Обзор систем отопления жилых и административных зданий: примеры расчета, нормативные документы. Микроклимат и отопление жилища Газовое отопление - основной вариант обогрева любого дома

Основная гигиеническая задача отопления жилищ состоит в том, чтобы создать оптимальную температуру воздуха, посто­янную во времени и пространстве,

В качестве единой температуры воздуха в жилых помещениях принят показатель 18-20 °С.

Оптимальной температурой в по­мещении для холодной климатической зоны считают 21-22 °С, умеренной - 18-20 °С, теплой - 18-19 °С, жаркой - 17- 18 °С. Расчетные нормы температуры в общественных зданиях дифференцируют в зависимости от назначения помещений: в кабинетах врачей, больничных палатах, процедурных наиболее благоприятная температура воздуха 20 °С, в операционных - 22 °С, в классах - 16 °С, спортивных залах - 15 °С.

Для обеспечения теплового комфорта температура воздуха в помещениях по вертикали и горизонтали должна быть отно­сительно равномерной. Допускается разница в температуре воз­духа по вертикали не более 2-2,5 °С на каждый метр высоты, по горизонтали - от наружной к противоположной внутренней стене - до 2 °С. Особенно важно уменьшение температурной разницы в вертикальном направлении, так как переохлаждение ног может вызвать общее охлаждение организма. Для детей до­школьного возраста пониженная температура у пола создает определенную опасность простудных заболеваний. Допустимая разница между температурой воздуха и внутренней поверхнос­ти наружных стен составляет 3 °С.

Отопление не должно ухудшать качество воздуха за счет пос­тупления продуктов неполного сгорания, особенно окиси углерода, и подгорания пыли, осевшей на отопительных при­борах. Сухая возгонка органической пыли с поверхности ото­пительной системы происходит при нагреве ее до 80 °С. При высокой температуре поверхностей нагревательных приборов {более 80 °С) усиливаются неприятные запахи и возрастает общая запыленность помещения, что является одним из су­щественных источников порчи воздуха. Отопление должно быть безопасным в пожарном отношении и удобным в эксплу­атации.

Местное отопление. К весьма давнему и распространенному виду местного отопления относятся кирпичные печи, предна­значенные для обогревания одной или двух смежных комнат. Сжигание топлива, в основном дерева или угля (редко природ­ного газа), производят в помещении. Недостатками данного ви­да отопления считают загрязнение помещения, трудность об­служивания, возможность отравления окисью углерода при преждевременном закрытии дымогарной трубы. Печное отоп­ление не обеспечивает достаточно постоянной температуры воздуха на протяжении суток (допускаются перепады до 5-6 °С). Реже используют металлические печи, отличающиеся еще боль­шими недостатками в гигиеническом отношении. По способ­ности сохранять тепло различают печи большой, средней и ма­лой теплоемкости.

В последние годы для дополнительного обогрева помещений применяют электрические камины и рефлекторы.

Центральное отопление. В настоящее время в городах устра­ивают преимущественно центральное отопление, обслуживаю­щее одно или несколько зданий из одного источника тепла. Оно имеет значительные преимущества перед местным отопле­нием: не загрязняет воздух, удобно в эксплуатации и обеспечи­вает более ровную температуру воздуха в помещениях. Суточные колебания температуры при центральном отоплении не долж­ны превышать 3 °С. С введением центрального отопления зна­чительно уменьшилось задымление атмосферы городов. Оно более выгодно и в экономическом отношении. Различают не­сколько систем центрального отопления.

Водяное отопление, представляющее собой наиболее распро­страненную и отвечающую гигиеническим требованиям систе­му, позволяет обогревать из центральной котельной группу зда­ний, осуществлять теплофикацию города за счет отработанной горячей воды с электростанций и некоторых промышленных предприятий. Водяное отопление позволяет легко регулировать степень нагревания помещения путем подачи воды, нагретой в соответствии с температурой наружного воздуха, а также ис­пользуя регуляторы, имеющиеся непосредственно у отопитель­ных приборов в помещениях. Благодаря этому можно поддер­живать в различных помещениях разную температуру воздуха соответственно установленным дифференцированным нормам.

