CC BY
13Ильина Т. Н., д-р техн. наук, проф., Олейникова А. В., магистрант Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
ОЦЕНКА ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЗДАНИЯ И ПОМЕЩЕНИЙ ЦЕХА №1 РАДИОТЕЛЕВИЗИОННОЙ ПЕРЕДАЮЩЕЙ СТАНЦИИ
В Г. БЕЛГОРОДЕ*
ilina50@rambler.ru
Проведены исследования параметров микроклимата в помещениях радиотелевизионной передающей станции в зимний период 2012 года. Дана оценка на соответствие температурной обстановки первому и второму условиям комфортности. С учетом энергетического обследования здания разработаны мероприятия по энергосбережению систем отопления и созданию требуемых параметров микроклимата.
Ключевые слова: микроклимат, радиационная температура, первое и второе условия комфортности, теплопотери, тепловизорное обследование.
Белгородский областной радиотелевизионный передающий центр (далее Белгородский ОРТПЦ) предоставляет услуги по эфирной трансляции телевизионных и звуковых программ в Белгородской области. В цехе №1 размещены радио - и телевизионные передатчики, оргтехника, типографское оборудование, на работу которых существенное влияние оказывает микроклимат. Поддержание оптимальных параметров обеспечит бесперебойность в работе, а также значительно увеличит срок службы дорогостоящей аппаратуры. В помещениях цеха находится персонал, обслуживающий выше перечисленную технику. Чтобы повысить уровень работоспособности сотрудников, необходимо создать оптимальные микроклиматические условия в рабочих кабинетах, которые обеспечиваются системами отопления, вентиляции и кондиционирования.
В 2011 году в период с 09 - 12 декабря проводилось энергетическое обследование цеха №1 «Белгородский ОРТПЦ» организацией ООО НПП «Микроника». Был выполнен комплекс мероприятий по визуальному и приборному энергетическому обследованию. В результате анализа данных по удельным расходам тепловой энергии на отопление было установлено существенное превышение фактического расхода теплоты по сравнению с нормируемыми величинами. Причинами возникновения данного факта являются: низкий, по сравнению с современными требованиями, уровень тепловой защиты зданий, построенных до 2003 года; отсутствие систем автоматического регулирования температуры и расхода теплоносителя, подаваемого в системы отопления при непосредственном присоединении к тепловой сети и при
обычных элеваторных узлах; нарушение режимов эксплуатации зданий и сооружений.
Инструментальное обследование систем и режимов теплоснабжения было выполнено с целью определения фактических температурно-влажностных режимов, а также для определения эффективности работы существующих систем отопления. Проведенные ранее исследования [1] показали, что превышение фактической температуры над нормируемой (перетоп) приводит к значительному увеличению энергетических затрат за отопительный период.
Для произведения замеров использовался цифровой термогигрометр ТК-5, анемометр-термометр ИСП-МГ4, цифровой пирометр Ray-tek МТ6, а также тепловизионный комплекс FLIR.
Регулирование расхода теплоносителя в системах отопления зданий с помощью установленной запорной арматуры (задвижки на тепловых вводах) практически невозможно. Старые системы отопления обладают повышенным сопротивлением, а перепад давлений в подающем и обратных трубопроводах настолько мал, что при попытке уменьшения расхода теплоносителя будет пропадать циркуляция, как в отдельных стояках системы отопления, так и в системе отопления в целом.
Помимо вышеуказанного следует отметить, что отложения и завоздушивание системы создают дополнительное гидравлическое сопротивление в отопительной системе трубопроводов предприятия.
В качестве отопительных устройств системы отопления на предприятии, в зависимости от назначения строения, используются следующие виды отопительных приборов: чугунные и стальные радиаторы, конвекторы и регистры из
*Исследования выполнены при частичной поддержке Совета по грантам Президента РФ (Код проекта НШ- 588.2012.8).
