Материал: Тепловая мощность отопительных приборов

Тепловой режим здания - его общее тепловое состояние в течение отопительного сезона, рассматриваемое как совокупность тепловых условий в помещениях и зависящее от его назначения и предъявляемых санитарно-гигиенических требований. Гигиеническим требованиям больше соответствует водяные системы отопления низкого давления.

.4 Основные гигиенические требования к системам отопления

Отопление должно поддерживать определенный уровень температуры воздуха в помещении, обеспечивать равномерность температуры по горизонтали и вертикали. Отопительные приборы не должны ухудшать качества воздуха в помещении. Основные гигиенические требования к системам отопления:

·        создание оптимального микроклимата - с относительной влажностью воздуха от 35 до 45%, скоростью его передвижения 0,1 -0,3 м/сек, температурой от 18 до 220^оС;

·        допустимые суточные колебания температур при центральном отоплении 30^оС, при печном отоплении не больше 60^оС;

·        разница температур в вертикальном направлении от окна до противоположной стены не более 10^оС, а в горизонтальном не больше 20^оС;

·        предотвращение попадания вредных продуктов горения (угарный газ) в помещения, загрязнение помещений золой и топливом.

·        ограничения температур наружной поверхности приборов отопления - на нагреваемой поверхности органическая пыль начинает разлагаться при 65^оС- 70^оС, интенсивный распад происходит на поверхности с температурой свыше 80^оС;

·        устройство систем отопления должна предусматривать возможность очистки и уборки оборудования.

В зданиях с постоянным пребыванием людей поддерживается равномерный тепловой режим. При периодической деятельности людей и использовании зданий возможны суточные, недельные и другие циклы изменения теплового режима.

Тепловые условия в помещениях создаются при взаимодействии поверхностей нагретых и охлажденных ограждений, материалов, приборов и оборудования, масс нагретого воздуха и холодного. Между поверхностями приборов, ограждений, материалов, оборудования и массами воздуха происходит теплообмен, в котором участвуют находящиеся в помещениях люди. На тепловые условия влияют также подвижность и влажность воздуха.

Температура воздуха в помещениях зданий жилого и служебного назначения в большей степени зависит от температуры наружного воздуха и теплотехнических свойств ограждающих конструкций этих зданий. Поэтому системы отопления наземных зданий для поддержания температуры воздуха помещений должны функционировать постоянно в течение всего отопительного периода.

Постоянная работа в течение всего года с поддержанием нормативной температуры в помещении характерна для систем отопления подземных сооружений.

Периодическое включение системы отопления производят для периодического протапливания зданий до начала отопительного сезона и после его окончания при резких снижениях температуры наружного воздуха.

После завершения строительства некоторых сооружений, а также перед началом функционирования законсервированных сооружений для достижения расчетной внутренней температуры в помещениях производят натоп. Производительность натопа зависит от времени года, а также толщины материала ограждений сооружений и составляет срок от нескольких дней до нескольких месяцев. При форсированном натопе тепловая мощность системы отопления должна быть значительно больше ее эксплуатационной мощности. Если натоп осуществляют в течение длительного времени, то для него достаточно эксплуатационной мощности системы водяного отопления.

.5 Нормативные тепловые условия для различных помещений

Нормативные тепловые условия - метеорологические условия внутренней среды помещений, которые определяются действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового излучения; комплекс физических факторов, оказывающих влияние на теплообмен человека с окружающей средой, на

тепловое состояние человека и определяющих самочувствие, работоспособность, здоровье и производительность труда.

Показатели микроклимата: температура воздуха и его относительная влажность, скорость его движения, мощность теплового излучения.

Жизнедеятельность человека может нормально протекать лишь при условии сохранения температурного гомеостаза организма, что достигается за счет системы терморегуляции и деятельности функциональных систем: сердечно-сосудистой, выделительной, эндокринной и систем, обеспечивающих энергетический, водно-солевой и белковый обмен. Для сохранения постоянной температуры тела организм должен находиться в термостабильном состоянии, которое оценивается по тепловому балансу. Тепловой баланс достигается координацией процессов теплопродукции и теплоотдачи.

Тепловые условия для жилых помещений - температура воздуха жилых помещений не должна опускаться ниже +18^оС, может доходить

до + 20^оС, а если идет речь об угловой квартире, температура воздуха может доходить до +22^оС. На лестничных площадках - не ниже +16^оС.

В больницах, поликлиниках, административных зданиях и иных офисных рабочих помещениях температура воздуха должна составлять

+20-22^оС (если воздух прогревается только до +19^оС, то согласно законодательству, рабочий день должен быть сокращен на один час. Если температура воздуха опустилась до +13^оС, то рабочий день не должен превышать одного часа. Если воздух в рабочем помещении не прогревается выше +12^оС, то работники вправе отказаться от работы).

Другие температурные режимы установлены для работников, чья профессия связана с большими физическими энергозатратами. Температура воздуха в помещении, где они работают, должна составлять + 13 - 15^оС. Этого уже достаточно, чтобы работать весь рабочий день. Отказаться работать больше одного часа люди данных профессий имеют право при температуре воздуха в помещении + 6^оС.

