4.4.2. Отопление помещений и кондиционирование воздуха

Отопление проектируется для обеспечения в помещениях расчетной температуры воздуха, которая принимается в зависимости от периода года. Для холодного периода года расчет отопления производится с учетом обеспечения минимальной из допустимых температур. В общественных, административно-бытовых и производственных помещениях отапливаемых зданий, когда они не используются, и в нерабочее время следует принимать температуру воздуха ниже нормируемой, но не ниже 5 °C, обеспечивая восстановление нормируемой температуры к началу использования помещения или к началу работы без увеличения приведенных затрат.

На постоянных рабочих местах в помещениях пультов управления технологическими процессами необходимо принимать расчетную температуру воздуха 22 °C и относительную влажность не более 60 % в течение всего года.

Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха производственных и вспомогательных помещений регламентируются одноименными СНБ 4.02.01–03, ГОСТ 12.4.021, ГОСТ 12.2.137, МОПОТ и другими документами.

Для производственного отопления используются специальные системы.

Система отопления – это комплекс конструктивных элементов, предназначенных для получения, переноса и подачи необходимого расчетного количества теплоты в обогреваемые помещения.

Каждая система отопления состоит из генератора теплоты, нагревательных приборов для передачи теплоты отапливаемому помещению и теплопровода – сети труб или каналов для переноса теплоты от генератора к отопительным приборам.

По месту размещения генератора теплоты относительно отапливаемых помещений системы отопления могут быть местными и центральными.

К местным системам относят такие, в которых генератор теплоты, нагревательные приборы и теплопроводы находятся непосредственно в отапливаемом помещении и конструктивно объединены в одной установке (печное, воздушное, панельное (лучистое), а также отопление местными газовыми, электрическими приборами или котлами, работающими на различных видах топлива).

При панельном (лучистом) отоплении нагревательные приборы либо совмещены с ограждающими конструкциями (т. е. находятся в междуэтажных перекрытиях, стенах, перегородках), либо расположены свободно в виде плоских панелей, плафонов, излучателей. В качестве теплоносителя используется вода с температурой 50–60 °C, нагретый воздух и реже пар. Иногда используются электронагревательные элементы. Преимуществами этой системы являются: большая равномерность нагрева и постоянство температуры и влажности воздуха в помещении, отсутствие нагревательных приборов, возможность охлаждения помещений в летнее время пропусканием холодной воды (или воздуха) через систему. Основные недостатки: относительно большие первоначальные затраты на устройство и сложность ремонта во время эксплуатации.

Для местного обогрева отечественная промышленность производит инфракрасные обогреватели помещений в виде панелей различной мощности от 0,8 кВт и выше. Эти обогреватели за счет использования длинноволновой части спектра нагревают непосредственно людей, предметы, ограждающие конструкции зданий. В данном случае теплота не тратится на обогрев воздуха, что характерно для конвективного отопления. К достоинствам этих обогревателей относятся универсальность, возможность быстрого обогрева и его регулирования, экономичность, большой срок службы, пожаробезопасность. Однако инфракрасные обогреватели не должны размещаться в зоне прямого влияния теплового излучения на глаза работающих. Поэтому их, как правило, устанавливают на непостоянных рабочих местах или в зонах обслуживания оборудования, связанных с перемещением персонала.

Кроме того, инфракрасные обогреватели можно использовать для поддержания температурных условий технологических процессов, сушки и защиты от промерзания сыпучих материалов и других целей, что в условиях экономии энергоресурсов может быть весьма эффективным.

К системам центрального отопления относятся такие, в которых генераторы теплоты расположены вне отапливаемых помещений, т. е. отдалены от нагревательных приборов. Теплоноситель нагревается в генераторе, находящемся в тепловом центре (ТЭЦ, котельная), перемещается по теплопроводам в обогреваемые здания и помещения и, передав теплоту через нагревательные приборы, возвращается в тепловой центр. Центральные системы отопления бывают водяными, паровыми, воздушными и комбинированными.

Водяная и паровая системы отопления в зависимости от давления теплоносителя могут быть низкого давления (давление пара до 70 кПа или температура воды до 100 °C) и высокого давления (давление пара выше 70 кПа или температура воды свыше 100 °C).

Системы водяного отопления подразделяются:

? на низкотемпературные – с предельной температурой горячей воды 85-100 °C;

? высокотемпературные – с температурой воды более 105 °C.

Водяное отопление низкого давления наиболее широко используется на промышленных предприятиях, так как позволяет централизованно регулировать температуру теплоносителя, поддерживать температуру воздуха и относительную влажность в помещениях в заданных пределах, исключает возможность ожогов работающих об нагревательные приборы, обеспечивает пожарную безопасность. Основными недостатками системы является возможность ее замерзания в зимнее время, а также медленный нагрев больших помещений после продолжительного перерыва в работе.

