3.4. Нормализация микроклимата производственных помещений

При рассмотрении условий микроклимата в производственных помещениях в зимнее время необходимо обращать внимание на возможность переохлаждения рабочих, обслу-живающих подвижной состав. Подвижной состав, заходящий в помещение на осмотр или ремонт в депо и на заводы, имеет большие поверхности, которые зимой являются мощны-ми источниками холода, что обычно определяет пониженную температуру воздуха в этих помещениях. В таких помещениях имеется наличие значительных колебаний тепловых полей в течение дня и неравномерность распределения температур по рабочим зонам. Особенно это характерно для зимних условий работы на местах, вблизи ворот и в смот-ровых канавах, а также в помещениях с большими людскими потоками (на вокзалах, в кассовых залах, проходных предприятий и т. д.) при постоянном открывании дверей. Ра-ботники таких производств должны иметь обеспечиваться хорошо обогреваемыми комна-тами отдыха. Такими помещениями (передвижными или стационарными) каркасного или тентового типа должны обеспечиваться монтеры пути, а также рабочие при строительстве мостов, эстакад и других сооружений. Каждый работник должен быть обеспечен зимней спецодеждой и обувью.

В теплый период года на производствах, особенно в закрытых помещениях, не мень-шую опасность представляет избыточное тепло, выделяемое при работе различных машин и агрегатов (сушильные и нагревательные печи, машины моечные и др.), а также в виде лучистой энергии при процессах электрогазосварки и наплавки. Немалую отрицательную роль играет и солнечная радиация, в особенности в помещениях с большой площадью ос-текления.

Обеспечение нормальных метеорологических условий в производственных помеще-ниях с повышенным выделением тепла (горячих цехах) связано с проведением комплекса профилактических организационных и технических мероприятий:

архитектурно-планировочными решениями на стадии проектирования производства, заключающимися в объединении оборудования выделяющего избыточное тепло в отдель-ные участки или цеха;

внедрении дистанционного управления тепловыделяющими процессами, когда опера-торы находятся в других помещениях или теплоизолированных кабинах;

теплоизоляцией поверхностей нагрева оборудования, коммуникаций и других источ-ников тепла таким образом, чтобы температура их поверхностей не превышала 45 °C;

экранирования рабочих мест или применения водяных и воздушных завес;

механизация и автоматизация тяжелых и трудоемких производственных процессов, что позволяет исключить систематическое физическое напряжение работающих;

вентиляцией, как естественной общеобменной, так и механической;

рациональными режимами труда и отдыха (в соответствии с [1]);

применением спецодежды и спецобуви, в том числе при работах на открытых террито-риях в зимнее время года.

3.5. Отопление производственных помещений

Отопление в сочетании с конструктивными решениями зданий призвано обеспечить нормируемые температурные условия в рабочих зонах производственных помещений. Системой отопления называют комплекс конструктивных элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи необходимого количества тепла во все обогреваемые помещения. В систему отопления входят отопительные приборы, магистральные трубо-проводы для подачи и отвода теплоносителя, стояки, соединительные трубы, регулирую-щая арматура, воздухосборники, котел или теплообменник при централизованном тепло-снабжении, смесительные установки и циркуляционные насосы.

Системы отопления подразделяют на две группы: местные и центральные. К местнымотносятся системы, в которых тепло получается и используется в одном помещении, а кцентральным– системы, предназначенные для отопления нескольких помещений или зда-ний из единого теплового центра. В зависимости от используемого теплоносителя разли-чаютпаровое, воздушное, водяное и электрическое отопление.

В системах парового отопленияносителем тепла является высокотемпературный пар, подаваемый под повышенным давлением. Недостатками парового отопления являются высокая температура нагревательных приборов до 373 °К (100 °C) и повышенный уровень шума. Поэтому применение его допускается в помещениях с кратковременным пребыва-нием в них людей. Для помещений категорий по взрывопожарной опасности А и Б проек-тируется, как правило, воздушное отопление, а для помещений категорий по взрыво и по-жарной опасности А, Б, В устройство парового отопления не допускается [6].

В системах воздушного отопленияносителем тепла является воздух, нагретый до тем-пературы, более высокой, чем температура обогреваемых помещении. Основными конст-руктивными элементами системы являются калорифер– источник тепла, вентилятор, и воздухораспределительные устройства. Для воздушного отопления характерны меньшие первоначальная стоимость и металлоемкость по сравнению с паровым и водяным отопле-нием, быстрый нагрев помещений, возможность совмещения с вентиляцией. Воздушное отопление целесообразно применять в помещениях большого объема (вокзалы, большие цехи, локомотивные и вагонные депо и др.).

Водяное отоплениеимеет наибольшее распространение, как самое гигиеническое, бес-шумное, экономичное и совершенное в эксплуатации. Оно обеспечивает возможность в широких пределах регулировать теплоснабжение помещений в зависимости от температу-ры наружного воздуха. Системы водяного отопления разделяются на низкотемпературные с температурой горячей воды до 378 °К (105 °C) и высокотемпературные с 378÷423 °К (150 °C). Расчетная температура оборотной воды 343 °К (70 °C). Различают системы водя-ного отопления с естественной и насосной циркуляцией воды. Естественная циркуляция применяется редко и только в небольших отдельно стоящих зданиях. В зависимости отсхемы питаниясистемы разделяют навертикальные и горизонтальные, однотрубные и двухтрубные с нижней и верхней разводкой. На предприятиях железнодорожного транс-порта для отопления производственных помещений в основном применяют горизонталь-ные однотрубные системы с насосной циркуляцией воды.