На рис. 4.8 приведена схема водяного отопления с верхней раз­водкой для отдельного здания. Воду нагревают в котле, установ­ленном в подвальном этаже, до температуры не выше 80-90 °С в зависимости от погоды. Затем она поднимается в связи с бо­лее низкой относительной плотностью по восходящему стояку вверх (на чердак) в распределительную магистральную сеть, из которой разводится по нисходящим стоякам вниз последо­вательно по этажам, где проходит через нагревательные прибо­ры, отдает им часть своего тепла и возвращается по обратным

стоякам опять в котел. Чтобы возместить потери тепла, в ниж­них этажах устанавливают приборы с большей нагревательной поверхностью. Существуют разновидности этой системы.

Нагревательные приборы (батареи) располагают у наружных стен в нишах под окнами, чтобы компенсировать наибольшее охлаждение помещений в этих местах. Ниши рекомендуется за­крывать съемными решетками. Наиболее благоприятны в гиги­еническом отношении батареи с гладкой поверхностью, состав­ленные из отдельных металлических элементов (радиаторов). По сравнению с ребристыми батареями они более доступны для очистки и позволяют увеличивать поверхность нагрева путем добавления числа элементов.

Водяное отопление обеспечивает постоянную и равномер­ную температуру воздуха, не вызывает его загрязнения, так как нагрев поверхности батарей редко достигает 80 °С, чем исклю­чается подгорание пыли.

Паровое отопление конструктивно мало отличается от водя­ного, в гигиеническом же отношении уступает ему, так как цир­кулирующий в системе пар нагревает батареи до 100 °С, что влечет за собой возгонку пыли, опасность ожогов и временами создает перегревание помещений. При паровом отоплении ис­ключается возможность центральной и местной регулировки, при впуске пара нередко возникает треск вследствие прорыва пара через скопления конденсационной воды в изгибах труб.

Паровое отопление устраивают лишь в больших помещени­ях, рассчитанных на временное пребывание людей.

Воздушное отопление заключается в подогреве профильтрован­ного наружного воздуха до 45-50 °С в камерах, расположенных в подвале здания, откуда он через имеющиеся вверху отверстия поступает по каналам во внутренних стенах в помещения.

К недостаткам этой системы отопления относятся неболь­шой радиус действия каждой камеры, высокая температура по­даваемого воздуха, что делает его чрезмерно сухим, неравно­мерность обогревания помещений и возможность загрязнения приточного воздуха пылью. Однако воздушное отопление эко­номично, не требует труб и отопительных приборов, позволяет совместить отопление с вентиляцией, просто в эксплуатации и показано для помещений с большой влажностью воздуха (зрительные залы, крытые бассейны для плавания). В послед­ние годы это отопление, совмещенное с вентиляцией, устроено в ряде новых московских школ.

Лучистое отопление впервые было применено в нашей стране В.А. Яхимовичем в больницах (1907). В настоящее время оно широко распространено в ряде стран и рассматривается как од­но из перспективных. Источником излучения тепла служат на­гретые внутренние поверхности наружных стен, под которыми прокладывают небольшие трубы водяного или, реже, парового отопления. В этом случае оно носит название панельно-лучистого отопления. Иногда обогревают потолок или пол. Температуру нагрева стенных панелей поддерживают на уровне 35-40 °С, что обеспечивает устранение охлаждающего влияния стен. Это очень важно, так как отдача тепла с поверхности тела происхо­дит главным образом посредством излучения к окружающим холодным поверхностям и прежде всего стенам.

Лучистое отопление обеспечивает равномерную температуру воздуха в помещении по вертикали и горизонтали, выгодно в технико-экономическом отношении, В условиях жаркого климата оно может быть использовано с целью охлаждения по­мещений, для чего по трубам пропускают холодную воду.

