Искусственное и естественное освещение помещений

Требуемый уровень освещенности зависит от назначения помещений, характера выполнения зрительной работы и регламентируется нормативными документами. Помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь, как правило, естественное освещение. Естественное освещение подразделяется на боковое, верхнее и комбинированное (верхнее и боковое). Освещенность помещения естественным светом характеризуется коэффициентом естественной освещенности (КЕО) ряда точек, расположенных в пересечениях двух плоскостей, вертикальной плоскости характерного разреза помещения и плоскости, принимаемой за условную рабочую плоскость помещения.

Естественное освещение в какой-либо точке М помещения характеризуется КЕОм. Он определяется как отношение естественной освещенности в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения Е_м светом неба (непосредственно или после отражения) к значению в тот же момент времени наружной горизонтальной освещенности Е_н, создаваемой светом разнояркого небосвода, что характерно для условий сплошной облачности

Е, = ' 100%.

Неравномерность естественного освещения характеризуется соотношением наибольшего и наименьшего значений КЕО, определенных по кривой его распространения в пределах характерного разреза помещения.

Характерный разрез помещения — поперечный разрез по середине помещения, плоскость которого перпендикулярна плоскости остекления световых проемов (при боковом освещении) или продольных осей пролетов помещения (при верхнем освещении). В характерный разрез помещения должны попадать участки, максимально нагруженные оборудованием, а также рабочие зоны, наиболее удаленные от световых проемов. Условная рабочая поверхность — условно принятая горизонтальная поверхность, расположенная на высоте 0,8 м от пола. Рабочая поверхность — поверхность, на которой производится работа и на которой нормируется и измеряется освещенность части оборудования (поверхность стола, верстака), на которой производятся работы.

В помещениях с боковым освещением нормируется минимальное значение КЕО (ем) в пределах рабочей зоны, а с верхним или комбинированным освещением — среднее значение КЕО (еср) в пределах рабочей зоны, определяемое по формуле

еср = (/,/2 + /₂/2 + ... + 1_п/2)/(п - 1),

где п — количество точек измерений освещенности (не менее 5); /,, /₂, 1_п — значения КЕО в отдельных точках, находящихся на равных расстояниях друг от друга.

При боковом освещении измерения освещенности необходимо произвести в точках характерного разреза помещения согласно схеме, приведенной на рис. 4.6, а при верхнем и комбинированном освещении — в точках характерного разреза помещения согласно схеме рис 4.7. При этом точки замеров (в количестве не менее 5) следует принимать на равных расстояниях друг от друга, располагая первую и последнюю точки на расстоянии 1 м от стен (или осей средних рядов колонн). В обследуемом помещении намечается ряд характерных разрезов, перпендикулярно расположенных к продольной стене с оконными проемами. Для воз-

Рис. 4.6. Схема помещения для измерения КЕО при боковом освещении

Рис. 4.7. Схема помещения для измерения КЕО при верхнем

и комбинированном освещении

можности построения изолиний расстояние между сечениями назначается в пределах 6—12 м. Каждый характерный разрез помещения разбивается на ряд точек через 2— 4 м. Для измерения естественной освещенности наиболее благоприятными следует считать дни с облачностью в 10 баллов. Оптимальное время для измерения с 11 до 14 ч. Производить измерения естественной освещенности необходимо при отсутствии облучения помещения и фотоэлемента прямыми лучами солнца. В период проведения измерений электрический свет в помещениях выключается. Измерения наружной освещенности следует проводить синхронно с измерениями внутри помещения. Наружная освещенность определяется на горизонтальной поверхности, незатененной близко расположенными зданиями. Необходимо следить, чтобы во время измерения на датчик не падала тень от расположенных вблизи предметов или от оператора, производящего измерения.

Измерение освещенности производится при помощи люксметров. Они состоят из фотоэлемента и измерителя силы тока. Электрический ток создается фотоэлементом, он пропорционален его освещенности. Измерительное устройство, градуированное в люксах, показывает значение освещенности в люксах. В начале и конце измерений производится сравнение показаний люксметров, измеряющих внутреннюю и наружную освещенность, и определяется коэффициент сравнения К. Для его определения приемники люксметров устанавливают рядом внутри помещения и записывают показания приборов. Коэффициент сравнения определяется из соотношения

К =^₂,

где J_l, J₁ —показания люксметров.

