CC BY
1Обследование работы и режима эксплуатации отопительной и вентиляционной систем здания в условиях северных территорий (на примере спортивного комплекса в г. Нерюнгри Республики Саха (Якутия))
со см о см
о ш т
X
<
т О X X
Косарев Леонид Владимирович
кандидат технических наук, доцент кафедры строительного дела, Технический институт (филиал) ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова» в г. Нерюнгри, leonid_kossarev@mail.ru
Вавилов Виктор Иванович
кандидат технических наук, доцент кафедры строительное дела, Технический институт (филиал) ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова» в г. Нерюнгри, vavilov-1950@bk.ru
Еремина Алина Александровна
студент гр. Б-ПГС-21, Технический институт (филиал) ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова» в г. Нерюнгри, eremena-lina@yandex.ru
В условиях сурового северного климата, где зимние температуры часто опускаются до - 45 0С и более, надежная и эффективная работа отопительной и вентиляционной системы является критически важной для комфорта и безопасности здания спортивного комплекса. Обследование работы и режима эксплуатации этих систем - неотъемлемая часть их эффективного функционирования. Ведь из-за низких температур на севере бывают значительные потери тепловой энергии, которые требуют современных решений в эксплуатации инженерных коммуникаций зданий и сооружений и их содержаний. Для обеспечения безопасной и эффективной работы энергетического оборудования зданий и сооружений, требуется регулярное обследование в соответствии с план-графиком. В случае аварийных ситуаций на инженерных системах, должен быть аварийный запас необходимых материалов и технических устройств, для восстановления их работы и эксплуатации в штатных режимах. Эксплуатационные показатели инженерных коммуникаций со временем работы их ресурс снижаются из-за постоянного воздействия температурных линейных подвижек и негативных факторов внешней среды. Одной из основных задач планового обследования является проверка состояния и работоспособности всех компонентов отопительной и вентиляционной системы, включая трубопроводы, насосы, отопительные приборы, запорные устройства и приборы контроля и учёта параметров.
Поэтому постоянное техническое обслуживание инженерных коммуникаций зданий и сооружений неотъемлемая часть эффективной эксплуатации. Также необходимо выполнять раз в три года режимную наладку техническим устройствам, которые работают с инженерными коммуникациями, что обеспечивает комфортное пребывание абитуриентов в зимних условиях крайнего Севера.
Ключевые слова: низкие температуры; теплоноситель; отопительные приборы; трубопроводы; запорная арматура; приборы учёта; насосы и вентиляторы.
Цель и задача исследования
Проведение режимной наладки актуально в условиях северного климата, где любая неисправность может привести к серьезным проблемам, таким как к полному отказу по причине физического разрушения или существенному снижению эксплуатационным параметрам. Важно убедиться, что все элементы функционируют должным образом и не требуют ремонта, а по мере надобности производить регулировку либо замену. Еще одной важной задачей обследования является проверка режима работы и установления её оптимального функционирования с наименьшими затратами, что способствует эффективной работе инженерных коммуникаций в целом. Для этого в обязательном порядке необходимо выполнять техническое обслуживание: очистку, промывку трубопроводов, проверку и замену сальниковой набивки на запорных устройствах, опорожнять из системы воздух, который негативно влияет на состояние трубопроводов [1].
Использование зданий по их назначению принято называть технологической эксплуатацией. Чтобы здания можно было эффективно использовать, оно должно находиться в исправном состоянии, совместно с инженерными коммуникациями, посредством которых в помещениях создаётся требуемый благоприятный температурно-влажностный режим. Предметом рассмотрения в данной статье является процесс, связанный с поддержанием зданий в исправном состоянии, называемый технической эксплуатацией. Определенный свод правил устанавливает основные положения по эксплуатации инженерных коммуникаций зданий и сооружений, внутренних систем отопления, систем вентиляции, а также горячего и холодного водоснабжения зданий и сооружений. Выполнение этих правил создает условия, необходимые для проживания людей, обеспечивает определенный уровень их безопасности и гарантирует надежную работу оборудования при соблюдении эксплуатационных параметров и требований нормативных актов. Также продлевает срок эксплуатации основных конструктивных элементов капитального строения, зданий и сооружений.
