021 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 2 1 СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ ОТОПЛЕНИЯ 3 1.1 Тепловая обстановка и условия комфортности для человека в помещении 3 1.2 Расчет тепловой мощности системы отопления 7 2 ИСКУССТВЕННАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ. РАСЧЕТ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ 9 2.1 Искусственная вентиляция производственных помещений 9 2.2 Расчет вентиляционной системы 12 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 16 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 17 ВВЕДЕНИЕВ процессе труда в производственном помещении человек находится под влиянием определённых условий, или микроклимата − климата внутренней среды этих помещений. Микроклимат производственных помещений − это климат внутренней среды этих помещений, который определяется действующими организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих поверхностей. Метеорологические условия рабочей среды (микроклимат) оказывают влияние на процесс теплообмена и характер работы. Микроклимат характеризуется температурой воздуха, его влажностью и скоростью движения, а также интенсивностью теплового излучения. Длительное воздействие на человека неблагоприятных метеорологических условий резко ухудшает его самочувствие, снижает производительность труда и приводит к заболеваниям. К основным нормируемых показателям микроклимата воздуха рабочей зоны относятся температура, относительная влажность, скорость движения воздуха. Для создания требуемых параметров микроклимата в производственном помещении применяют системы вентиляции и кондиционирования воздуха, а также различные отопительные устройства. Цель моей работы: системы отопления и расчет тепловой мощности отопления. искусственная вентиляция производственных помещений и расчет вентиляционной системы 1 СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ ОТОПЛЕНИЯ1.1 Тепловая обстановка и условия комфортности для человека в помещенииВ жилых, общественных и промышленных зданиях требуется поддерживать необходимые для людей и производственных процессов метеорологические условия — определенный микроклимат. Защита ограждений от наружных климатических воздействий недостаточна для круглогодичного обеспечения необходимых условий в помещении. Эти условия могут быть созданы искусственно, например зимой работой системы отопления. Отопление - это искусственный обогрев помещений в холодный период года с целью возмещения в них теплопотерь и поддержания на заданном уровне температуры, отвечающей условиям теплового комфорта, а иногда и требованиям технологического процесса при помощи устройств (приборов, систем), выполняющих эту функцию. Основное требование к микроклимату — поддержание условий, благоприятных для находящихся в помещении людей. В организме человека постоянно вырабатывается тепло, которое должно быть отдано окружающей среде. Поддержание постоянной температуры организма около 36,6° С обеспечивает физиологическая система терморегуляции. Напряжение системы терморегуляции сказывается на самочувствии и работоспособности человека. В зависимости от физиологического и эмоционального состояния человека, его одежды, возраста, степени физической тяжести выполняемой работы и индивидуальных особенностей количество отдаваемого в окружающую среду тепла может быть различным. В спокойном состоянии организм взрослого человека вырабатывает и отдает окружающей среде около 120 Вт (— 100 ккал/ч), при тяжелой работе — до 470 (—-400), а при максимальных кратковременных нагрузках — до 1000 Вт ( — 900 ккал/ч). Степень физической тяжести выполняемой человеком работы условно определяют по интенсивности тепловыделения и считают незначительной работу, при которой тепловыделения составляют до 140 Вт (120 ккал/ч), легкой до 175 (150), средней до 290 (250) и тяжелой свыше 290 Вт (250 ккал/ч) Если теплопродукция не равна отдаче тепла, то наблюдается накопление или дефицит тепла, приводящие к перегреву или переохлаждению организма. Система терморегуляции позволяет в определенных пределах обеспечивать баланс тепла, но ее возможности довольно ограничены. Отдача тепла с поверхности тела человека происходит излучением (окружающим поверхностям помещения), конвекцией (воздуху) и в результате затрат тепла на испарение влаги (пота). При обычных условиях в спокойном состоянии человек приблизительно половину тепла теряет