Внутренний водопровод - система трубопроводов и устройств, обеспечивающая подачу воды к санитарно-техническим приборам, пожарным кранам и технологическому оборудованию, обслуживающая одно здание или группу зданий и сооружений и имеющая общее водоизмерительное устройство от сети водопровода населенного пункта или промышленного предприятия. Система внутреннего водопровода включает: вводы, водомерные узлы, стояки, магистральную и разводящую сети с подводками к санитарным приборам, водоразборную, запорную и регулирующую арматуру. Также в систему могут входить насосные установки и водопроводные баки, резервуары и другие сооружения, расположенные как внутри здания, так и около него. В проектах должны предусматриваться наиболее рациональное использование воды, а также экономичные и надежные в действии внутренние системы водопровода.

Вода в системах бытового и производственно-бытового водоснабжения должна удовлетворять требованиям ГОСТ 2874-73 «Вода питьевая». А именно:

вода должна быть прозрачной, бесцветной, без привкуса и запаха (прозрачность по шрифту не менее 30 см, цветность по шкале не более 20о, мутность не более 2 мг/л);

общая жесткость не более 7 мг*экв/л;

содержание остаточного активного хлора в водопроводной воде в ближащей точке к насосной станции при обеззараживании воды не менее 0,3 и не более 0,5 мг/л;

общее количество бактерий при посеве 1 мл неразбавленной воды не более 100, количество кишечных палочек в литре воды не более 3;

уровень ph должен лежать в пределах 6,5-8,5;

содержание общего железа - до 0,3 мг/м3, в воде подаваемой на производственные нужды (в нашем случае котел и бойлер) содержание железа нежелательно во всех случаях и не должно превышать 0,1 мг/л;

наличие воздуха (кислорода) в воде также нежелательно для оборудования.

Поэтому, определив источники водоснабжения необходимо проверить соответствие состава подаваемой ими воды вышеперечисленным (основным) требованиям, чтобы максимально снизить угрозу здоровью людей и целостности оборудования.

3.2 Источники водоснабжения, компоновка узла ввода воды, выбор оборудования, эксплуатация систем

Коттедж имеет два источника водоснабжения. Первый из них это городские водопроводные сети. Ввод в здание выполнен пластиковой трубой диаметром 32 мм. Выполнен он в помещение № 107. Химический состав водопроводной воды не соответствует нормативным требованиям, по крайней мере, по двум показателям: жесткости и содержанию активного хлора. Содержание кислорода в воде для нас не играет большой роли, т.к. все элементы системы отопления и ГВС выполнены из коррозионностойких материалов: теплообменник котла выполнен из чугуна, все внутри котловые соединения - из меди, бойлер системы эмалирован, обвязка котельного оборудования и разводка системы отопления и водоснабжения по дому выполнены из медных труб. Содержание железа в воде из городского водопровода иной раз, особенно после остановок или ремонта водопровода, может превышать допустимый уровень.

К достоинствам снабжения от городского водопровода трудно что-либо отнести, разве что низкие содержания отдельных веществ в воде.

Второй альтернативный источник водоснабжения - это подземные воды.

Достоинства водоснабжения от скважины очевидны: это, при использовании качественного оборудования, бесперебойная подача воды; а также качество воды. Отклонения скважинных вод от нормативного состава наблюдаются, как правило, только по содержанию железа, нитратов и, конечно же, по уровню жесткости. Скважина расположена во дворе коттеджа.

Так как жесткость воды в обоих случаях выше допустимой для котельного оборудования, то в проекте необходимо предусмотреть мероприятия по снижению жесткости.

Компоновка узла ввода воды (лист 11)

Со стороны городского водопровода установлен фильтр грубой очистки для задержки крупных частиц, счетчик воды СГВ, типоразмер которого подберем позже после определения расчетных расходов. С обеих сторон счетчика предусмотрены фитинги, позволяющие отсоединить счетчик для поверки, ремонта и т.п. Перед счетчиком необходимо установить шаровый кран для отсечения сети, а после счетчика заложен обратный клапан по понятным мотивам. Ввод воды в здание выполнен пластиковой трубой Ш 40 (вн. диаметр 26,6).

Воду со скважины подает погружной насос. Его подбор осуществим позже после выполнения гидравлического расчета. Со стороны скважины компоновка узла следующая: за отсекающим краном на входе в здание установлен гидроаккумулятор на 150 л. То есть при питании от скважины система будет работать за счет достигнутого давления в аккумуляторе. Перед Г.А. заложен обратный клапан и фильтр грубой очистки. Так как достаточно высоконапорный погружной насос будет периодически включаться и выключаться, то необходимо предусмотреть меры по предупреждению гидравлических ударов. Они исключаются следующим образом. Во-первых, резиновая груша внутри Г.А. служит поглотителем возникающих импульсов, во-вторых, учитывая, что гидроударам способствует воздух в трубопроводах, дабы вода не стекала обратно в колодец, сразу после выхода с насоса вмонтирован обратный клапан.

3.3 Мероприятия по умягчению воды для ГВС и системы отопления

В системе горячего водоснабжения необходимо предусмотреть установку для умягчения воды подаваемой в бойлер для нагрева. Систему отопления также необходимо заполнять умягченной водой. Известно, что если в умягчаемой воде присутствует железо в концентрации более 1 мг/л, то катионитные смолы быстро приходят в негодность и, чтобы это предотвратить, необходимо внедрять мероприятия по удалению железа из воды. Так как содержание железа в воде со скважины не превышает указанную выше концентрацию, то можем использовать обычный натрий-катионитный умягчитель и для водопроводной и для скважинной воды. Ввиду немалых цен на данные умягчители в проекте предлагается и более дешевый метод снижения жесткости - с помощью полифосфатных солей.

Умягчение Na-катионитными фильтрами

К внедрению предлагается установка ФУ-1035 производства компании ”Ecosoft”.

Система эффективно очищает воду следующего состава: жесткость до 15 мг экв / л., общее железо до 0,3 мг/л. Максимальный рабочий расход 0,5 л/с.