В паровом отоплении теплоносителем является водяной пар (влажный, насыщенный). В зависимости от рабочего давления оно делится на системы низкого, высокого давления и вакуум-паровые. По устройству паровые системы отопления не отличаются от водяных.

Паровое отопление имеет ряд существенных недостатков по сравнению с водяным: трудность регулировки подачи пара в отопительную систему, что приводит к резким колебаниям температуры в отапливаемых помещениях; опасность возникновения пожаров и ожогов о нагревательные приборы; вероятность резкого снижения относительной влажности воздуха за счет его перегрева и т. п.

Воздушное отопление по способу подачи теплого воздуха подразделяется:

? на центральное – с подачей нагретого воздуха от единого теплогенератора;

? местное – с подачей теплого воздуха местными отопительными агрегатами.

Нагретый до 70 °C воздух должен подаваться на высоту не менее 3,5 м от уровня пола, а воздух, нагретый до 45 °C, – на расстояние не менее 2,5 м от рабочих мест. Основные преимущества центрального воздушного отопления следующие: немедленный обогрев помещения при включении системы отопления; отсутствие в помещении нагревательных приборов; возможность использования в летнее время для охлаждения и вентиляции помещений; экономичность, особенно если это отопление совмещено с общеобменной вентиляцией. Устройство и эксплуатация воздушного отопления значительно экономичнее других систем.

Наиболее современным способом обеспечения оптимальных параметров микроклимата в помещениях является кондиционирование воздуха. В соответствии с СНБ 4.02.01–03 кондиционирование воздуха – это автоматическое поддержание в закрытых помещениях всех или отдельных параметров воздуха (температуры, относительной влажности, чистоты, скорости движения) с целью обеспечения главным образом оптимальных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей, ведения технологического процесса, сохранения ценностей культуры.

В общем случае под кондиционированием понимается нагревание или охлаждение, увлажнение или осушка воздуха и очистка его от пыли. Различают системы комфортного кондиционирования, обеспечивающие в помещении постоянные комфортные условия для человека, и системы технологического кондиционирования, предназначенные для поддержания в производственном помещении требуемых технологическим процессом условий.

На практике используются различные типы кондиционеров, которые в зависимости от расхода воздуха подразделяются на бытовые, промышленные и полупромышленные.

Бытовые кондиционеры используют в основном для охлаждения воздуха в жилых и офисных помещениях, и их мощность обычно не превышает 7 кВт. Промышленные и полупромышленные кондиционеры предназначены для охлаждения больших помещений с площадью от 100 м² и более, в том числе для централизованного охлаждения помещений всего здания.

По конструктивному исполнению кондиционеры подразделяются на моноблочные (оконные и мобильные) и сплит-системы или мультисплит-системы, состоящие из двух и более блоков – наружного и внутренних. Наружный блок включает наиболее габаритные узлы и компрессор, вынесенные за пределы помещения или здания. Внутренние блоки с жалюзийными решетками распределяют поток охлажденного воздуха в помещении и обеспечены пультами дистанционного управления. Они могут быть настенными, напольными, потолочными, колонными и встраиваемыми в подвесной потолок (канальными и кассетными). В промышленных мультисплит-системах часто вместо внешнего блока используется водоохлаждающая машина (чиллер), а вместо фреона применяется вода. При наличии бойлера или чиллера с тепловым насосом сплит-система может служить и для отопления помещения (здания).

Для ориентировочного выбора производительности кондиционера необходимо рассчитать два значения воздухообмена – по кратности и по количеству работающих, после чего нужно выбрать большее из этих двух значений.

Расчет воздухообмена по кратности проводится по формуле

L = nSH,

где L – требуемая производительность, м³/ч; п – нормируемая кратность воздухообмена (для жилых помещений n = 1, для офисов n = 2,5); S – площадь помещения, м²; Н- высота помещения, м.

Воздухообмен помещения по количеству работающих определяется из выражения

L = NL_н,

где L – требуемая производительность кондиционера, м³/ч; N- количество людей; L_н – норма расхода воздуха на одного человека (в состоянии покоя – 20 м³/ч; при работе в офисе – 40 м³/ч; при физической нагрузке – 60 м³/ч).

При низком качестве кондиционеров и несовершенной технологии их обслуживания в рабочих секциях возможно накопление микроорганизмов, в том числе и патогенных. В мировой и отечественной практике известны случаи, когда кондиционеры являлись источником инфекционных заболеваний людей. Поэтому в современных кондиционерах предусмотрена реализация дополнительных операций – очистки, обеззараживания, дезодорации, ароматизации, ионизации воздуха и др.