Методы исследований.
В процессе эксплуатации здания спортивного комплекса в г. Нерюнгри Саха (Якутия) за последних три года (2020г.,2021г., 2022г) в отопительный период часто возникали проблемы, температурный режим внутри помещения спортзала снижался до минимальных значений, что имело возможность негативно отражаться на здоровье работников. В связи с этим было принято решение провести обследование инженерных коммуникаций здания спортивного комплекса и установить причины возникающих проблем. Для проведения исследования и установления причин некорректной работы инженерных коммуникаций здания была организована творческая группа, которая была проинструктирована и озадачена на выполнение данного задания. Участники обследования прошли инструктаж по технике безопасности и охране труда при обследовании инженерных коммуникаций, которые имеют элементы конструкций с повышенной температурой и находящиеся в
труднодоступных местах здания спорткомплекса. Для начала работ по обследованию, были изучены требования, проектной документации объекта исследования, а также свод законодательных правил строительства и эксплуатации зданий и сооружений. Это позволит студентам понять где возможны отклонения параметров, которые не соответствуют утверждённым температурным графиком, который является неотъемлемым приложением договора на поставку теплового ресурса. Для замера температуры воздуха в помещении спортзала определили контрольные точки для замеров (см. рис .1, 2).
Рис 1. Схема расположения отопительных приборов в спортзале и реперные точки для замера температуры воздуха.
с нормативными требованиями. Это позволит нам оценить соответствие полученных данных установленным стандартам и требованиям. Таким образом, разработка поэтапного процесса исследования, правильное оформление документации и сравнение полученных результатов с нормативными требованиями позволят получить необходимую информацию и обеспечить подготовку соответствующих рекомендаций.
Подготовка соответствующих рекомендаций включит в себя технические решения по изменению схем подключения, в частности системы отопления и вентиляции, которые будут способствовать эффективной работе систем в целом и в конечном итоге экономить финансовые и энергетические ресурсы организации.
В ходе решения поставленных задач использовался комплексный подход, основанный на экспериментальных исследованиях работы инженерных коммуникаций в частности систем отопления и вентиляции здания спортивного комплекса на территории г. Нерюнгри [2,3,4].
Проанализировав научно-техническую документацию по данной проблеме творческая группа предложила ряд мероприятий по: устранению сбоев в работе систем отопления и вентиляции, проблемам исследований и обработке результатов методом интерполяции полученных данных.
Для более глубокой исследовательской работы и объективности в процессе анализа полученных данных работы инженерных коммуникаций и их сравнения с температурными параметрами наружного воздуха получена справка гидрометцентра (УГМС) г. Якутска по средне - месячной температуре наружного воздуха в г. Нерюнгри. На период проведения замеров температуры отопительных приборов наружная температура воздуха составляла:
на 20.03.23г. Т = - 26,5 0С; на 21.03.23г. составляла Т = -23.2 0С.
В процессе инструментальных замеров получены основные численные данные, которые занесли в таблицу №1.
Таблица 1
Рис. 2. Данные температуры воздуха в спортзале, измеренная в реперных точках в период с 20.03.2023-21.03.2023гг.
План исследования включили следующие этапы:
1. Определение целей исследования: необходимо четко сформулировать, какую информацию мы хотим получить и какие вопросы исследования должны быть решены.
2. Сбор данных: на данном этапе проводится сбор всех необходимых данных, которые позволят нам ответить на поставленные вопросы исследования. Это поможет получить фактические данные параметров работы систем.
3. Полученные данные должны быть обработаны с использованием соответствующих измерительных инструментов и необходимых приборов. Это позволит нам выявить основные неисправности в работе систем, а также сделать выводы и предложения на основе полученных результатов.
4. Оформление документации: после анализа данных необходимо оформить документацию, в которой будут представлены полученные результаты и выводы исследования. Документация должна быть структурирована и оформлена в соответствии с требованиями и стандартами, определенными проектом объекта исследования и законодательством.