Состоит установка из фильтра с ионообменной смолой, блока регенерации и контроллера. Умягчение происходит стандартным способом. Исходная вода проходит через ионит, обменивая ионы Са2+ и Mg2+ на ионы Na+, то есть избавляется от солей жесткости, а смола при этом постепенно истощается. По истечении ресурса фильтра необходимо провести регенерацию с помощью раствора поваренной соли (на 1 регенерацию ? 6,7 кг), регенерация длится 2 часа. С помощью автоматики можно по желанию определить время суток для регенерации, например, ночью, когда расход воды минимальный. Для выбранной установки ресурс фильтра равен 33 г экв - это значит, что при жесткости входящей воды около 6 мгэкв/л фильтр сможет умягчить 5,5 м3 воды. По прил.№3 [16] расход горячей воды в средние сутки 115 л. Учитывая специфику здания, примем 130 л (см. раздел 4.4). Общий расход на дом 130 л х 5 чел = 650 л =0,65 м3. Отсюда одного цикла фильтра будет хватать на дней. Расход воды на одну регенерацию (объем стоков) 0,28м3.Н

Но минусом данного оборудования является его высокая рыночная стоимость, на данный момент это около 2000 €. Срок службы установки - до 8 лет. Оборудование допущено Минздравом Украины для процессов очистки питьевых вод.

Принципиальная схема работы установки изображена на рис. 4-1.

Умягчение с помощью полифосфатных солей

Принцип умягчения по этому методу заключается в следующем. Исходная вода проходит через небольшой блок со сменными картриджами с полифосфатной солью. Данная соль растворяясь связывает ионы жесткости не давая выпадать им в осадок. Одного заряда соли хватает на обработку 50 м3 воды с жесткостью 6 мгэкв/л



Рис. 3-1

Но у данной установки есть два существенных недостатка: во-первых, после обработки получается не питьевая, а техническая вода; во-вторых, полифосфатные соли выполняют свою функцию только при температурах ниже 70-80 оС. То есть для систем отопления, в которых температура воды не превышает 70 оС это наиболее оптимальный вариант. В нашем случае, если все же применять устройство для умягчения воды на ГВС одного картриджа хватит на суток, что эквивалентно девяти циклам Na-катионитного фильтра.

Стоимость данного устройства на несколько порядков ниже. Полный комплект стоит около 35€ , а сменный картридж около 13€.

3.4 Расчетные расходы воды, гидравлический расчет систем

Расчет проектируемых систем водоснабжения коттеджа будем вести согласно СНиПу 2.04.01-85.

Системы холодного и горячего водоснабжения должны обеспечивать подачу воды соответствующую расчетному числу водопотребителей или установленных санитарно-технических приборов. Секундный расход воды qo(qotot, qoh, qoc), л/с, водоразборной арматурой отнесенный к одному прибору для различных приборов обслуживающих одинаковых водопотребителей на участке тупиковой сети (что применимо к системе холодного ВС) следует определять согласно приложению 3. В нашем случае ближе всего категория “Жилые дома квартирного типа с водопроводом канализацией и ваннами длиной от 1500 до 1700 мм, оборудованными душами“. Для данной категории: расход воды в средние сутки общий и горячей, соответственно 300 и 120- л; в час наибольшего водопотребления 15,6 и 10 л; и собственно основная искомая величина - секундный расход воды прибором: общий - 0,3 л/с, горячей или холодной 0,2 л/с.

Максимальный секундный расход на расчетном участке сети q (qtot, qh, qc), л/с, следует определять по формуле q=5 qo a.

Вероятность действия санитарно-технических приборов на участке сети P(Ptot, Ph, Pc) определяем по формуле:

где qhr,u - норма расхода воды в час наибольшего водопотребления;

U- число водопотребителей;

N - число приборов на участке;

Вероятность использования с/т приборов для системы в целом находим по формуле



где qo, hr - часовой расход воды с/т прибором, принимаемый по прил. 3

Максимальный часовой расход воды q hr определяем по формуле , где a - коэффициент, определяемый согласно прил. 4 в зависимости от общего числа приборов, обслуживаемых системой и вероятности их использования.

Расчет водопроводной сети холодной воды

Гидравлический расчет данной сети необходимо производить по максимальному секундному расходу воды. При расчете должны быть обеспечены необходимые напоры воды у приборов (свободные напоры). Скорость воды не должна превышать 3 м/с.

Рис. 3-2

Наиболее загруженная ветвь правая (6-10), соответственно она и будет диктующей. Участки нумеруем, начиная с последнего прибора (ванная). В скобках указано количество приборов на участке.

Расчет ведем следующим образом:

определяем вероятность действия санитарно-технических приборов P (определяется один раз для всей системы при одинаковых водопотребителях в здании);

Учитывая, что на последнем участке включается расход и на горячее водоснабжение, для него необходимо отдельно определить значение P изменив в формуле значение максимального часового и секундного расхода.

по номограмме 2 приложения 4 определяем максимальный расход воды на участке qс, который будет являться расчетным. Значение на последнем участке (водомерный узел) используется при подборе счетчика воды.

Подбор счетчика воды.

Максимальный расход через водомер qс=0,48 л/с = 1,728 м3/ч; расход воды в средние сутки qu,mtot =0,25 м3/ч

Принимаем счетчик воды СГВ 1,5-90, крыльчатого типа, со следующими характеристиками

минимальный расход 0,03 м3/ч;

эксплутационный расход 1,5 м3/ч;

максимальный расход 3 м3/ч;

порог чувствительности - не более 0,015 м3/ч;

максимальный объем воды в сутки 45 м3;

гидравлическое сопротивление 14,5 м/(л/с)2;

диаметр условного прохода - 15 мм.

Согласно СНиПу необходимо проверить, чтобы потери на счетчике при максимальном расчетном секундном расходе не превышали 5 м.

h=S*q2=14.5*0.482=3.34 м.

Значит, принимаем счетчик воды крыльчатого типа.

Гидравлический расчет.

При расчете непосредственно гидравлики будем пользоваться методом характеристик сопротивления So, т.к. с помощью этого можно определить действительные значения расходов на участках, даже не уравнивая смежные ветви.

Алгоритм расчета:

по предварительно подобранным диаметрам труб (см. табл. 2-1) определяем скорость движения воды по участкам, контролируя, чтобы её значение не превышало 3 м/с, динамическое давление, затем число Re и коэффициент Дарси.