Одновременно с естественной освещенностью помещения определяются коэффициенты светопропускания стекол или других светопропускающих материалов световых проемов. Коэффициент светопропускания стекла определяется как частное от деления поверхностной плотности светового потока, прошедшего на внутреннюю поверхность остекления, на поверхностную плотность светового потока, падающего на наружную поверхность. Измерения производятся путем одновременного прикладывания датчиков люксметров к наружной и внутренней поверхностям стекол. Для этого выбирается не менее трех светопроемов в каждой характерной (по высоте и в плане) зоне помещений. Коэффициенты светопропускания измеряются для загрязненных стекол и после очистки их поверхности. Для каждого случая производятся три измерения. Помимо результатов замеров приводятся также сведения о продолжительности эксплуатации остекления после очередной очистки, толщине слоя льда, инея, пыли или копоти на поверхности стекол. По данным измерений на плане помещений строятся изолюксы и кривые горизонтальной освещенности по сечениям помещения. К таблицам и графикам с результатами измерений прикладывается карта обследования, содержащая следующие данные: размеры обследуемого помещения, состояние стен, потолков (степень загрязнения); окраска (светлая, темная); краткое описание процесса в аспекте выделения пыли, газов, пара; характеристика зрительной работы, продолжительность пребывания людей на рабочих местах. По результатам измерений производится сравнение освещенности в натуре с расчетными данными.

Воздухопроницаемость ограждающих конструкций

Обследования стыков следует производить не позже, чем через семь дней после окончания герметизации мастикой. Особое внимание уделяется контролю воздухопроницаемости угловых торцовых стыков, а также мест заделки балконных плит в горизонтальные швы. Каждый испытуемый стык проверяется на воздухопроницаемость в трех местах по длине. Для оценки берется наихудший результат из трех измерений.

Замеренная величина коэффициента воздухопроницаемости стыка О* не должна превышать нормативного значения 0,05 кгДмчПа) [0,5 кг/(м ч мм вод. ст.)].

Следует иметь в виду, что воздухопроницаемость стыков, загерметизированных полиизобутиленовой мастикой, определяют через каждые три года с момента герметизации. Измерения приостанавливают в тех случаях, если более чем у 20% обследованных стыков величина О* превышает величину О^н.

Свойство ограждения или материала пропускать воздух называется воздухопроницаемостью. При разности давления воздуха с одной и с другой стороны ограждения через ограждение может проникать воздух в направлении от большего давления к меньшему. В зимних условиях в отапливаемых помещениях температура внутреннего воздуха существенно выше наружного воздуха, что обуславливает разность их объемных масс, в результате чего и создается разность давлений воздуха с обеих сторон ограждения. Разность давлений воздуха может возникнуть также под влиянием ветрового напора. Если фильтрация происходит в направлении от наружного воздуха в помещение, то она называется инфильтрацией, при обратном направлении -экс-фильтрацией. Воздухопроницаемость ограждения является отрицательным явлением, так как в зимнее время инфильтрация холодного воздуха вызывает дополнительные потери тепла ограждениями и охлаждение помещений, а эксфильтрация может неблагоприятно отразиться на влажностном режиме конструкций ограждений, вызывал конденсацию в них влаги. Требуемое нормативное сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций регламентируется.

Современные методы экспериментального определения воздухопроницаемости материалов и конструкций основаны на том, что в результате искусственно создаваемого избыточного давления или разрежения через образец материала или конструкции, заключенного в особую обойму, проходит воздушный поток, замеряемый счетчиком; в то же время замеряется избыточное давление или разрежение, поддерживаемое в продолжении испытаний на определенном уровне.

Обследование воздухопроницаемости стыковых соединений наружных стеновых панелей производят при помощи приборов типа И ВС-3 или ДСК-3 (рис. 4.8). При испытаниях обойма прибора должна плотно прилегать к поверхности проверяемого участка стыка. При проверке на воздухопроницаемость стыковых соединений панелей на поверхность стыка с наружной стороны устанавливают обойму длиной 1 м и шириной 0,2 м, а при проверке пересечений вертикального и горизонтального стыков — обойму размером 0,5 х 0,5 м и герметизируют по периметру. В обойме имеются два штуцера: один для присоединения к источнику разрежения, второй — к манометру. Измеритель расхода воздуха с краном для регулировки и термометром для определения температуры отсасываемого воздуха устанавливают на воздуховоде между обоймой и источником разрежения. Обойму изготавливают из кровельной стали. В качестве источника разрежения используют, например, бытовой пылесос. Разность создаваемых давлений в помещении и под обоймой измеряют микроманометром.