5. Сравнение с нормативными требованиями: полученные результаты следует соотнести и сравнить фактические результаты
№ № отопитель- Температура Температура ле- Примечание, тем-
П.п ного прибора правого крыла с вого крыла с пература воздуха
отопительными отопительными в реперных точках
приборами приборами спортзала
Число 20.03.2023г
1 1 54,4 50,1 Температурные
2 2 64 59 данные воздуха
3 3 63,6 57,4 спортзала на
4 4 62 57,2 20.03.2023г в точ-
5 5 64,2 57,2 ках №1=18 0С; №2=17,9 0С; №3=20 0С; №4=18,2 0С; №5=19 0С
6 6 69.8 58,3
7 7 63,6 57,6
8 8 60,8 56,3
9 9 60,8 50,5
10 10 61,6 52,1
11 11 59,7 51,3
12 12 62,4 56,2
13 13 63,2 51,4
Число 21.10.2023г
14 1 53 50,1 Температурные
15 2 60 63 данные воздуха
16 3 60 56 спортзала на
17 4 58,6 55 21.03.2023г в точках №1=18 0С; №2=18,3 0С; №3=19 0С; №4=18,9 0С; №5=18 0С
18 5 60,2 55,5
19 6 65,3 62,3
20 7 59 57
21 8 55,3 55,6
22 9 57,2 53
23 10 59 55,5
24 11 56 52,5
25 12 59,3 57,2
26 13 58,6 54
Результат по крыльям Q = 0,223 Гкал/час Q = 0,195 Гкал/час
О
ГО >
п.
I
го т
о
ю о
К)
Сл>
со см о см
0 ш 00
1
<
ей
0
1 I
Для более эффективного анализа температурных значений все численные величины отобразили в графиках, которые наглядно способствуют определению зависимости температуры наружного воздуха и температуры внутри помещения (см. рис. 3, 4).
Рис. 3. Температура теплоносителя в отопительных приборах правого участка правого крыла в период с 20.03.2023-21.03.2023гг.
Рис. 4. Температура теплоносителя в отопительных приборах левого участка левого крыла в период с 20.03.2023-21.03.2023гг.
Анализируя полученные данных, занесённые в таблицу о работе системы отопления, можно сделать вывод, что система разбалансирована и работает некорректно, в связи с этим необходимо разработать ряд технических предложений, которые в ремонтный период будут реализованы и соответственно, улучшат работу системы отопления в целом.
По результатам замеров параметров теплоносителя в таблице (нижняя строчка) видно, что распределение по «крыльям» (правый и левый участок) имеют существенную разницу по тепловой нагрузке, правое участок с тепловой нагрузкой О = 0,223 Гкал/час. а левый участок О = 0,195 Гкал/час [5, 6].
На основании этих данных можно сделать вывод, что левое крыло существенно меньше получает тепловую энергию, хотя установленная тепловая нагрузка должна быть с балансированной в равных долях. В данный период расход теплоносителя в системе отопления второго контура циркулирует в объёме G = 13-15м3/час., это показания прибора расхода сетевой воды, установленного непосредственно на смесительном насосе системы отопления второго контура. Для обеспечения тепловой энергией в соответствии с проектными данными здания спортивного комплекса необходим расчётный расход теплоносителя, в системе отопления в объёме, который определяем по формуле: G = Q / (Т1-Т2) *106 = 0,45 /25 * 1000 = 18 -20 м3/час.
Краткое описание системы отопления.
Внутренние системы отопления работает от внешнего источника теплоснабжения с температурой теплоносителя
Т1=130 0С, Т2= 70 0С путём трансформации температуры теплоносителя посредством пластинчатых подогревателей «Ри-дан» типа НН №19 Ду=65мм, тепловой мощностью Q = 0,50 МВт/час. Температура теплоносителя второго контура согласно температурному графику 95/70 (Т1-Т2 = 25 0С). Система отопления с нижней разводкой двух трубная включают следующие технические устройства: узел ввода (абонентский), разводящую трубопроводную сеть, стояки, подводки к приборам отопления и технологическому оборудованию, запорно-регу-лирующую арматуру, теплообменное оборудование, насосы, и контрольно-измерительные и регистрирующие приборы согласно СП 60.13330, СП 124.13330 [7].