Коэф-т Дарси будем находить по формуле Альтшуля

где kэ - коэф-т эквивалентной шероховатости, для меди 0,01 мм;

d - внутренний диаметр трубы, мм;

суммируем значения коэф-тов местного сопротивления У ж на участке (приближено принимая их по приложению 5 [1]).

затем по общеизвестной формуле находим характеристики сопротивления So участков

;подставляя значения расхода в м3/сек определяем потери давления в м. вод. ст.;

После участка 11 сеть разделяется, поэтому потери на участке водомерного узла и в узле гидроаккумулятора не следует включать в общую сумму, а вынести отдельными пунктами. Причем потери на счетчике мы определили ранее в пункте ”Подбор счетчика воды”, поэтому в местные сопротивления их включать не следует. А определяя потери на ветке со стороны скважины, в учет берем только элементы между гидроаккумулятором и тройником, объединяющим две ветви, т.к. источником требуемого давления служит именно он. Потери на умягчителе воды по данным производителя при расходе 1,8 м3/ч составляют 7м.

Суммируем потери по обеим ветвям, к полученному числу прибавляя 10% на неучтенные местные сопротивления; полученное значение и составляет гидравлические потери в системе для снабжения с наружных сетей и от скважины, соответственно Htotнс и Htotскв м. вод. ст.

Результаты расчета сведены в таблицу 4-1.

Требуемый напор на вводе в здание:

Hтр=Htot+Hgeom+Hf; м. вод. ст.

где Hgeom - геометрическая разница высот между точкой ввода воды в здание и наиболее удаленным потребителем; 8 м.

Hf - величина свободного напора на диктующем с/т приборе, для ванной Hf= 3 м.

Hтрнс =17,9+8+3=28,9 м. вод. ст.

Hтрскв=13,9+8+3=24,9 м. вод. ст.

Оценка результатов:

Давление на входе в здание равно 3 атм. ? 30 м. вод. ст., то есть его будет вполне достаточно для обеспечения необходимых расходов.

На регулирующем клапане гидроаккумулятора необходимо установить значение 2,5 атм. Помимо этого теперь известна величина напора, который должен развивать погружной насос:

Hтрн= Hтрскв+Hп+Дh=24,9+1,32+13=39,20 м

Выбираем насос ЭВПБ 0,26-40-У харьковского предприятия АО «ИМТ» с напором 40 м. вд. ст.

Вывод: данная система холодного водоснабжения при запроектированных диаметрах сможет обеспечить расчетные расходы воды.

Расчет циркуляционной сети горячего водоснабжения выполнять не обязательно т.к. ввиду того, что сеть закольцована двумя параллельными кольцами её сопротивление при тех же диаметрах будет меньше сопротивления сети холодного водопровода. К тому же все циркуляционное кольцо кроме специально обозначенного участка имеет диаметр 22 мм.

Коэффициенты местных сопротивлений

№ участка	У ж
1	1+1,5*3+3=8,5
2	1
3	1+1,5*4=7
4	1+1,5*2=4
5	1,5
6	1+1,5*4+3=10
7	1
8	1,5
9	1,5
10	1,5+7*1,5=12
11	1*3+2*2+2*1+10=19
Водомерный узел	2*1+1*3+10+2*1+2*4=25
Участок от Г.А.	1,5*2+2*1+1*2+10+2*2=21

Раздел IV. Система вентиляции здания

4.1 Общие сведения, гигиенические основы вентиляции, постановка задач перед проектируемой системой

Современные условия жизни человека требуют эффективных искусственных средств оздоровления воздушной среды. Одним из решений данной проблемы может быть применение техники вентиляции. С помощью вентиляции можно полностью устранить или свести к минимуму действие таких вредных факторов, как избыточная теплота (конвенционная, вызывающая повышение температуры воздуха, и лучистая); избыточные водяные пары и влага; пыль (токсичная и нетоксичная); радиоактивные вещества; избыточное содержание СО2 (попросту нехватка свежего воздуха). Рассмотрим кратко источники образования факторов вредности:

Избыточная теплота. Взрослый человек в спокойном состоянии и при нормальных микроклиматических условиях выделяет в окружающую среду 85 - 120 Вт, из которых в среднем 20% - конвекцией; 55% - излучением и 25% - испарением влаги. Количество выделяемой человеком теплоты изменяется в зависимости от физических нагрузок и температуры воздуха в помещении. В помещениях, где бывает много людей, тепловыделения создают неблагоприятные условия, вредно отражаются на самочувствии, здоровье и работоспособности людей.

Влаговыделение. Количество выделяемого организмом человека водяного пара при умеренной температуре воздуха не большой физической нагрузке составляет 40 - 75 г/ч. При высокой температуре среды выделение влаги может возрасти до 150 г/ч. Избыточное содержание водяных паров в воздухе может возникнуть в помещении здания общественного назначения, а также в цехах и отделах предприятий.

Газовыделение. Содержание газов и пыли не должно превышать предельно допустимых концентраций согласно ГОСТ 12.005 - 88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».

Воздушная среда в помещении, удовлетворяющая санитарным нормам, обеспечивается в результате удаления загрязненного воздуха из помещения и подачи чистого наружного воздуха. Соответственно этому системы вентиляции подразделяются на вытяжные, приточные и приточно-вытяжные.

По способу перемещения воздуха различают вентиляцию естественную (неорганизованную и организованную) и механическую (искусственную).

Под неорганизованной естественной вентиляцией понимают воздухообмен в помещениях, происходящий под влиянием разности давлений наружного и внутреннего воздуха и действия ветра через неплотности ограждающих конструкций, а также при открывании форточек фрамуг и дверей.

Механической или искусственной вентиляцией называется способ подачи воздуха в помещение или удаление из него с помощью вентилятора. Такой способ воздухообмена является более совершенным, так как воздух подавемый в помещение может быть специально подготовленным в отношении его чистоты, температуры и влажности.

Системы механической вентиляции, автоматические поддерживающие в помещениях заданные метеорологические условия независимо от изменяющихся параметров внешней воздушной среды, называются системами кондиционирования воздуха (condition - условие).