Испытание на воздухопроницаемость проводят при разности давлений 100, 50, 30, 10, 5 Па, начиная с больших значений. Испытания при каждой разности давлений длятся 5 мин после

Рис. 4.8. Схема установки для испытания устья стыка на воздухопроницаемость: 1 — металлическая обойма; 2 — микроманометр; 3 — термометр; 4 —

измеритель расхода воздуха; 5 — пылесос

стабилизации давления. Время отсчитывают по секундомеру, записывают показания манометра и счетчика расхода воздуха через каждую минуту. Температуру отсасываемого воздуха измеряют в начале и по окончании испытаний. По средним значениям расхода воздуха О (кг/м ч) при разности давлений ОР (Па) строят график зависимости Г (ОР). По графику находят коэффициент воздухопроницаемости стыка Ос, который определяется расходом воздуха в кг через 1 м стыка при ОР =10Па. Воздухопроницаемость должна быть не более величин, приведенных ниже

Вид ограждающей конструкции в⁴, кг/(м² ч), не более

Наружные стены, перекрытия и покрытия жилых, общественных, административных

зданий и сооружений 0,5

Наружные стены, перекрытия и покрытия/

производственных зданий и помещений 1

Стыки между панелями наружных стен:

• а) жилых зданий
• 2,5
• 8 б) производственных зданий Входные двери в квартиры

Окна и балконные двери жилых, общественных и бытовых зданий, окна производственных зданий с кондиционированием воздуха Окна, двери и ворота производственных зданий Зенитные фонари производственных зданий

Для определения воздухопроницаемости оконного заполнения устанавливают обойму, размеры которой должны быть такими, чтобы охватить по периметру всю площадь светопроема. Разрежение под обоймой создают одним или несколькими бытовыми пылесосами. В остальном методика испытаний такая же, как при определении воздухопроницаемости стыков. Обработка результатов измерений заключается в определении расхода воздуха через площадь окна или через 1 м сопряжения оконного блока со стеной и построении зависимости расхода воздуха от перепада давлений. Площадь окна для вычисления коэффициента воздухопроницаемости принимают равной площади оконного проема с наименьшим размером в свету.

Воздухопроницаемость стеновых конструкций проверяют аналогичной установкой, состоящей из рабочей обоймы размером 0,5 х 0,5 м с тремя штуцерами, защитной обоймы размером 1,2 х 1,2 м с двумя штуцерами и тремя отверстиями для вывода штуцеров рабочей обоймы (рис.4.9). Установка комплектуется также двумя регуляторами, двумя микроманометрами и термопарами.

Воздухопроницаемость ограждений преимущественно определяется методом продувки воздуха, т.е. путем измерения весового (или объемного) количества воздуха, прошедшего через единицу площади ограждения в единицу времени при градиенте давления, равном 1 мм вод.ст/м.

Металлическая обойма установки состоит из рабочей обоймы 2 площадью 50 х 50 см и защитной обоймы 3 площадью 100 х 100 см. Рабочая обойма имеет три штуцера: один для присоединения к источнику давления и два для присоединения к двум микроманометрам. Обойму прикрепляют к стене пластилином или жирной глиной.

Защитная обойма имеет три отверстия для пропуска штуцеров рабочей обоймы и два штуцера, из которых один присоединен к источнику давления, а второй — к микроманометру. За-

1

Рис. 4.9. Схема установки для испытания стены на воздухопроницаемость: 1 — испытуемая конструкция; 2 — рабочая обойма; 3 — защитная обойма; 4 — микроманометр; 5 — расходомер; 6 — пылесос; 7 — термометр

щитную обойму плотно прикрепляют к стене и уплотняют места возможных утечек воздуха.

В качестве источника давления применяют баллоны со сжатым воздухом, снабженные редуктором для грубого и точного регулирования. При больших расходах воздуха удобно пользоваться в качестве источника давления пылесосами.

Для измерения давлений применяют микроманометры с переменным углом наклона измерительной трубки.

Измеряют расход воздуха сухими газовыми счетчиками или газовыми часами.

Перед опытом проверяют плотность обойм, о чем судят по скорости падения разряжения под ними при закрытых вентилях после пробных откачек.

После подготовки установки к опыту обе обоймы присоединяют к нагнетателю и при помощи вентилей устанавливают такой режим, чтобы при заданном рабочем давлении в рабочей обойме, которое фиксируется по микроманометру, разность давлений по показанию дифференциального микроманометра была равна нулю. В этом случае происходит компенсация объемов воздуха, увлекаемых с площадей ограждения, которые выступают за пределы площади рабочей обоймы.

После того как будет достигнуто заданное рабочее давление и отрегулирован режим в обеих обоймах, приступают к определению расходов. По секундомеру через каждую минуту производят отсчеты рабочих давлений и расходов. Опыт повторяют при различных рабочих давлениях. Продолжительность одного опыта 10 минут.

Воздухопроницаемость стен через щели и зазоры определяется при помощи двух удлиненных обойм.

Величина коэффициента воздухопроницаемости определяется по количеству воздуха, проходящего через участок стены, расположенный под рабочей обоймой.