излучением, четверть — конвекцией и четверть — испарением. При тяжелой работе основная доля теряемого тепла приходится на испарение влаги Интенсивность отдачи тепла человеком зависит от тепловой обстановки в помещении, которая характеризуется температурой воздуха tBy радиационными условиями (радиационной температурой tR и температурой тп, размерами и расположением нагретых и охлажденных поверхностей), а также подвижностью vB и влажностью <рв внутреннего воздуха. Комфортными (зона комфорта) или оптимальными считаются такие сочетания этих показателей микроклимата, при которых сохраняется тепловое равновесие в организме человека и отсутствует напряжение в его системе терморегуляции. Допустимыми являются такие метеорологические условия, при которых возникает незначительная напряженность системы терморегуляции и отмечается небольшая дискомфортность для человека тепловой обстановки в помещении. Деятельность человека обычно связана с определенной частью объема помещения. Эту часть называют обслуживаемой или рабочей зоной. Требуемые внутренние условия должны быть обеспечены системой отопления и теплозащитой ограждений именно в этой зоне. Тепловые условия в помещении зависят в основном от температуры воздуха и температуры поверхностей, т. е. определяются его температурной обстановкой. Основное назначение системы отопления сводится к поддержанию во всех помещениях здания в зимний период года заданных температурных условий. Ощущение температурного комфорта зависит в определенной мере от температуры воздуха и температуры поверхностей, обращенных в помещение. Когда температуры воздуха tB и поверхностей tR равны, в помещении имеется температурный уровень или «температура помещения» tn, равная этой температуре. В этих условиях tu=tB=tR. Опытами установлено, что для приблизительного соблюдения условий температурного комфорта определенному понижению температуры воздуха должно соответствовать приблизительно такое же повышение температуры поверхностей. Учитывая наличие такой связи, удобно характеризовать условия в помещении «температурой помещения», понимая под ней такую одинаковую температуру воздуха и поверхностей, при которой теплоотдача человеком будет такая же, как и при заданных неравных температурах воздуха и поверхностей. Для наиболее распространенных помещений, с небольшой подвижностью внутреннего воздуха, tn принимают приблизительно равной среднеарифметическому значению tB и tR. Температурную обстановку в помещении можно определить двумя условиями комфортности. Кроме общего теплового баланса, на тепловое самочувствие человека влияют условия, в которых находятся отдельные части тела. Особенно существенно сказываются на ощущении комфортности обстановки тепловые условия, в которых находятся голова и ноги человека. Голова человека чувствительнее к радиационному перегреву и переохлаждению, а для ног важны температура поверхности пола, с которой они непосредственно соприкасаются, и наличие холодных потоков воздуха вдоль пола. Второе условие комфортности температурной обстановки определяет допустимые температуры нагретых и охлажденных поверхностей при нахождении человека на границах обслуживаемой зоны помещения, т. е. в непосредственной близости от этих поверхностей. Системы отопления зданий бывают двух видов: центральные и местные. В центральных системах отопления тепло вырабатывают за пределами отапливаемых помещений (котельная, ТЭЦ). Затем выработанное тепло транспортируется по трубопроводам (тепломагистралям) в отдельные помещения и здания. Центральные системы отопления подразделяются по виду теплоносителя на водяное, воздушное, паровое и др. Местные (автономные) системы отопления отличает отсутствие теплопередающей системы – «тепломагистрали». Особенностью местной системы отопления является совмещение генератора тепла с отопительным прибором. 1.2 Расчет тепловой мощности системы отопленияРасчет требуемой мощности системы отопления здания начинается с нахождения величины теплового потока на покрытие трансмиссионных теплопотерь ∑Qт.пот.