По способу организации воздухообмена в помещениях вентиляция может быть общеобменной, местной (локализующей), смешанной, аварийной и противодымной.

Согласно европейским нормам в жилые здания должны быть оборудованы не только вытяжной, но и приточной вентиляцией, так как коттедж это здание повышенной комфортности, то данное требование было учтено. Помимо того при выборе схем вентиляции необходимо учитывать то, что естественная вытяжная канальная вентиляция с неорганизованным притоком ненадежна, так как она не обеспечивает вытяжку летом из-за отсутствия гравитационных давлений, а зимой - из-за герметичности помещений. Поэтому рекомендуется проектировать приточно-вытяжную вентиляцию во всех случаях, когда кратность воздухообмена больше единицы или необходима эффективно действующая вентиляция.

В данном проекте необходимо спроектировать механическую приточно-вытяжную вентиляцию здания направленную на ликвидацию следующих вредностей, создающих неблагоприятные условия, негативно отражающиеся на самочувствии человека. Это теплопоступления от кухонной плиты, газовыделения от котла, влаговыделения и запахи в санузлах, табачный дым и т.п. А помимо того, приток свежего воздуха в помещения с постоянным пребыванием людей это всегда положительный момент.

Было решено устроить приточно-вытяжную вентиляцию в наиболее нуждающихся в этом помещениях - это кухня-столовая, совмещенные санузлы и уборная в цоколе. В помещении топочной устраивается естественная вентиляция. Для этого будут рассчитаны размеры кирпичного канала во внутренней стене здания.

Температуры внутреннего воздуха для вентилируемых помещений были ранее приняты в разделе 1-2, для кухни и уборной это 18 оС, для санузлов 25оС. Чтобы не устанавливать дополнительный калорифер для догрева воздуха подаваемого в санузлы, было решено что приточный воздух будет иметь температуру 18 оС, а догрев до требуемых 25оС в санузлах возложен на радиаторы в данных помещениях, что уже было учтено при расчете теплопотерь этих помещений (см. раздел 2-2).

Само собой разумеется, что приточный воздух необходимо очищать с помощью фильтра, тем более что он подается к ванным комнатам.

Было решено в целях обеспечения подпора воздуха для санузлов приточный воздух подавать не в те же помещения, а в смежное с ними помещение лестничной клетки. При этом приточный воздух имеющий температуру 18оС будет догреваться радиаторами санузлов до необходимых 25оС. В уборной цоколя подпор воздуха осуществляется достижением дисбаланса при монтажной наладке системы.

Определение воздухообмена в помещениях

Воздухообменом является частичная или полная замена воздуха, содержащего вредные выделения, чистым атмосферным воздухом.

Количество воздуха, подаваемого или удаляемого за 1ч из помещения, отнесенное к его внутренней кубатуре, называется кратностью воздухообмена. При этом знаком (+) обозначается воздухообмен по притоку, знаком (-)- по вытяжке, т.е.

+n=L/VН (5.1)

где L - расход воздуха, удаляемого или подаваемого в помещение, м3/ч;

VН - объем помещения, м .

Ниже следует сводка по нормативным (минимальным) воздухообменам для данных помещений и принятым воздухообменам учитывающим повышенную комфортность здания.

Помещение	Нормативный расход	Принятый расход
Кухня	3-х кратный возд-мен	4-х кратный возд-мен
Совмещенный санузел	50 м3/ч	80 м3/ч
Уборная	25 м3/ч	50 м3/ч

4.2 Положительные моменты связанные с внедрением рекуператора

В последние годы во многих странах Европы все более широкое применение находят рекуператоры воздуха. Высокие цены на тепло и электроэнергию делают их использование выгодным не только для хозяев, но и позволяют достичь приличного энергосбережения в масштабах страны. А это возможность развивать экономику, не наращивая потребление угля, нефти, электроэнергии.

В Украине цены на энергоносители пока существенно отстают от европейских, однако, и климат у нас намного более суровый. Даже при одинаковых среднегодовых температурах зима холоднее, а лето жарче. По этой причине в зданиях повышенной комфортности с использованием принудительной системы приточно-вытяжной вентиляции роторный рекуператор окупает себя достаточно быстро.

Любому человеку знакомому с теплотехникой хорошо известно, что порядка 30% тепла, необходимого для отопления зданий в холодный период времени пропадает вместе с воздухом, уходящим через систему вентиляции.

Подробно расчет экономии затрат на энергоресурсы при внедрении рекуператора представлен в экономической части проекта в разделе 6-4-1. При определении затрат энергии на догрев воздуха в жилых помещениях используется среднесуточная температура для каждого месяца, поскольку их необходимо вентилировать круглосуточно. В промежутке от 23оо до 7оо принимался расход равный половине от расчетного. Пользуясь этими данными можно подсчитать общие затраты на догрев и охлаждение воздуха приточного воздуха при принятых расчетных расходах.

Таким образом затраты на обогрев воздуха за год будут составлять 29 430 кВт ч. Даже при КПД котла 90% это эквивалентно 3000 м3 газа. При электрическом нагреве воздуха и цене электроэнергии 0,16 грн/кВт ч это составит 4 091 грн. При КПД рекуператора 80 % получаем прибыль в виде экономии 3 272 грн. Прибыль при водяном нагреве с помощью газового котла существенно меньше (415 грн), но это связано с дополнительными капитальными вложениями. Во-первых, это усложнение обвязки котельного оборудования, во-вторых, дополнительное оборудование: трехходовой клапан, сервопривод к нему и контроллер для управления их работой.

При этом, мы не учитываем и другие последствия применения системы с рекуперацией тепла. Не учтены дополнительные расходы на охлаждение приточного воздуха в дневное время летом, которое требуется на большей части страны. Правда, эти потери существенно меньше зимних. Помимо того, если система с рекуперацией тепла закладывается в процессе строительства здания, то мощность системы отопления можно сократить приблизительно на 30%.