Описания системы приточно-вытяжной вентиляции
Система приточно-вытяжной вентиляции предусмотрена проектным заданием и состоит из следующих элементов:
Элементы системы вентиляции обеспечивают постоянный воздухообмен в помещениях в частности в спортзале. Каждая деталь выполняет конкретную функцию, без которой невозможно равномерное распределение воздуха.
Вентиляционная система состоит из деталей, которые выполняют одну из трех функций (поэтому - же принципу оборудование классифицируется по
категориям):
1. создание необходимого воздушного потока;
2. обработка (фильтрующие устройства) воздуха;
3. распределение воздушного потока по помещениям.
Устройства нагнетают воздушный поток для его дальнейшего распределения по помещению. За обработку воздуха отвечают агрегаты, которые работают, как самостоятельное оборудование:
1. фильтр;
2. увлажнитель;
3. воздухонагреватель;
4. воздухоохладитель.
Для распределения воздушной массы устанавливают воздуховоды (по ним поток переходит по всей системе). Запорное и регулирующее оборудование (клапаны) контролирует степень подачи воздушной массы.
Тепловентиляционная установка системы вентиляции состоит из трёх калориферов марки КСк 1-2 мощностью N-31 кВт/час/ и вентилятора марки ВЦ-14-70-6,3 мощностью N-11,0 кВт/час, обороты п=1500 обр./мин. номинальная производительность вентилятора по воздуху Q = 8700 м3/час.
Рис. 5. Схема подключения калориферов системы приточной вентиляции спортивного зала.
i Д i X i X
^ X \ ьг / \ / \
Рис. 6. Схема подключения калориферов после реконструкции параллельная.
Результаты и обсуждения
По завершению процесса обследования проведён общий анализ работы системы отопления и вентиляции здания спорткомплекса в г. Нерюнгри.
По нескольким направлениям сделан вывод, что существуют две эксплуатационно-технические проблемы, которые необходимо устранить в летний период и в процессе эксплуатации и периодически контролировать.
Во- первых, в системе отопления здания установили, что недостаточный расход теплоносителя, который циркулировал и его необходимо изменить перенастройкой смесительного насоса в элеваторном узле соответственно в большую сторону.
Во- вторых, выполнить балансировку системы отопления по зданию и в частности спортзал, в котором необходимо отопительные приборы правого и левого «крыла» обвязать по проточной схеме с попутным движением теплоносителя (вход в верхней точке а выход в нижней точке отопительного прибора) после изменения циркуляции теплоносителя, для более эффективной балансировки необходимо использовать термографический прибор, по реализации этих мероприятий температура отопительных приборов вырастит на 10-15%, это и определит экономичный режим работы внутренней системы отопления в целом.
На системе приточно-вытяжной вентиляции необходимо выполнить переустройство схемы циркуляции теплоносителя в калориферах с последовательной на параллельную схему питания калориферов с установкой запорных устройств на каждый калорифер. Такая схема циркуляции теплоносителя обеспечит работу вентиляционной установки в режиме эффективной работы, то есть экономичный режим (возможность включить в работу один или все три калорифера), что будет способствовать улучшению температурного режима в спортзале в период его активной эксплуатации.
Литература
1. СП 131.13330.2012 Строительная климатология: утв. Минрегионом России, 30.06.2012. - М.: России, 2012. - 116 с.
2. Разработка мероприятий обеспечивающих эффективную работу теплотехнической защиты ограждающих конструкций жилого дома Косарев Л.В., Вавилов В.И., Болдырев Н.Ю., Добрынкина О.В., Костюкова Ю.С. Инновации и инвестиции. 2021. №12. С. 189-192.
3. Эксплуатация инженерных коммуникаций здания общественно-культурного назначения в условиях северных тер-
риторий в г. Нерюнгри Саха (Якутия / Л. В. Косарев, В. И. Вавилов, Л. В. Батрыняк // Экономика строительства. - 2022. - № 10. - С. 47-58. - EDN MLJVIE.