Коэффициент воздухопроницаемости рассчитывается по формуле

К_ь = 0,06Кр₄/х^_р,

где V — количество воздуха, прошедшего через опытную стенку за время опыта, м³; р_ь — плотность воздуха при температуре опыта, кг/м³; т — продолжительность опыта, мин; Г — площадь продуваемого участка под рабочей обоймой, м²; 0,06 — коэффициент, учитывающий размерность величин, входящих в формулу.

Результаты испытаний сравнивают с данными табл.4.6 и на этой основе дают оценку воздухопроницаемости ограждающих конструкций.

Исследование терморадиационного режима помещений производственных зданий

В некоторых отраслях промышленности основные производственные процессы, связанные с переработкой материалов, сопровождаются высокотемпературным тепловым излучением.

Цеха с тепловой нагрузкой 50Вт/м³ и более называются горячими. Особенно высокая тепловая нагрузка в горячих цехах металлургических заводов, достигающая 175—ЗООВт/м³. Источниками теплового излучения в горячих цехах являются горячие поверхности печей, котлов, трубопроводов, нагретого или расплавленного металла др. Изучение терморадиационного режима в производственных зданиях обусловлено созданием необходимых санитарных условий труда и обеспечением долговечности строительных конструкций.

Тепловые источники по характеру излучения разделяются на четыре группы, в зависимости от излучающих источников, с температурой:

• • излучающей поверхности до 500°С, спектр излучения которых характеризуются длиной волны от 9,3 до 3,7мк (паропроводы, печи — нагревательные, плавильные, сушильные).
• • поверхности до 1200°С, спектр излучения которых характеризуется длиной волны от 3,7 до 1.9 мк (излучение внутренних поверхностей печей и горнов, нагретые слитки, заготовки, расплавленный металл и др.).
• • от 1200 до 180СГС с преобладанием коротких инфракрасных и видимых лучей (расплавленный металл).
• • 2000—4000°С, спектр их излучения — короткие инфракрасные, видимые и ультрафиолетовые лучи с длиной волны от 1,2 до 0,8 мк (дуговые печи, сварочные аппараты).

При натурных обследованиях определяют: расположение и размеры источников; положение поверхности приемника относительно источника теплового излучения; температуру и характер поверхности источников и приемников; изменение характера воздействия источников во времени; изменение интенсивности излучения в пространстве и времени. Расположение и размеры источников определяют по технологическим схемам или путем непосредственных измерений.

Изменения характера воздействия источников во времени выявляются путем фиксации моментов начала и окончания воздействия, изменения положения источников и температуры их поверхности в течение всего времени воздействия. Температура поверхности стали приближенно можно определять визуально, по цвету накала нагретого изделия в соответствии с приведенной в табл. 4.6 шкалой. ^ „

Таблица 4.6

ЗНАЧИМОСТЬ ЦВЕТА НАКАЛА СТАЛЕЙ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ

Температура поверхностей источников и приемников определяется термопарами при температуре до 500°С и с помощью оптических пирометров типа ОПИР-017 в интервале температур 600—1400°С, а также современными бесконтактными инфракрасными термометрами типа «Тйегторот!» при температуре до 2000°С.

Температура поверхности источников может приниматься также по данным инструкций на производство и обработку продукта и изделий. Интенсивность теплового излучения измеряется с помощью актинометров.

Измерения температуры, интенсивности теплового излучения и параметров внутреннего воздуха производятся перед началом воздействия источника, в течение времени воздействий (2—4 измерения) и после окончания до стабилизации температур. При оценке общего терморадиационного режима помещений и воздействия теплового излучения на человека измерения производятся на постоянных рабочих местах и по объему помещения на различном удалении от источника с таким расчетом, чтобы охватить зону с величиной интенсивности излучения не менее 350 Вт/м², при этом приемная поверхность актинометра располагается перпендикулярно потоку излучения. При оценке воздействия теплового излучения на строительные конструкции актинометрическое измерения производятся непосредственно около поверхностей конструкций, приемная поверхности актинометра устанавливается параллельно поверхностям конструкций.

Одновременно с измерениями интенсивности излучения выполняются измерения температуры поверхностей конструкций, температуры и скорости движения воздуха непосредственно около конструкций. При этом составляется подробная схема измерений с указанием размеров источника и приемника излучения и расстояний, необходимых для фиксации их взаимного расположения. Здесь же характеризуется состояние поверхности приемника (например, «окрашена алюминиевой краской или окислена» и т.п.). Результаты измерений заносятся в таблицу 4.7.

В названии таблицы указываются характер обследования, наименование предприятия, цеха, отделения и конструктивного элемента здания. В графах 8—12 записываются результаты измерения температуры и скорости движения воздуха в единицах, в которых градуирован прибор. В примечаниях указываются тип, номер прибора и датчика температуры.