В экономической части проекта было проведено сравнение системы с рекуператором производства OSTBERG и обычной схемы организации приточно-вытяжной вентиляции с оборудованием того же производителя. Выяснилось, что дополнительные капиталовложения окупаются за 2,4 года. Даже если в роли капиталовложений брать не разницу между стоимостями двух проектов, а стоимость рекуператора, то он окупается за 4,3 года. Если принять во внимание, что срок службы приточно-вытяжной установки OSTBERG, оснащенной рекуператором порядка 15-20 лет, то в течение 10-15 лет роторный теплообменник будет приносить прибыль. Нетрудно посчитать, что, в конце концов, он окупит не только свое использование, но и всю систему приточно-вытяжной вентиляции, а далее будет приносить чистую прибыль.

4.3 Описание приточно-вытяжной установки, описание системы вентиляции, конструктивные указания

Рекуператоры по конструкции теплообменника бывают двух видов: с роторным и пластинчатым теплообменником. КПД у них примерно одинаков, но роторная установка имеет существенно меньшие габариты, что немаловажно для небольших помещений. Единственный недостаток роторной установки в том, что в камерах существует переток воздуха из одной секции в другую (около 5 % по объему), однако это актуально только для больниц и производств с выделением вредных веществ. Помимо этого теплообменники бывают с гигроскопичной поверхностью и с негигроскопичной, первые лучше тем, что дополнительно используют скрытую теплоту воздуха, соответственно КПД у них выше.

К внедрению принимается приточно-вытяжная установка роторного типа с негигроскопичным теплообменником фирмы OSTBERG, модель H - 200. Описание рекуператора:

Вентиляционная установка предназначена для работы в помещениях небольших объемов. В компактном звуко-, теплоизолированном корпусе (толщина изоляции 50 мм) размещены приточный и вытяжной вентиляторы, приточный и вытяжной фильтры (класса очистки на 2 ступени выше минимального для жилых помещений), калорифер догрева мощностью 3 кВт и роторный рекуператор. Вентиляторы оборудованы асинхронным двигателем, который имеет встроенный термоконтакт с автоматическим перезапуском для защиты двигателя от перегрева. КПД роторного рекуператора 80%. Установка укомплектована пультом управления. На контрольной панели находятся:

3-х ступенчатый регулятор скорости вентиляторов (0-1-2-3),

включатель/выключатель рекуператора (0-1),

индикаторы работы и загрязненности фильтра.

Существует возможность подключения выносного пульта управления.

Помимо этого имеется защита от обмерзания ротора. Осуществляется она следующим образом. Когда температура вытяжного воздуха после теплообменника опускается до 1оС, скорость приточного вентилятора опускается на одну ступень, принимая исходное значение при повышении температуры до 8оС.

В нижней части установки выведен патрубок для отвода конденсата.

Принцип работы теплообменника.

Теплообменник расположен в плоскости перпендикулярной секциям. Он выполнен из навитых друг на друга пластин с треугольными каналами площадью 2 мм2. Воздух в вытяжной секции проходит сквозь пластины отдавая им свое тепло, а так как рекуператор вращается ( скорость вращения 3-11 об/мин), то в следующий момент нагретая часть находится в приточной секции, где отдает теплоту входящему воздуху.

Калорифер догрева находится в приточной части после теплообменника, а его датчик расположен на выходе из установки.

Описание системы вентиляции

Канальными системами вентиляции называются системы, в которых подача наружного воздуха или удаление загрязненного осуществляется по специальным каналам, предусмотренным в конструкциях здания, или по приставным воздуховодам.

Вентиляционное оборудование располагается на чердаке здания. Приточно-вытяжную установку во избежание передачи вибраций чердачному перекрытию необходимо закрепить на вибропоглощающем основании. В местах соединения установки с воздуховодами должны быть гибкие вставки. Шум от корпуса установки к окружающему пространству невелик. Шум же ко входу и выходу значителен (80 и 65 дБ), поэтому на воздуховодах идущих в помещения обязательно наличие шумоглушителей. Принимаются шумоглушители Арктос CSA-250 / 600, длинна 600 мм.

На чердаке воздуховоды разделяются по помещениям, на каждом ответвлении необходимо наличие шибера для балансировки ветвей. Не рекомендуется объединять воздуховоды с помещений различного назначения, поэтому на воздуховодах относящихся к кухне должны быть установлены обратные клапаны. Если бы воздуховоды были раздельные, то мы не смогли бы обойтись одной вентиляционной установкой, а такое увеличение капитальных вложений не оправдано. Объединение воздуховодов от разных помещений не поэтажно, а на чердаке обеспечивает пожарную безопасность вентиляционной системы и звукоизоляцию.

Далее каналы спускаются к обслуживаемым помещениям. Так как каналы необходимо скрыть в гипсокартонной обшивке помещений, то для каналов у стен принимаются прямоугольные каналы. Каналы не должны быть металлическими ввиду того, что обслуживаются помещения с повышенной влажностью воздуха. Разводка к местам отбора либо наддува будет осуществляться в подвесном потолке, где можно разместить круглые воздуховоды. Размеры каналов определяться при аэродинамическом расчете (раздел 4-4). Каналы, проходящие у наружных стен и на чердаке, для предотвращения выпадения теплоизолируются (плиты URSA П-45 (ТУ-5763-002-00287697-97) толщиной 40 мм). Верх вентиляционного канала топочной также обязательно утеплить. Сборные горизонтальные воздуховоды на чердаке устраиваются с уклоном в сторону движения воздуха, в месте присоединения каналов к установке предусматривается спуск воды. Присоединение ответвлений к магистральному каналу выполняется под углом не менее 45о.

Высоту вывода шахты над коньком определяют следующим образом (т.к. заранее нельзя точно определить место вывода шахты на улицу): если шахта расположена около конька , её устье должно возвышаться над коньком не менее чем на 0,5 м; если шахта расположена от конька на расстоянии 1,5-3 м, её устье устанавливается на уровне конька; если шахта расположена от конька на расстоянии более 3 м , её устье выводится по прямой, проведенной от конька под углом 10о к горизонту. Шахта утепляется. Для усиления вытяжки на шахте установлена специальная насадка - дефлектор.