4. Особенности эксплуатации внутренней системы канализации объектов капитального строительства в условиях Крайнего Севера Саха (Якутия) / Л. В. Косарев, В. И. Вавилов // Инновации и инвестиции. - 2022. - № 12. - С. 172-177. - EDN IUEKAS.
5. СНиП П-3-79*. Строительная теплотехника.- М.:Строй-издат,1995.
6. СП 60.13330.2012. Свод правил. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: утв. Минрегионом России от 30.06.2012 № 279. - М.: России, 2012. - 76 с.
7. Внутренние санитарно-технические устройства. 4.1, Отопление/ В. Н. Богословский и др.; под ред. Н. Г. Староверова. М.:Стройиздат,1990.-344с.
Inspection of operation and operating mode of the heating and ventilation system of a sports complex building in the northern territories in Neryungri, Republic of Sakha (Yakutia) Kosarev L.V., Vavilov V.I., Eremina A.A.
North-Eastern Federal University named after M. K. Ammosov
JEL classification: L61, L74, R53_
In the harsh northern climate, where winter temperatures often drop to -45 0С or more, reliable and efficient operation of the heating and ventilation system is critical for the comfort and safety of the sports complex building. Inspection of the operation and operating mode of these systems is an integral part of their effective functioning. Indeed, due to low temperatures in the north, there are significant losses of thermal energy, which require modern solutions in the operation of utilities of buildings and structures and their maintenance. To ensure safe and efficient operation of power equipment of buildings and structures, regular inspections are required in accordance with the schedule. In case of emergency situations on engineering systems, there must be an emergency supply of necessary materials and technical devices to restore their operation and operation in normal modes. The operational performance of engineering communications decreases over time due to the constant impact of temperature linear changes and negative environmental factors. One of the main tasks of a scheduled inspection is to check the condition and operability of all components of the heating and ventilation system, including pipelines, pumps, heating devices, shut-off devices and parameters monitoring and metering devices. Therefore, constant maintenance of utilities of buildings and structures is an integral part of effective operation. It is also necessary to perform routine adjustments to technical devices that work with utilities every three years, which ensures a comfortable stay for applicants in the winter conditions of the Far North. Keywords: low temperatures; coolant; heating appliances; pipelines; shut-off valves;
metering devices; pumps and fans. References
1. SP 131.13330.2012 Construction climatology: approved. Ministry of Regional
Development of Russia, 06/30/2012. - M.: Rossii, 2012. - 116 p.
2. Development of measures to ensure the effective operation of thermal protection of
the enclosing structures of a residential building Kosarev L.V., Vavilov V.I., Boldyrev N.Yu., Dobrynkina O.V., Kostyukova Yu.S. Innovation and investment. 2021. No. 12. pp. 189-192.
3. Operation of engineering communications of a building for social and cultural
purposes in the conditions of the northern territories in the city of Neryungri Sakha (Yakutia / L. V. Kosarev, V. I. Vavilov, L. V. Batrynyak // Construction Economics. - 2022. - No. 10 . - pp. 47-58. - EDN MLJVIE.
4. Features of the operation of the internal sewerage system of capital construction
projects in the Far North of Sakha (Yakutia) / L. V. Kosarev, V. I. Vavilov // Innovations and investments. - 2022. - No. 12. - P. 172-177. - EDN IUEKAS.
5. SNiP P-3-79*. Construction heating engineering. - M.: Stroyizdat, 1995.
6. SP 60.13330.2012. Set of rules. Heating, ventilation and air conditioning: approved.
Ministry of Regional Development of Russia dated June 30, 2012 No. 279. - M.: Russia, 2012. - 76 p.
7. Internal sanitary installations. 4.1, Heating / V. N. Bogoslovsky and others; edited
by N. G. Staroverova. M.: Stroyizdat, 1990.-344 p.
I I
О
го >
п.
I
го m о
IS)
о
IS)
ы