тр, Вт. Вторым важнейшим составляющим расходов тепловой мощности на системы отопления является определение расходов ее на подогрев приточного наружного воздуха, поступающего в помещение здания от неорганизованной инфильтрации через неплотности в строительных конструкциях. В справочной литературе приведены величины коэффициентов воздухопроницаемости КИ и методики расчета поступающего в помещения приточного наружного воздуха. В нормах оговорено, что неорганизованное поступление наружного воздуха должно быть не менее санитарных норм для жилых и административных зданий. Применение в последние годы в строительстве окон повышенной герметичности практически устранило инфильтрацию наружного воздуха, что значительно ухудшило качество воздушной среды в жилых помещениях. Применение регулируемых щелевых отверстий в оконных коробках позволяет выполнить санитарные требования по поступлению в помещения санитарной нормы наружного воздуха. По выражению  вычисляется расход теплоты на нагрев приточного наружного воздуха до комнатной температуры tв = +20 °С. Эти затраты теплоты ∑Qт.пн также входят в расчет требуемой тепловой мощности систем отопления.В бытовых и служебных помещениях имеются тепловыделения ∑Qт.выд, которые снижают требуемую мощность системы отопления. По результатам проведенных расчетов определяется требуемая тепловая мощность системы отопления здания:
При применении в здании организованной приточно-вытяжной вентиляции с установкой в приточных и вытяжных агрегатах устройств утилизации теплоты вытяжного воздуха для нагрева приточного наружного воздуха (см. схему на рис. 1) затраты теплоты на подогрев подаваемого в помещения суммарного (по санитарной норме) количества наружного воздуха ∑Lпн сокращается на величину:
 Рисунок 1 - Схемы приточного I и вытяжного II агрегатов по энергосберегающей технологии приготовления приточного наружного воздуха: 1 - многостворчатый воздушный клапан с ручным или автоматическим приводом; 2 - фильтр для очистки воздуха; 3 - теплоотдающий теплообменник; 4 - теплоизвлекающий теплообменник; 5 - соединительные трубопроводы; 6 - насос циркуляции промежуточного теплоносителя-антифриза; 7 - герметичный расширительный сосуд; 8 - калорифер подогрева от подачи в трубки горячей воды; 9 - приточный вентилятор; 10 - патрубок для присоединения приточного воздуховода; 11 - вытяжной вентилятор; 12 - патрубок присоединения воздуховода выброса воздуха; 13 - блок адиабатного увлажнения воздуха В случае использования методов энергосбережения требуемая тепловая мощность системы отопления определяется по уравнению:
2 ИСКУССТВЕННАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ. РАСЧЕТ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ2.1 Искусственная вентиляция производственных помещенийВентиляция - регулируемый воздухообмен в помещениях зданий, а также устройства, которые его создают. Вентиляция предназначена для обеспечения необходимых чистоты, температуры, влажности и подвижности воздуха. Вентиляция и отопление применяются для поддержания в производственных помещениях параметров воздушной среды в определенных санитарно-гигиенических пределах. Системы вентиляции в связи с неодинаковыми условиями загрязнения воздуха и возможностями организации воздухообмена в помещениях подразделяются на различные виды. По принципу действия и конструктивным особенностям системы вентиляции делятся на естественные, искусственные, или механические, и комбинированные. Естественная система вентиляции обеспечивает необходимый воздухообмен в результате действия теплового и ветрового напоров. Тепловой напор возникает вследствие различия в плотности нагретого воздуха внутри помещений и относительно холодного вне помещений. Ветровой напор возникает при обдувании потоком воздуха наружных конструкций зданий, при этом с наветренной стороны давление воздуха у стен здания повышается против атмосферного, а с подветренной стороны — понижается. Искусственная вентиляция осуществляется путем применения механической энергии для перемещения воздуха. В соответствии с санитарными нормами все производственные помещения должны быть оборудованы системой естественной вентиляции. Что касается искусственной, то она выполняется в тех случаях, когда система естественной вентиляции не обеспечивает надлежащей степени чистоты воздуха в помещении или на отдельном рабочем месте. По назначению вентиляция может быть приточной, вытяжной и приточно-вытяжной, а по воздействию на объем воздуха в помещении — общеобменной и местной. Приточная вентиляция обеспечивает организованный приток чистого воздуха в помещение (по специальным каналам). Она несколько повышает атмосферное давление, что приводит к выдавливанию загрязнённого воздуха через не плотности в конструктивных элементах здания. При действии