Приточные и вытяжные отверстия закрываются декоративными металлическими насадками (пластик при эксплуатации быстро приобретает неэстетичный внешний вид). Вытяжные отверстия в санузлах и уборной должны размещаться над унитазом. Вытяжные насадки в кухне и топочной должны быть нерегулируемыми. Под дверьми уборной и санузлов следует оставить щель высотой 30 мм.

Наилучшее место для размещения выносного пульта управления - кухня-столовая. В целях сокращения излишних затрат рекомендуется ночью устанавливать первую скорость вентиляторов. Это значительно снизит расход электроэнергии.

4.4 Аэродинамический расчет

Аэродинамический расчет системы вентиляции выполняется для точного подбора размеров вентиляционных каналов, определения скорости воздуха в них и потерь давления. По результатам аэродинамического расчета можно будет окончательно определить параметры для подбора рекуператора.

Расчет вентканала топочной.

Как уже было сказано выше в топочной необходимо организовать естественную канальную вентиляцию обеспечивающую не менее чем 3-х кратный воздухообмен (нормативное значение для топочных).

Канальными системами естественной вентиляции являются системы, в которых загрязненный воздух удаляется по специальным каналам, предусмотренным в конструкциях здания, или приставным воздуховодам. В этих системах воздух перемещается под действием естественного давления, возникающего вследствие разности холодного наружного и теплого внутреннего воздуха.

Естественное давление ?Ре, Па, определяют по формуле:

Ре = hi•g•(сH - сB),

где hi•- высота воздушного столба, принимая от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты, м;

сH,сB - плотность соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/м3.

Расчетное естественное давление для систем вентиляции жилых и общественных зданий согласно СНиП 2.04.05-86 определяется для температуры наружного воздуха +5 С. Считается, что при более высоких наружных температурах, когда естественное давление становится весьма незначительным, дополнительный воздухообмен можно получать, открывая более часто и на более продолжительное время форточки, фрамуги, а иногда створки оконных рам. Температура внутреннего воздуха для помещения принята +16 °С. Плотность воздуха при данных температурах сB =1,221 кг/м3, сH =1,27кг/м3. Высота воздушного столба, принимая от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты, равна 10,3 м. Результаты представлены ниже

Расчет располагаемого давления

hi	g	сН	сВ	?pe
10,3	9,81	1,27	1,221	4,88

Выполним расчет потерь в канале. Необходимые данные:

расчетный расход при объеме топочной 35 м3 - 105 м3/ч;

кинематическая вязкость воздуха 15,56 10-6 м2/сек;

коэффициент абсолютной шероховатости для кирпичных стен в зависимости от степени подготовки 2-8 мм, принимаем 6 мм;

сумма КМС (решетка + колено + зонт) =2,5;

размер канала 120х250

Потери давления в системе вентиляции состоят из потерь давления по длине и потере в местных сопротивлениях. Сравниваем полученные суммарные потери с располагаемым давлением. Если потери давления оказываются больше располагаемого давления, то площадь сечения каналов необходимо увеличить.

Данное значение слишком велико, поэтому увеличиваем размер канала до 250х250. Получаем ?P=1,0 Па, учитывая коэфициент запаса 1,0*1,1=1,1 Па, что гораздо меньше располагаемого давления 4.88 Па.

Вывод: При размерах канала 250 х 250 мм требуемый нормативный воздухообмен будет обеспечен со значительным запасом.

Аэродинамический расчет системы механической вентиляции

Расчетные расходы для проведения расчета.

Объем кухни 45,9 м2 х 3,3 м =152 м3. При заложенной кратности 4 расход составит 608 м3/ч. Для каждой системы в кухне устраивается по 6 отверстий. То есть расход на каждом из них ??100 м3/ч.

В санузлах расход согласно таблице раздела 4-1 80 м3/ч, в уборной 50 м3/ч. В санузлах принимается по 2 отверстия и соответственно на лестничной клетке, куда будет подаваться приток, в уборной 1.

На рисунке 4.1 приведена аксонометрическая расчетная схема системы вентиляции. На схемах в кружке у выносной черты указан номер участка, над чертой - нагрузка участка, м3/ч и длина участка, м. Против вытяжных отверстий помещений указано количество воздуха, удаляемого по каналу.

Расчет проведем только для приточной системы вентиляции, т. к. установки совмещающие в своей конструкции и приточный и вытяжной вентилятор имеют одинаковую напорную характеристику в обоих направлениях.

Имеется три ветви вентиляции, уже сейчас ясно, что диктующим направлением будет ветвь к кухне (участки 1-5), поэтому необходимо будет, в случае невозможности уравнять ветви диаметрами, искусственно увеличивать сопротивление ветвей от санузлов (7-9 и 10-14). Приставные каналы используются двух типоразмеров 70 х 140 и 70 х 200. Большие размеры не рассматриваются, так как не рекомендуется использовать каналы с соотношением сторон более 1:3.



Рис. 4-1

Алгоритм расчета:

Переводим расход воздуха в м3/сек:

Определяем длину участка по схеме, м;

Принимаем предварительный диаметр воздуховода. Для участков из прямоугольных каналов необходимо найти величину эквивалентного диаметра, т. е. такого диаметра круглого воздуховода, при котором для той же скорости движения воздуха, как и в прямоугольном воздуховоде, удельные потери давления на трение были бы равны, эквивалентный диаметр, dэ, определяется по формуле:

dэ =2ab/(a+b),

где а и b - размеры сторон прямоугольного воздуховода, м;

находим площадь живого сечения воздуховода

м2

определяем скорость воздуча на участках:

где F- площадь сечения канала или воздуховода, м2;

L - расход воздуха, м3/ч

определяем величину динамического давления, Па по формуле

Данная величина не будет включена в последующие формулы, она приводится для наглядности, т.к. любые потери определяются как доля от динамического давления.