ФОРМА ЖУРНАЛА РЕГИСТРАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБСТАНОВКИ

323

10 . о

Рис. 4.10. Актинограмма стальной колонны на складе слябов:

1 — плоскость измерений; 2 — штабели слябов (температура 860°С)

На основании измерений строятся изоактины — линии равной интенсивности теплового излучения, Вт/м², в плане и по вертикали помещения и хроноактинограммы — графики изменения интенсивности излучения во времени для характерных пунктов помещения. По результатам измерений строятся также актинограммы облученности конструкций, Вт/м², путем нанесения на чертеже с сечением конструкции по нормали к поверхностям величин облученности (рис. 4.10). Результаты измерений интенсивности теплового излучения соспоставляются с требованиями санитарных норм и норм проектирования строительных конструкций, и на этой основе разрабатываются рекомендации по обеспечению условий труда и долговечности строительных конструкций.

Причины, вызывающие нарушения работоспособности систем отопления

Находящиеся в эксплуатации системы отопления подразделяются на: двухтрубные и однотрубные с верхней и нижней разводкой, с попутным и тупиковым движением воды.

При отсутствии средств автоматического управления двухтрубные системы имеют целый ряд эксплуатационная недостатков по сравнению с однотрубными системами. К ним относятся следующие:

• • низкая гидравлическая устойчивость систем вызывает их тепловую разрегулировку и как следствие перераспределение теплоотдачи отопительными приборами при изменениях наружной температуры;
• • большое количество соединительных и запорных элементов снижает эксплуатационную надежность систем;
• • значительное количество стояков с уменьшенными диаметрами приводит к возникновению засоров в трубах;

К достоинствам двухтрубных систем следует отнести соответствие их конструкции принципу индивидуального регулирования теплоотдачи отопительными приборами.

К наиболее распространенным однотрубным системам, относятся:

• • тупиковые с нижней разводкой;
• • тупиковые с опрокинутой циркуляцией;
• • тупиковые с верхней разводкой;
• • с попутным движением воды и с нижней разводкой.

Среди этих систем в основном используют следующие варианты по способу присоединения отопительных приборов:

• • проточно регулируемые стояки с трехходовыми кранами;
• • стояки с осевыми и смещенными замыкающими участками с кранами двойной регулировки;
• • то же, с П-образными стояками.

В качестве эксплуатационных достоинств однотрубных систем по сравнению с двухтрубными системами можно отметить повышенную гидравлическую устойчивость, ограниченное число конструктивных элементов, меньшую подверженность засорению и образованию воздушных пробок, более высокие эстетические качества.

К существенным эксплуатационным недостаткам можно отнести возможность температурной разрегулировки, которая свойственна только однотрубным системам.

К отопительным приборам, нашедшим широкое распространение, относятся: конвекторы, радиаторы и отопительные панели.

В эксплуатации каждый из этих видов приборов имеет свои преимущества и недостатки. Чугунные радиаторы имеют достаточно высокие гигиенические показатели, большая тепловая емкость допускает выполнение кратковременного ремонта системы без ухудшения условий в отапливаемых помещениях. Чугунные радиаторы характеризуются пониженной механической прочностью (они рассчитаны на давление до 0,6 МПа), в результате большого количества ниппельных соединений имеют пониженную надежность, ремонт ниппельных соединений весьма трудоемок. Подверженность к завоздушиванию, большая емкость радиаторов затрудняют спуск и заполнение системы.

Отопительные панели обладают высокими гигиеническими качествами, механической прочностью и тепловой инерцией, однако они повышают расход тепла на отопление и имеют низкую ремонтопригодность.

Конвекторы рассчитаны на более высокое, чем радиаторы давление (до 1 МПа), обладают высокой эксплуатационной надежностью, ремонт их очень прост, малая емкость по воде облегчает опорожнение и заполнение системы, а также ремонт стояков. К недостаткам конвекторов следует отнести их пониженные гигиенические свойства.

Отказы в работе систем отопления могут проявляться в виде течи, которая возникает, как правило, в соединительных узлах или в арматуре (запорной и регулирующей), и в виде отключения от требуемой теплоотдачи у отдельных приборов или их групп.

Отказы первого вида вызываются нарушениями механической прочности элементов системы. Эти нарушения могут явиться следствием чрезмерного повышения давления в системе, износа уплотнительного материала и т.д. Возникновение течи считается отказом, т.к. течь необходимо устранять немедленно, а для этого приходится на время ремонта отключать часть системы или систему в целом, т.е. на время ремонта система теряет свою работоспособность.

Отказы второго вида связаны с засорами, завоздушиваниями или с разрегулировкой системы.