Электрическое отоплениев виде электропечей применяют для обогрева тягового под-вижного состава, путевых машин, а также отдельно стоящих зданий небольших объемов (посты дежурных по переезду, помещения для обогрева и отдыха и т. п.) Находит приме-нение и электроводяное отопление, в котором теплоноситель– вода подогревается в котле электронагревательными элементами.

Расчет тепловой мощности системы отопления Q_ОТ, Вт, основывается на тепловом ба-лансе часового расхода тепла для расчетных зимних условий

Q_ОТ = Q_ОГР + Q_НАГ + Q_ТЕХ.П – Q_ТЕХ.В ,(3)

где Q_ОГР – потери тепла через ограждающие конструкции,Вт;

Q_НАГ – расход тепла на нагрев воздуха, Вт;

Q_ТЕХ.П – технические потери на нагрев оборудования, материалов и др., Вт;

Q_ТЕХ.В – технические тепловыделения от оборудования, материалов и др., Вт.

Тепловые потери помещения, которые принимают в расчет тепловой мощности систе-мы отопления, определяют как сумму потерь тепла через наружные и внутренние ограж-дающие конструкции. Для отдельного помещения величина потерь тепла составляет

Q = λ_i(t_Вi – t_Нi) β_i S_i , (4)

где λ_i – коэффициент теплопроводности материалаi-ого ограждения,Вт/(м² °К)[7];

t_Вi,t_Нi – внутренняя и наружная расчетные температуры,°К [1, 6]

β_i – коэффициент, учитывающий ряд дополнительных потерь тепла черезi-ое ог-

раждение [7];

S_i – площадьi-ой ограждающей конструкций,м².

Тепловые потери помещения через наружные ограждающие конструкции Q_Нявляются основными в тепловом балансе часового расхода тепла в здании. Тепловые потери поме-щения через наружные ограждающие конструкцииQ_Вучитываются в тепловом балансе только при разности температур в смежных помещениях ≥5 °C. Общие тепловые потери здания через ограждающие конструкции составляют

Q_ОГР = ∑Q_Нi + ∑Q_Вi. (5)

Недостаток тепла в помещениях восполняется отоплением (дополнительной установ-кой отопительных приборов), избыток удаляется вентиляцией. При расчетах промышлен-ных зданий Q_ТЕХ.П иQ_ТЕХ.Вотносят к вентиляции. Тогда тепловая мощность отопитель-ной системы будетQ_ОТ = Q_ОГР .

Основными элементами отопительной системы являются нагревательные приборы, ко-торые выбираются в зависимости от назначения помещений по справочной литературе по отоплению. Площадь поверхности нагревательных приборов определяется по формуле

F =β₁ Q_ОТ /[k_ПР(t_ГВ – t_Пi)] , (6)

где β₁–коэффициент, учитывающий остывание воды в трубопроводе;

k_ПР – коэффициент теплопередачи выбранного нагревательного прибора,Вт/(м² °К);

t_ГВ– температура горячей воды, подаваемой в отопительную систему,°К;

t_Пi– температура воздуха в данном помещении,°К [1].

Для выбора всех элементов системы отопления разрабатывается схема отопления зда-ния. С этой целью на поэтажных планах здания согласно расчетам производится расста-новка нагревательных приборов в каждом помещении, в коридорах, лестничных клетках, а также размещаются стояки и разводка магистральных трубопроводов. Выполняется гид-родинамический расчет системы для чего она разбивается на участки ∆p_Уi, отличающиеся друг от друга расходом воды, и определяются потери давления∆p_К в каждом циркуляци-онном кольце по формуле

∆p_К = ∑ ∆p_Уi = ∑ (∆p_Трi + ∆p_Мсi) α , (7)

где ∆p_Трi = R_Удi ℓ_i – потери статического давления на участке от трения воды о стенки эле-

ментов трубопроводов, здесь R_Удi – удельная потеря давления на тре-

ние в 1 м i-ого трубопровода, аℓ_i– длинаi-ого участка,м;

∆p_Мсi = ∑ ξ_i (ρ υ²) / 2 – сумма потерь давления на местные сопротивления на участке;

ξ_i – коэффициент местного сопротивленияi-ого участка трубопро-

вода;

(ρ υ²) / 2 –скоростной напор водыi-ого участка трубопровода,Па;

ρ, υ – соответственно, плотность,кг/м³, и скорость воды,м/с;

α – коэффициент запаса на неучтенные потери давления (≤10 %).

Расход воды весовой G и объемныйV в отопительной системе в целом и для каждого ее участка составляет

G = Q_ОТ / [с (t_ГВ – t_ОБ)] , (8)

V = Q_ОТ / [1000 (t_ГВ – t_ОБ)] , (9)

где с– удельная теплоемкость воды, Дж/(кг °К);

t_ГВ, t_ОБ – соответственно, температура подаваемой (горячей) и обратной воды,°К.

По расходу воды и потерям давления на самом удаленном циркуляционном кольце вы-бирается марка и номер насоса и тип электродвигателя к нему. Мощность электродвигате-ля определяется зависимостью

N=V k∆p_К / 102·3600 η_Н, (10)

где k – коэффициент запаса электродвигателя на пусковой момент, в долях единицы;

∆p_К– развиваемое давление, равное общим потерям в самом неблагоприятном цирку-

ляционном кольце, Па;

η_Н– коэффициент полезного действия насоса, в долях единицы.

Санитарные требования к отопительным системам направлены на поддержание в хо-лодное время определенной и равномерной температуры в помещениях, ограничения тем-пературы отопительных приборов и обеспечения бесшумности их работы.