Определяем число Рейнольдса



Принимаем расчетный коэффициент абсолютной шероховатости для гибких воздуховодов 0,037 м, для прямоугольных пластиковых каналов 0,1 мм;

Определяем значение коэффициента Дарси (безразмерная величина). При значениях числа Рейнольдса от 4000 находим его по формуле

Находим сумму коэффициентов местных сопротивлений ??, их значения принимаем из таблиц «Вентиляция и кондиционирование, справочник проектировщика» под ред. И.Г. Староверова

Определяем величину характеристики сопротивления по зависимости

Потери давления на участке находим как произведение характеристики сопротивления и расхода, выраженного в м3/сек

; Па

Таким образом, мы определили потери давления на участках, суммируем потери по каждой ветви и изменяя диаметры увеличиваем потери на 2-й и 3-й ветви. Невязки менее 10% достичь не удается, поэтому дорегулировку придется производить шиберами. Требуемое давление вентилятора равняется потерям диктующей вентви с учетом добавочного коэффициента 1,1. Получаем 366 х 1,1=461 Па

Результаты расчета представлены в таблицах 4-1 и 4-2

Данные для подбора вентоборудования: L=900 м3/ч; P=460 Па.

Раздел V. Охрана труда

5.1 Задания в отрасли охраны труда

Охрана труда - это комплекс правовых, социально-экономических и организационно-технических мероприятий, а также санитарно-гигиенических мероприятий, направленных на сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Конституция Украины гарантирует право гражданина на охрану его жизни здоровья в процессе трудовой деятельности. С помощью Закона Украины «Об охране труда» регулируются при участии соответствующих органов отношения между владельцем предприятия и работником по вопросам безопасности, гигиены труда и производственной среды и устанавливается единый порядок организации охраны труда в Украине. Руководствуясь приведенными законодательными актами владелец предприятия должен подчинить производственный процесс приоритету жизни и здоровья в соответствии с результатами производственной деятельности предприятия и несет полную ответственность за создание безопасных условий труда. Однако это не освобождает работников от необходимости знать и выполнять требования нормативных актов о охране труда, правил обращения с машинами, механизмами, оборудованием и другими орудиями труда, а также соблюдения обязательств относительно охраны труда, предусмотренных коллективным договором, соглашением, трудовым договором и правилами внутреннего трудового распорядка предприятия.

Условия труда на рабочем месте, безопасность технологических процессов, машин, механизмов, оборудования и других средств производства, состояние средств коллективной и индивидуальной защиты, а также санитарно-бытовые условия, должны отвечать требованиям нормативных актов об охране труда.

Работник вправе отказаться от порученной работы, если создалась производственная ситуация, опасная для его жизни или здоровья, либо для окружающих его людей и природной среды. Факт наличия такой ситуации подтверждается специалистом по охране труда.

Собственник обязан организовать комплектование содержание средств индивидуальной защиты в соответствии с нормативными актами об охране труда (ст. 10 закона "Об охране труда").

Объекты теплогазоснабжения относятся к объектам повышенной опасности и в нормативной литературе им уделено особое внимание, это необходимо учитывать при разработке мер по охране труда в данном дипломном проекте.

Ниже приводится круг вопросов, которые будут рассмотрены в данной главе дипломного проекта.

Оценка эксплуатационных особенностей рассматриваемой системы и отдельных технологических процессов;

анализ условий труда и выявление опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ) при выполнении данного технологического процесса;

обеспечение пожаро- и взрывобезопасности объекта дипломного проектирования;

разработка организационных и технических мероприятий для обеспечения безопасных условий труда на конкретных объектах.

5.2 Оценка эксплуатационных особенностей системы и отдельных технологических процессов

Проектом предусматривается монтаж трех инженерных коммуникаций коттеджа: отопления, вентиляции и водоснабжения. При монтаже всех трех систем, а в особенности отопления, будут иметь место ОВПФ. Поэтому данной частью дипломного проекта должны быть предусмотрены меры по охране труда. Рассмотрим эксплутационные особенности всех систем.

Отопление

Проектом предусматривается обустройство топочной, а в частности монтаж обвязки котла. Предусмотренные работы (а среди них и газоопасные) связаны с возможностью получения работниками повреждений различной степени.

Топочная представляет собой отдельное помещение в отапливаемом здании и имеет индивидуальный вход. В ней находится комплекс устройств, предназначенных для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию горячей воды. Основными элементами топочной являются котел, насос, устройства подвода газа и воды, вытяжки дымовых газов, приборы теплового контроля и средства автоматизации.

Для предотвращения несчастных случаев при выполнении работ необходимо придерживаться определенных правил безопасности.

Конструкция оборудования должна быть надежной и обеспечивать безопасность при его испытании, монтаже, ремонте и эксплуатации в течении всего срока службы, а также обеспечивать доступ для его осмотра, очистки и возможности присоединения предохранительных устройств, арматуры, приборов контроля. Топочное оборудование должно использоваться только по прямому назначению в режимах, установленных в соответствующей эксплуатационной документации.

Основным прибором топочной является водогрейный котел, который подключается к системам отопления, водоснабжения, электроэнергии, газоснабжения и имеет дымоход. Так как котел в процессе работы выделяет вредные вещества (газы, дым), то необходимо помимо дымохода в помещении делать вентиляционную вытяжку. Котел должен быть автоматизирован устройствами и средствами предупреждающими возможность внезапного роста температуры и давления, которые приводят к аварийным ситуациям. Для этого котел должен быть оснащен аварийной автоматической сигнализацией и быстродействующими системами сброса избыточных параметров.

Электрооборудование котла должно иметь нулевую защиту, исключающую самопроизвольное включение при восстановлении внезапно исчезнувшего напряжения в электрической сети.

Внутренние и наружное освещение топочной должно соответствовать нормам, обеспечивать достаточную освещенность рабочего места, равномерность и постоянство освещения в зоне обзора, исключать слепящее действие света.

Также внимание следует уделить процессу капиллярной пайки медных труб, производящихся с помощью газовой горелки.

Температура наружной поверхности дымохода, доступной для прикосновения человеком, должна быть не выше 45°С. Поэтому его поверхность необходимо покрыть негорючей теплоизоляцией.

Ввод газопровода не должен проходить через фундамент и под фундаментом здания. Ремонт котлов и вспомогательного оборудования в действующих котельных является газоопасной работой, поэтому при проведении его должны выполняться все общие меры безопасности, предусмотренные для этих работ. Газоопасная работа - это работа, проводимая в заведомо загазованном помещении или при производстве которой возможны утечки газа и образования среды, способной вызвать отравление, взрыв или пожар.