Засоры происходят вследствие попадания в систему посторонних предметов, которые препятствуют нормальной циркуляции воды в трубопроводах.

Особую трудность в выявлении и устранении представляют собой так называемые блуждающие засоры, которые образуются при попадании в трубопроводы легких предметов (деревянная стружка и т.п.).

Завоздушивание системы — это образование воздушных пробок в приборах или верхних участках системы. Воздушные пробки, как и засоры, препятствуют нормальной циркуляции воды в системе. Завоздушивание системы происходит вследствие:

• • неправильного заполнения системы (например, заполнение происходило слишком быстро);
• • плохой работы воздуховыпускных устройств;
• • заполнения и подпитки системы водопроводной водой, а не сетевой;
• • наличия контруклонов на отдельных участках системы.

Разрегулировка системы отопления может быть тепловой,

гидравлической и температурной.

Тепловая разрегулировка — это особое свойство водяных систем отопления, выражающееся в нарушении требуемой теплоотдачи отдельными приборами или их группами, которое может проявляться даже при внешних нормальных условиях — при обеспечении расчетных расходов теплоносителя и соблюдения теплосетью графика теплоснабжения, а также при отсутствии засоров и завоздушивания, при расчетных поверхностях нагрева и т.д.

Способность к тепловой разрегулировке связана с конструктивными особенностями водяных систем отопления. Она обусловлена наличием в системе отопления двух составляющих располагаемого напора: постоянной (создаваемой работой циркуляционных насосов) и переменной (гравитационный или естественный напор). Естественный напор в свою очередь обусловлен наличием в каждом циркуляционном кольце двух ветвей с различной средней плотностью воды. Причем, разность плотностей, а следовательно и давления в этих ветвях возрастает по мере увеличения температурного перепада в подающей и обратной линиях системы, т.е. и доля переменной составляющей в располагаемом напоре возрастает при снижении температуры наружного воздуха, и тем больше, чем выше расположен прибор соответствующего циркуляционного кольца.

Конструирование и наладка систем отопления производится исходя из равенства в каждом циркуляционном кольце располагаемых напоров и потерь давления при расчетных расходах воды в участках системы. Такое равенство может быть обеспечено только для какой-либо одной определенной температуры наружного воздуха (при соблюдении температурного графика). При любом другом ее значении это равенство нарушается, так как происходит изменение доли естественного напора в общем располагаемом напоре, в циркуляционных кольцах различных приборов.

В различной степени происходит существенное изменение напоров в циркуляционных кольцах при изменении температуры наружного воздуха. Уравновесить эти напоры могут только соответственно изменившиеся расходы. Поэтому возникает перераспределение циркулирующей воды по участкам системы, приводящие к отклонению теплоотдачи приборов от требуемой величины.

Когда подобное нарушение теплового режима возникает у приборов разных этажей — говорят о вертикальной разрегулировке, если же оно происходит в пределах одного этажа — говорят о горизонтальной разрегулировке. Тепловая разрегулировка проявляется в основном в виде вертикальной разрегулировки.

Тепловой разрегулировке в большей мере подвержены двухтрубные системы с верхней разводкой, так как в этих системах влияние естественного напора является наибольшим. В пределах одного стояка путь движения через все нагревательные приборы примерно одинаков, но вместе с тем у приборов верхних этажей по сравнению с приборами, расположенными ниже, возникают дополнительные естественные напоры, нарушающие требуемое распределение воды по всем этажам и вызывающие перегрев верхних приборов. Разрегулировка становится особенно заметной в многоэтажных зданиях. Отклонение температуры внутреннего воздуха различных помещений от расчетного значения достигает 3—6°С.

В двухтрубных системах с нижней разводкой циркуляционные кольца приборов верхних этажей длиннее, чем у приборов нижних этажей, и дополнительные естественные напоры в приборах верхних этажей в значительной мере компенсируются большим сопротивлением их циркуляционных колец.

Гидравлическая разрегулировка связана с нарушением нормального гидравлического режима работы всех участков системы и проявляется также в виде отклонения теплоотдачи части приборов от требуемой величины, Этот вид разрегулировки обусловлен тем, что при гидравлическом расчете трубопроводов тупиковых систем не удается получить равенство потерь в циркуляционных кольцах разных стояков из-за существующего сортамента труб. При проектировании предполагается, что неувязки будут устранены при наладке системы. Поэтому на практике в тупиковых системах, особенно протяженных, в кольцах, ближайших к вводу, часто наблюдается относительно больший расход воды, чем в удаленных кольцах.

Аналогичное явление наблюдается и в двухтрубных системах с нижней разводкой: здесь также трудно увязать потери циркуляционных колец верхних и нижних этажей, что на практике часто приводит к перегреву помещений нижних этажей.