гладких стальных труб. Выборочный теплови-зионный контроль (рис.1) показал, что практически все отопительные приборы прогреваются неравномерно. Это объясняется как недостаточной циркуляцией воды в системе (следствие ма-лог о перепада давлений на тепловом вводе в Чугунный радиатор типа М-140
19.3°с
здание), так и загрязнением отложениями старых радиаторов и стояков системы отопления. Из термограмм видно, что конвекторы прогреваются наиболее неравномерно, ввиду отсутствия защитного кожуха.
Регистр
Алюминиевый радиатор GLOBAL
Конвектор
Рис. 1. Термограммы и фотографии основных типов отопительных приборов
Для оценки теплозащитных характеристик тепловой изоляции отопительных трубопроводов был использован метод тепловизионной диагностики [2].
Согласно расчетам, тепловые потери с дефектных участков составляют 0,013 Гкал за час на момент проведения обследования. Учитывая среднегодовую температуру по Белгородской
области (1;ср= 6,7оС) и время работы трубопроводов 4680 часов в год, получим минимальное значение тепловых потерь с дефектных участков, равное 60,84 Гкал за год. Основная часть потерь приходится на теплотрассы, которые можно сократить благодаря изоляции трубопроводов более качественными материалами. Обзорные термограммы изображены на рис. 2.
* -0.8°с 0FLIR13.9°c
11-12-12 12:26
0FLIR
11-12-12
12:26
Рис. 2. Обзорные термограммы теплотрассы
В зимний период (с февраля по март 2012) также было проведено обследование микроклимата помещений, в которых обслуживающий персонал находится полный рабочий день восемь часов или посменно 12 часов в сутки.
Температурная обстановка в помещениях оценивалась на соответствие двум условиям комфортности.
Первое условие комфортности температурной обстановки устанавливает зону сочетаний ^ и при которых человек, находясь в середине помещения (обслуживаемой зоны), не испытывает чувства перегревания или переохлаждения.
Радиационная фактическая температура в помещении приближенно может быть оценена как осредненная температура всех излучающих поверхностей в помещении:
1кф = I 1пов! • Р / I Б, . (1)
Фактическая температура должна соответствовать расчетной, согласно формуле [3]:
гя = а! п - ЬЧ в ±1,5 (2)
где а и Ь - коэффициенты, зависящие от периода года, г п - комфортная температура помещения, зависящая от степени тяжести выполняемой работы.
Диапазон комфортной радиационной температуры для исследуемых помещений составляет:
гя =+18,93...+21,43 °С.
Измерение температуры внутренних поверхностей (пола, потолка, окна, двери, несущей и внутренней стены) проводились при температуре наружного воздуха =0, -4, -6, -19 °С. На рис. 3 изображена зависимость радиационной фактической температуры ограждений в помещениях (гЯф, °С) от температуры наружного воздуха (гн, °С). Из рисунка 3 видно, что первому условию комфортности не соответствуют угловые помещения цеха на втором этаже.
Рис. 3. Зависимость радиационной фактической температуры воздуха в помещениях (^ф, °С) от температуры
наружного воздуха (гн, °С): 1 - кабинет начальника цеха, комната инженеров, РКЦ, кабина контроля; 2 - кабинет заместителя главного инженера; 3 - типография, ПТО, ПТЛ, кабинет начальника ПТЛ. Область = +18,93 .+21,43 °С допустимого интервала радиационной температуры в помещении
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.
Для предупреждения радиационного перегревания или переохлаждения человека поверхности потолка и стен могут быть нагреты до допустимой температуры:
хдоп- наг < 19,2 + 8,7/ф, (3)
или охлаждены до допустимой температуры
т
> 23 - 5/ф, (4)
где ф - коэффициент, зависящий от величины поверхности нагрева или охлаждения (Бп) и рас-
стояния до рассматриваемой поверхности (х), который можно определить по формуле
ф = 1 - 0,8(х//), (5)
где / = V Бп.
Результаты измерений и расчетов представлены на рис. 4.
Из рис. 4, а видно, что с понижением температуры наружного воздуха, температура поверхности окон значительно понижается и не
доп.охл.
соответствует допустимому значению т , а температура поверхности нагревательных приборов повышается (рис. 4, б). Следовательно, второе условие комфортности не выполняется.