вытяжной вентиляции загрязненный воздух организованно удаляется из помещения по воздуховодам, что создает некоторое разряжение в помещении и обеспечивает поступление наружного воздуха через не плотности в конструктивных элементах здания. В приточно-вытяжных системах вентиляции воздух из помещений удаляется, а наружный поступает внутрь по специальным воздуховодам. Общеобменная вентиляция равномерно действует на весь объем воздуха в помещении, заменяя его с определенной скоростью. Местная вентиляция действует на воздух определенного объема помещения или рабочего места. Частными случаями местной вентиляции являются воздушный душ, при котором струя воздуха направляется непосредственно на человека, и воздушный оазис, представляющий собой площадку, огороженную со всех сторон и открытую сверху, которая снизу заполняется чистым воздухом, переливающимся в помещение через открытый верх. Высшая форма искусственной вентиляции — система кондиционирования воздуха, обеспечивающая подачу воздуха определенной температуры, влажности и степени чистоты независимо от внешних условий., Хотя кондиционирование воздуха в основном применяется в промышленности и для вентиляции административно-общественных зданий, тем не менее ведутся работы по созданию малогабаритных и экономичных установок для кондиционирования воздуха в комнатах отдыха на полевых станах, а также в кабинах тракторов, комбайнов и др. Кроме возможности обеспечения необходимого воздухообмена, любая система вентиляции должна отвечать и другим требованиям, в частности: Не создавать сквозняков на рабочих местах и мертвых пространств в помещении, дополнительного шума н вибрации; Не загрязнять воздух помещения дополнительными, не свойственными данным условиям работы вредностями; Быть эффективной и экономичной в любое время года, а также безопасной в техническом и, пожарном отношении. В процессе эксплуатации вентиляционных систем необходимо периодически проводить контрольные осмотры и испытания воздушной среды при нормальном ее состоянии не реже одного раза в год, а также во всех случаях ухудшения воздушной среды в помещении и после капитального ремонта и переустройства вентиляционной системы. При этом необходимо обращать внимание на техническое состояние воздуховодов и другого оборудования, измерять производительность вентиляционной системы, скорости передвижения воздуха на рабочих местах и параметры приточного воздуха. 2.2 Расчет вентиляционной системыКачественная система вентиляции устанавливается не на месяц, и даже не на год, поэтому к этому вопросу необходимо подойти со всей тщательностью и скрупулезностью. С чего начинать процесс выбора вентиляционной установки? Прежде всего, надо рассчитать необходимые характеристики. Приступая к выбору вентиляционного оборудования, прежде всего, обратите внимание на такие параметры: Необходимый воздухооборот (кб. м/ч) Рабочее давление (Па) и скорость движения воздушного потока (м/с). Уровень шума, который считается допустимым (дБ). Мощность калорифера (кВт).  Рисунок 2 - Схема системы вентиляции Производительность по воздуху Выбор системы вентиляции во многом зависит от результатов расчета ожидаемой производительности. Для того чтобы грамотно рассчитать этот параметр, нужно иметь перед собой поэтажный план помещений с экспликацией. Чтобы система вентиляции работала эффективно, для начала необходимо определить оптимальную периодичность полного воздухообмена для каждого помещения. То есть задачей является расчет количества воздухообменов (абсолютная замена воздуха в помещении) в течение 60 минут. В нашем случае площадь помещения составляет 50 кв.м., высота потолка – 3 м, объем комнаты равен 150 кб. м., значит воздухообмен (двукратный) составляет 300 кб. м/ч. Кратность процесса воздухообмена может зависеть от многих факторов: предназначения помещения, численности людей, количества оборудования и т.