Таким образом, гидравлическая разрегулировка тупиковых систем проявляется в виде горизонтальной, а двухтрубных систем с нижней разводкой — еще и в виде вертикальной разрегулировки.

Увеличение расхода воды у системе, во-первых, ведет к снижению перепада температур в системе, что заметно снижает величину гравитационного давления, и, во-вторых, увеличение этого расхода позволяет довести до нормы расход воды через удаленные от теплового ввода, обычно отстающие стояки. При этом еще больше возрастает расход воды через ближние стояки, но через дальние стояки он увеличивается в значительно большей степени (в силу квадратической зависимости сопротивления от расхода). Кроме того, увеличение расхода воды значительно меньше сказывается на теплоотдаче нагревательного прибора, чем такое же уменьшение расхода.

Тепловая разрегулировка двухтрубных систем отопления создает проблемы при централизованном теплоснабжении (от ТЭЦ, районных котельных), поскольку увеличение расхода циркулирующей воды в системе связано со значительным повышением давления на вводе. Так, например, повышение расхода циркулирующей воды в системе отопления в 1,4 раза требует увеличения напора перед элеватором более чем в 3 раза, что становится невозможным для большинства тепловых пунктов,

Устойчивость к разрегулировке двухтрубных систем может быть значительно повышена установкой у отопительных приборов кранов повышенного сопротивления, массовое использование которых началось сравнительно недавно.

Следует иметь в виду, что увеличение гидравлической устойчивости однотрубных систем не означает полной независимости их работы от расхода воды. Изменение расхода в основном отражается на теплоотдаче последних приборов стояка. Так, уменьшение расхода воды в стояке вдвое снижает теплоотдачу их на 30%, а такое же увеличение — повышает их теплоотдачу на 10%. На теплоотдачу первых приборов изменение циркулирующей воды практически не влияет, их теплоотдача зависит от температуры поступающей в систему горячей воды.

Температурная разрегулировка присуща только однотрубным системам и является результатом различия температуры воды в приборах, присоединенных к одному стояку на разных этажах. Температурная разрегулировка возникает, если в первых по ходу воды приборах будет завышена против расчетной поверхность нагреватель-

ных приборов. В этом случае в последние по ходу воды приборы будет поступать вода с пониженной против расчетной температурой.

Завышение поверхности приборов зачастую допускается проектировщиками при округлении рассчитанной поверхности в большую сторону, а также в случае самовольного изменения поверхности пользователями системы.

Причины, вызывающие нарушения работоспособности систем горячего и холодного водоснабжения

Конструкция подавляющего большинства эксплуатируемых систем основана на принципе циркуляции воды в квартальных магистралях и водоразборных стояках. Циркуляция горячей воды позволяет поддерживать ее температуру у любой водоразборной точки на требуемом уровне независимо от величины водоразбора. С этой целью каждая система оборудуется циркуляционной магистралью и циркуляционными (или циркуляционно-водоразборными) стояками.

Таким образом, все стояки системы закольцованы верхними перемычками либо попарно, либо группами в пределах одной секции. Такая группа представляет собой секционный узел, который может иметь и нижнюю перемычку, соединяющую группу стояков с подающей или циркуляционной магистралью.

Среди наиболее распространенных домовых систем горячего водоснабжения необходимо отметить следующие:

с секционными узлами: каждый узел имеет специальный циркуляционный стояк, соединяющий верхнюю кольцевую перемычку с циркуляционной магистралью; водоразборные стояки оборудованы полотенцесушителями и либо непосредственно, либо через нижнюю кольцующую перемычку соединены с подающей магистралью;

с парнозакольцованными стояками; в каждой паре водоразбор организован с подающего стояка, полотенцесушителями оборудован циркуляционный стояк. Этими системами оборудованы в основном 5-этажные типовые здания постройки 1961 — 1965 гг.;

с парнозакольцованными стояками; водоразбор организован с обоих стояков, оборудованных полотенцесушителями. Этими системами оборудованы 9—12 этажные типовые здания постройки 1966-1973 гг.;

с секционными узлами с верхней разводкой, подключенной главным стояком к подающей магистрали; полотенцесушителя-ззо ми — на водоразборных стояках, объединенных нижней перемычкой, присоединенной к циркуляционной магистрали. Этими системами оборудованы здания с 1973 г.

Кроме описанных, в эксплуатации находятся системы других конструкций, например двухзонных (в зданиях повышенной этажности).