Для погашения взрывного давления и для отвода из помещений газов, образующихся при взрыве, предусмотрены окна с требуемой площадью остекления.

Запрещается пользоваться при работе в котле переносными лампами напряжением выше 12В; во всех других местах разрешается применять переносные электролампы и электроинструмент до 36В.

При работе с электрическим инструментом следует придерживаться принятых для этого правил безопасности труда. Работать с электроинструментом следует в резиновых перчатках. Корпус электроинструмента должен быть заземлен. Запрещается включение электроинструмента присоединением оголенных проводов к линии или контактам рубильников. При использовании электрических дрелей и отверток одежда рабочего должна быть застегнута и заправлена, чтобы уменьшить вероятность его наматывания на крутящиеся части инструмента. Работник должен периодически проверять состояние изоляции проводов. Запрещается работать неисправным инструментом. При сверлильных работах необходимо использовать защитные очки, для предотвращения повреждений глаз.

Вентиляция

При монтаже, эксплуатации и ремонте вентиляционного оборудования также присутствуют производственные процессы, заслуживающие внимания с точки зрения охраны труда связанные в частности с электрооборудованием (рекуператор и электрокалорифер). При монтаже и наладке данного оборудования должна соблюдаться техника безопасности при проведении электрических работ. К данным работам допускается только соответствующе обученный персонал. Подключение рекуператора и калорифера должно выполняться согласно схеме завода-изготовителя. Оборудование необходимо надежно заземлить. При ремонте либо любом внутреннем осмотре оборудования его необходимо отключить от сети, а по окончанию ремонта убедиться в исправности заземления.

Работы по выводу вентиляционных патрубков на улицу будут производиться на скатной кровле и являются высотными работами, поэтому должны проводиться только со страховкой.

Водоснабжение

В дипломном проекте в качестве резервного источника водоснабжения предусмотрена глубинная скважина с погружным насосом. При работах по устройству данной скважины также будут иметь место ВОПФ.

Особое внимание следует уделить бурильным работам как работам повышенной опасности. Машинист буровой машины должен быть соответствующе обучен и иметь вторую квалификационную группу по технике безопасности. Место бурения скважины должно быть ограждено предупредительным знаками. Во время бурения и до тех пор, пока рабочий механизм не будет полностью остановлен, запрещено входить за пределы ограждения.

Во избежание несчастных случаев и поломок при бурении воспрещается:

бурить скважины без установки на домкраты (аутриггеры), при отсутствии ограждений;

перемещать машину приподнятом рабочем органе и опущенных аутриггерах;

бурить в местах с наличием железобетонного боя, металлолома, досок, кирпичей, камней диаметром более 70 мм и тому подобными включениями;

устранять неисправности при работающем электродвигателе;

очищать бур от предметов, препятствующих процессу при вращающемся буре;

бурить выше максимальных параметров, указанных в инструкции;

передавать управление посторонним лицам, даже имеющим удостоверение на право управления машиной;

зацеплять и подтягивать опоры с боковых сторон машины;

ремонтировать или заменять коронку и шнек, если буровая машина соединена со шпинделем вращателя поднимать или опускать столб, предварительно не убедившись в отсутствии людей в рабочей зоне.

В системе будет задействован погружной насос. Здесь также необходимо проследить за правильностью монтажа и герметичностью соединений.

Правильно смонтированный насос работает без стука и вибрации.

В процессе обустройства будет задействована сварка для соединения труб, опускаемых в скважину, что связано с целым рядом мероприятий по охране труда.

Для предотвращения несчастных случаев при выполнении сварочных работ необходимо придерживаться определенных правил безопасности:

при работе во влажных местах электросварщик должен иметь резиновые сапоги.

необходимо надежно заземлять корпуса сварочных трансформаторов и выпрямителей. Перед началом работ следует проверить состояние изоляции сварочных проводов электродержателя и надежность всех контактных соединений вторичной сети. Сварку необходимо производить в неповрежденной и сухой спецодежде и обуви, которая не имеет металлических гвоздей;

необходимо помнить, что прикасаться голыми руками к частям сварочной машины, находящихся под током опасно, сварочный провод необходимо изолировать от повреждений;

Все работы должны производиться при достаточном воздухообмене, а работники должны пользоваться индивидуальными средствами защиты такими как: щиток, очки с бесцветными стеклами и брезентовые рукавицы (ГОСТ 12.4.011 - 89).

Необходимо регулярно проверять состояние сварочных машин, обращая внимание на отсутствие напряжения на деталях аппарата, которые не должны проводить ток. Во время перерыва в работе необходимо отключать машину от электросети. Ток выше 0,1А опасен для жизни человека.

При работе с другими электроинструментами должны соблюдаться правила перечисленные в разделе отопление. Все работы по подключению и последующему ремонту погружного насоса должны проводиться при отключении от электропитания оного.

Очевидно, что в данном дипломном проекте выполняется ряд достаточно опасных для персонала работ и операций наиболее опасные из них (они подлежат дополнительному исследованию с целью разработки мер по улучшению условий труда) следующие:

газоопасные работы, связанные с котельным оборудованием (подключение, ремонт);

работа с газовой горелкой;

оборудование глубинной скважины (сварка, бурение);

электрические работы с вентиляционным оборудованием.

5.3 Анализ условий труда и выявление ОВПФ

При недостаточном внимании имеющиеся ОВПФ могут стать причиной потери трудоспособности. Формы заболеваний (отравлений), возникающих под их действием, называются профессиональными заболеваниями.

В соответствии с ГОСТом 12.0.003 - 74*, опасные и вредные производственные факторы подразделяются на: физические, химические, биологические, психофизиологические.

Необходимо определить опасные и вредные производственные факторы для упомянутого в предыдущем разделе этапа сооружения глубинной скважины. К ОВПФ мы должны отнести только те, которые воздействуют на здоровье работника, на протяжении не менее половины рабочего времени.

Физические ОВПФ:

повышенное значение напряжения электрической цепи, замыкание которого может произойти через тело человека - при работе с насосом и электроинструментом;

напряжение от сварочного аппарата при сварке конструкций (при отсутствии заземления);

нарушение изоляции токоведущих частей - шнуры насоса и электроинструмента;

...