а
б
Рис. 4. Влияние внешних условий (1н, °С): а - на температуру поверхности окон (1 пов. окна, °С); б - на температуру поверхности нагревательных приборов (1 пов. радиатора, °С)
Результаты исследования микроклимата в девяти помещениях показали, что в типографии и угловых кабинетах второго этажа с понижением температуры наружного воздуха наблюдается значительное снижение радиационной температуры ограждений. Сотрудники вынуждены использовать обогревательные приборы, чтобы приблизить температурную обстановку к комфортной. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций также показал, что сопротивление теплопередаче наружных ограждений со-
п о о м 2 К ставляет Кп = 2,2 —— и не удовлетворяет
Вт
условиям энергосбережения (= 2,9
м2 К Вт
Для решения данной проблемы было предложено использовать теплоизоляцию торговой марки коуо1: для полов - Л - 35, толщиной 0,06 м; для крыши - КВ, толщиной 0,09 м. Имеющийся утеплитель стен рекомендуется заменить на утеплитель СТ - 90, толщиной 0,09м. Результаты расчетов показали, что сопротивление теплопередаче наружного ограждения составило
м2 К
-, что соответствует норматив-
Вт
ным требованиям. Однокамерные стеклопакеты
= 3,3
предложено заменить на трехкамерные с более высоким коэффициентом сопротивления теплопередаче. Данные мероприятия позволят снизить теплопотери и соответственно энергозатраты. Известны также другие способы энергосбережения в системах создания микроклимата, которые заключаются в использовании вторичных и возобновляемых источников энергии [4,
5].
Исследования показали различие между измеренной температурой поверхности радиаторов первого и второго этажей. На основании этого был произведен расчет системы отопления цеха и подобраны современные биметаллические отопительные приборы марки «Рифар» взамен старым чугунным радиаторам и конвекторам. Воздушную линию, проложенную от административного корпуса к цеху №1 (длиною более 30м), предложено изолировать теплоизоляцией на основе пенополиуретана с покровным слоем из оцинкованной стали, что значительно уменьшит теплопотери.
В рекламно-коммутационном центре и кабине контроля, за счет дополнительных тепло-поступлений от оргтехники, температура воздуха в помещении выше допустимого интервала. Поэтому персонал испытывает чувство перегрева. Для данных помещений выполнен расчет
системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Предложено установить приточно - вытяжное устройство «Прана», принцип действия которого основан на рекуперации воздуха [6].
Таким образом, на основании проведенных исследований и теплотехнического расчета ограждающих конструкций разработаны мероприятия для снижения теплопотерь и обеспечения требуемых параметров микроклимата в помещениях радиотелевизионной передающей станции в г. Белгороде.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Минко В.А., Ильина Т.Н., Дивиченко И.В. Анализ состояния микроклимата в учебных аудиториях БГТУ им. В.Г. Шухова // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2009. №3. С. 83-89.
2. Юханов С.Х. Энергетический паспорт филиала ФГУП «Российская телевизионная и
радиовещательная сеть» «Белгородский ОРТПЦ». М.: «Микроника», 2011. 215 с.
3. Богословский В.Н. Строительная теплофизика // СП: АВОК Северо-Запад, 2006. 400с.
4. Способы энергосбережения в системах создания микроклимата / Т.Н. Ильина, А.Ю. Феоктистов, Р.Ю. Мухамедов, С.В. Сериков // Энергосбережение и экология в жилищно -коммунальном хозяйстве и строительстве городов: матер. Международ. науч.-практ. конф. / Белгород. гос. технол. ун.-т. - Белгород: Изд. -во БГТУ, 2012. С. 244-248.
5. Пат. 106938 РФ. Устройство для регенерации энергии в установке техники кондиционирования и вентиляции / Т.Н. Ильина, Р.Ю. Мухамедов, С.В. Сериков; опубл. 27.07.2011, Бюл. №21.
6. Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика / В.А. Ананьев, Л.Н. Балуева, А.Д. Гальперин и др. - М.: «Евроклимат», Изд-во Арина, 2000. - 416 с.