Из всех систем, находящихся в эксплуатации, значительную часть составляют системы с парным кольцеванием стояков. Они характеризуются весьма низкой эксплуатационной надежностью, поскольку в схемах с ЦТП образуют большое количество циркуляционных колец, гидравлическая увязка которых представляет большие трудности. В результате наблюдается значительная неравномерность циркуляции по стоякам, и особенно в удаленных из них от ЦТП существенно снижается температура воды у водоразборной арматуры при работе системы в циркуляционном режиме. Снижение температуры циркулирующей воды вызывает жалобы проживающих и вынуждает потребителей бесполезно сливать остывшую в стояках и подводках воду, что существенно и неоправданно повышает общий расход водопроводной воды. Как правило, в этих системах требуется тщательная наладка гидравлического режима, которая осуществляется на практике с помощью диафрагм или специальных термодросселей, устанавливаемых в циркуляционных стояках и циркуляционных трубопроводах отдельных ветвей.

Однако в крупных системах установка диафрагм сложна и трудоемка и, как показывает практика, в рассматриваемых системах малоэффективна. Попытки расширить проблему гидравлической разрегулировки систем повышением производительности циркуляционных насосов также не дают желаемого результата вследствие больших потерь давления в головных подающих трубопроводах, особенно в режиме водоразбора. При этом давление воды в удаленных стояках падает настолько, что становится недостаточным для подъема воды в квартиры верхних этажей.

Указанная проблема может решаться за счет уменьшения числа циркуляционных колец двумя способами. Во-первых, в ближайших к ЦТП парах закольцованных стояков циркуляционный (или циркуляционно-водоразборный) присоединяют к подающей линии, и циркуляция осуществляется за счет естественного напора в водоразборном и циркуляционном стояках каждой такой пары, а также за счет перепада давления между точками врезки в подающую магистраль циркуляционного и водоразборного стояков одной пары. Во-вторых, при реконструкции систем с пар-зз/ нозакольцованными стояками стояки одной секции объединяются в секционный узел.

Системы с секционными узлами обладают большей гидравлической устойчивостью за счет значительного сокращения числа самостоятельных циркуляционных колец. Гидравлическая устойчивость возрастает при повышении гидравлического сопротивления секционного узла. Кроме того, при этом существенно облегчается наладка таких систем.

Трубопроводы системы горячего водоснабжения в процессе эксплуатации подвергаются интенсивной внутренней коррозии в гораздо большей степени, чем трубопроводы систем холодного водоснабжения, теплоснабжения и отопления. По трубопроводам систем горячего водоснабжения транспортируется необработанная водопроводная вода, обогащенная кислородом и углекислым газом, а также другими растворенными в воде веществами. Эти газы и вещества, а также относительно высокая температура воды определяют ее высокую коррозионную активность.

Так, если за эталон принять срок службы оборудования и трубопроводов систем отопления, эксплуатируемых на обескислороженной и умягченной воде, то соответственно срок службы уменьшается в системах холодного водоснабжения в 1,5 раза, а в системах горячего водоснабжения в 2—3 раза.

Повреждения трубопроводов сети горячего водоснабжения вследствие интенсивной внутренней коррозии приводят к затоплению каналов, вызывая ускоренную внешнюю коррозию трубопроводов, прокладываемых совместно.

С целью снижения интенсивности коррозионных процессов системы горячего водоснабжения, включая и квартальную сеть, выполняются из оцинкованных труб.

Системы холодного водоснабжения конструктивно схожи с системами горячего водоснабжения, но устраиваются без циркуляционных стояков и циркуляционных разводящих трубопроводов.

Домовые системы могут быть с нижней и верхней разводками, тупиковые и кольцевые с одним или несколькими вводами. Верхняя разводка в жилых зданиях применяется при разделении системы на зоны по высоте. В этом случае распределительные трубопроводы верхней зоны соединяются с вводом отдельными стояками. Кольцевые системы имеют обычно не менее 2-х вводов. В зданиях 12 этажей и выше имеется пожарный водопровод, который объединяется с хозяйственно-питьевым. Самостоятельный пожарный водопровод устраивается сравнительно редко.

Сейчас более 60% составляют тупиковые хозяйственные системы холодного водоснабжения, которыми оборудованы здания до 9 этажей. Примерно 20% зданий оборудовано тупиковыми хозяйственно-противопожарными системами. Они обслуживают в основном 12—14-этажные здания. Около 18 % жилых зданий, в основном 16-этажных, оборудованы хозяйственно-противопожарными с кольцеванием по техподполью и теплому чердаку, 8% (22— 25-этажные здания) двухзонными системами.

Системы монтируются из оцинкованных водогазопроводных труб с покрытием их теплоизоляцией. Запорная арматура устанавливается у оснований стояков, на кольцевой разводящей сети для возможности отключения участка не более полукольца, на ответвлениях в квартиры. Для частичной разборки трубопроводов в отдельных частях (в основании стояков и перед присоединением к оборудованию) имеются разъемные соединения.