д. Для жилых помещений в большинстве случаев вполне хватает одного воздухообмена, для офисных помещений требования возрастают до 2–3 воздухообменов в час. После получения расчетных показателей воздухообмена для всех помещений их нужно суммировать, тем самым, устанавливая оптимальную производительность для системы вентиляции в целом. Для квартир этот показатель, как правило, колебаться от 100–800 кб. м/ч, для частных домов – 1000–2000 кб. м/ч, для офисных помещений 1000–10000 кб. м/ч. Рабочее давление, скорость воздушного потока и уровень шума Когда расчеты производительности вентиляции уже позади самое время приступить к работе над проектом воздухораспределительной сети, состоящей из воздуховодов, так называемых фасонных изделий и распределителей воздушных потоков. Создание проекта начинается с составления схемы расположения воздуховодов. После чего уже по ней производят расчеты по трем взаимосвязанным характеристикам (давлению, скорость движения воздуха и уровню шума). Одной из основных характеристик идеального рабочего давления является мощность вентилятора. При ее вычислении также учитывается класс и тип воздушных распределителей, длина, диаметр и количество поворотов воздуховода. В том случае, если для вентилирования заданного помещения требуется воздуховод с большой длиной и значительным количеством поворотов, мощность вентилятора должна быть очень высокой. В противном случае вентилятор не сможет полноценно функционировать. Оптимальная скорость потока воздуха также зависит от воздуховода, в частности от его диаметра. Значительное завышение скорости приводит к понижению давления и увеличению уровня шума, именно поэтому в домашних и офисных вентиляциях она ограничивается 13–15 м/с. Приобретать воздуховод, рассчитанный на чрезмерно заниженные скорости потока так же не следует, подобные установки очень громоздки, трудностей с их удачным монтажом не избежать. Проектирование систем вентиляции требует поиска компромисса между показателями идеальной мощности, уровнем шума вентилятора и диаметром воздуховодов. Мощность калорифера Учитывая производительность системы вентиляции, желаемую температуру воздуха на выходе и минимальную температуру наружного воздуха, можно вычислить оптимальную мощность калорифера. Согласно СНиП, температура воздуха, поступающего в помещение, должна быть выше 16°С. Минимальная температура наружного воздуха зависит от конкретных климатических условий. К примеру, в Московской области она составляет –26°С в зимний период (для расчёта был взят средний температурный показатель, самого холодного дня года в 13 часов по полудню). То есть, включенный на полную мощность калорифер должен иметь потенциал для нагрева воздуха на 40°С. Для квартирного помещения расчетная мощность калорифера, как правило, варьируется от 1 до 5 кВт, а для офисов этот показатель составляет 5–50 кВт. ЗАКЛЮЧЕНИЕОтопление - это искусственный обогрев помещений в холодный период года с целью возмещения в них теплопотерь и поддержания на заданном уровне температуры, отвечающей условиям теплового комфорта, а иногда и требованиям технологического процесса при помощи устройств (приборов, систем), выполняющих эту функцию. Отопительная система помещения или здания, в целом должна удовлетворять следующим санитарно-гигиеническим и противопожарным требованиям Обеспечивать соответствующую среднюю температуру воздуха в помещении и допустимую неравномерность температуры воздуха по площади и высоте помещения; Быть легко регулируемой по теплоотдаче, безопасной в техническом и пожарном отношении, эстетичной по исполнению и удобной для очистки от пыли и грязи; Не вызывать воспламенения или пригорания оседающей пыли, опасности возгонки ядовитых веществ и воспламеняющихся газов или паров, а также не загрязнять помещения дополнительными вредностями (газами, влагой и пр.). Вентиляция - регулируемый воздухообмен в помещениях зданий, а также устройства, которые его создают. Вентиляция предназначена для обеспечения необходимых чистоты, температуры, влажности и подвижности воздуха. Любая система вентиляции должна отвечать и другим требованиям, в частности: Не создавать сквозняков на рабочих местах и мертвых пространств в помещении, дополнительного шума н вибрации; Не загрязнять воздух помещения дополнительными, не свойственными данным условиям работы вредностями; Быть эффективной и экономичной в любое время года, а также безопасной в техническом и, пожарном отношении. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫБезопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов и производств (Охрана труда): Учеб. пособие для вузов / П. П. Кукин, В. Л. Лапин, Н. Л. Пономарев и др. – М.: Высш. шк., 2018. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / С. В. Белов, А. В. Ильницкая, А. Ф. Козьяков и др.; под общ. ред. С. В. Белова. – М.: Высш. шк., 2017. Пистун И.П. Лекции по охране труда: Учебное пособие. – Сумы: Изд-во «Университетская книга», 2019. |