Законодательством закреплены нормы температуры воздуха в рабочем помещении в жаркое время года. Данные нормы относятся к рабочим помещениям всех предприятий и организаций. За нарушение данных норм к работодателю может быть применено наказание, предусмотренное ст. 6.3 КоАП РФ - штраф от 10 000 до 20 000 рублей или приостановление деятельности сроком до 90 суток. В рабочем помещении температура воздуха не должна превышать + 26,4^оС. Если в помещении воздух нагревается до + 30^оС, то рабочих день должен быть сокращен до 5 часов. Если температура воздуха достигает + 32,5^оС, то рабочий день не должен превышать одного часа.

В организме человека непрерывно вырабатывается и передается окружающей среде теплота, причем организм стремится сохранять постоянную температуру (36,6 °С). Количество вырабатываемой им теплоты различно и зависит от возраста, индивидуальных особенностей, состояния и интенсивности работы, а также теплозащитных свойств одежды. В спокойном состоянии организм взрослого человека отдает в окружающую среду около 120 Дж/с (100 ккал/ч), при тяжелой работе теплопродукция человека возрастает до 500 Дж/с и более.

Организм имеет систему терморегуляции, позволяющую человеку приспосабливаться к изменению тепловых условий в узком интервале температуры.

Дискомфортными называют тепловые условия, в которых находится человек, при низкой или высокой температуре окружающей среды, когда нормальное тепловое состояние человека нарушается - организм переохлаждается или перегревается.

Комфортными считают условия, в которых нормальное функциональное и тепловое состояние организма человека сохраняется без напряжения системы терморегуляции. Такие условия создают предпосылки для высокой работоспособности человека.

Допустимыми являются условия, которые при длительном воздействии на человека могут вызывать незначительные изменения функционального и теплового состояния организма и напряжение системы терморегуляции. При этом состояние здоровья человека не нарушается, но возможны ухудшение самочувствия и понижение работоспособности.

Комфортные и допустимые тепловые условия в помещениях определяются категориями физической работы, т.е. разграничением работы на основе общих энергозатрат человека. Физическую работу человека делят следующим образом:

·        легкая (категория I) - работа, выполняемая сидя или стоя (категория 1а) либо связанная с ходьбой, не требующая систематического физического напряжения, поднятия и переноски тяжестей (категория 1б). Энергозатраты при этом не превышают 174 Дж/с (150 ккал/ч);

·        средней тяжести (категория II) -связанная с постоянной ходьбой, выполняемая стоя или сидя, но не требующая перемещения тяжестей (категория Па) или требующая переноски небольших (до 10 кг) тяжестей (категория Пб). Энергозатраты составляют: при работе, отнесенной к категории Па, - от 174 до 233 Дж/с (150-200 ккал/ч), к категории Пб-от 233 до 291 Дж/с (200-250 ккал/ч);

·        тяжелая (категория III) - работа, связанная с систематическим физическим напряжением, в частности с постоянными перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей. Энергозатраты при этом превышают 291 Дж/с (250 ккал/ч).

Комфортные для человека тепловые условия определяются главным образом температурой воздуха t_в и средней температурой поверхностей, обращенных в помещение, τ_ср, поскольку подвижность и влажность воздуха обычно имеют незначительные колебания.

Благоприятность тепловых условий в помещении устанавливают по температурной обстановке, которая считается комфортной при соблюдении двух условий.

Первое условие тепловой комфортности в помещении определяет сочетание температуры воздуха и температуры его поверхностей, при которых человек, находясь в середине рабочей зоны помещения, не испытывает чувства перегревания или переохлаждения.

Комфортные тепловые условия выражает усредненная температура помещения t_п. При практических расчетах в условиях конвективного отопления за температуру помещения принимают значения температуры воздуха t_в, приведенные в СНиП и ГОСТ.

Обычно значения температуры t_п, t_в и t_R близки. Для помещений, где температуры воздуха и поверхностей заметно различаются (при лучистом или воздушном отоплении), принимают за температуру помещения, нормируемую внутреннюю температуру. Затем проверяют выполнение первого условия тепловой комфортности, используя зависимость между температурами t_в и t_R, установленную для большинства помещений гражданских зданий в холодный период года:

t_R = 1,57t_п - 0,57t_в ± 1,5.

Для выполнения первого условия тепловой комфортности необходимо, чтобы значение радиационной температуры t_R находилось в допустимых пределах, определяемых по вышепрописанной формуле.

На самочувствие человека влияют также тепловые условия, в которых находятся его голова и ноги. Голова человека особенно чувствительна к радиационному нагреванию и охлаждению.

Ноги перегреваются или переохлаждаются при соприкосновении с поверхностью нагретого или холодного пола. Потоки холодного воздуха вдоль пола могут вызывать простудные заболевания.

Второе условие тепловой комфортности в помещении определяет температуру нагретой или охлажденной поверхности, допустимую для человека, находящегося непосредственно около этой поверхности, и связано с интенсивностью лучистого теплообмена человека.

Температура поверхности холодного пола может быть ниже температуры воздуха помещений на 2-2,5°С (в производственных зданиях это требование относится к участкам с постоянными рабочими местами, если там не выполняются тяжелые работы; в общественных - к помещениям, эксплуатация которых связана с постоянным пребыванием людей). Температура поверхности нагретого пола в помещениях, предназначенных для постоянного пребывания людей, не должна превышать +26°С.

.6 Условия комфортности в помещении

В 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. 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 ккал/ч), 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 t_B, радиационными условиями - радиационной температурой t_R и температурой t_п, размерами и расположением нагретых и охлажденных поверхностей, а также подвижностью V_B и влажностью P_в внутреннего воздуха.

Комфортными 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.