УРБОЭКОЛОГИЯ, ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ В ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЯХ

Отметьте правильные логические окончания следующих ут­верждений.

Строительные материалы должны обладать:

а) низкой теплопроводимостью и высокой воздухопроводимостью;

б) высокой теплопроводимостью и низкой воздухопроводимостью;

в) высокой теплопроводимостью и высокой воздухопроводимос­тью.

Оптимальные нормативы микроклимата жилищ в отличие от до­пустимых:

а) не зависят от возраста и климатического района;

б) не зависят от возраста и зависят от климатического района;

в) зависят от возраста и не зависят от климатического района.

Индикаторным показателем для оценки эффективности вентиля­ции служит:

а) окисляемость; б) пыль;

в) окислы азота; г) двуокись углерода.

С гигиенической точки зрения оптимальной системой отопления жилых помещений является:

а) воздушное; б) панельное;

в) водяное; г) паровое.

Для обеспечения теплового комфорта жилища для человека имеют важное значение следующие показатели:

а) температура воздуха и величина перепадов температуры по горизонтали и высоте помещения, температура внутренних поверхностей стен;

б) температура воздуха и величина перепадов температуры по высоте;

в) влажность воздуха жилого помещения.

Микроклимат помещений характеризуется следующими показателями:

а) температурой воздуха;

б) влажностью воздуха;

в) химическим составом воздуха;

г) скоростью движения воздуха.

а) юго-запад; б) юго-восток;

в) северо-запад; г) северо-восток.

а) южная; б) северная;

в) восточная; г) западная.

В палатах ЛПУ целесообразны системы отопления типа:

а) водяного; б) парового;

в) панельного; г) воздушного.

Раздел 6

ЗДОРОВЫЙ ОБРАЗ ЖИЗНИ И ЛИЧНАЯ ГИГИЕНА

Элементы здорового образа жизни:

а) рациональное питание;

б) отсутствие вредных привычек;

в) занятия физической культурой;

г) рациональный режим труда и отдыха.

Основные гигиенические требования к одежде:

а) сохранение теплового комфорта;

б) не затруднять движения человека;

в) быть модной и красивой;

г) легко очищаться от загрязнений.

Для гигиенической оценки физкультурных занятий с детьми используются следующие показатели:

а) общая продолжительность и структура занятия;

б) общая и моторная плотность занятия;

в) показатели реакции организма на физическую нагрузку;

Проявлениями гиподинамии у детей и подростков являются:

а) снижение количества локомоций;

б) снижение функциональных возможностей органов и систем;

в) снижение резистентности организма;

г) изменение качественного состава локомоций.

К основным принципам закаливания относятся:

а) учет состояния здоровья и степени закаленности;

б) постепенность;

в) комплектность;

г) доступность.

Раздел 7

ГИГИЕНА ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВ

Состав помещений групповой ячейки детского сада:

а) игровая-столовая; б) групповая с буфетной;

в) спальня; г) раздевалка.

Длительность активного внимания у детей 7-10 лет:

а) 10 мин.; б) 15-20 мин.; в) 30 мин.

Особенность построения урока в начальной школе:

а) разнообразие видов деятельности;

б) наглядность;

в) эмоциональность;

г) проведение физкультминутки.

Общие требования, предъявляемые к школьной мебели:

а) соответствие росту учащихся; б) окраска в светлые тона;

в) легкость; г) окраска в темные тона.

Условие, способствующее развитию близорукости у детей и под­ростков:

а) недостаточность освещения рабочего места;

б) неравномерность освещения;

в) слепящая яркость;

г) неправильная посадка.

Основные гигиенические требования к мастерским:

а) достаточная площадь;

б) изолированное размещение;

в) достаточное освещение;

г) правильная расстановка оборудования.

151. Основные гигиенические требования к классной комнате:

а) ориентация: юг, юго-восток, восток;

б) ориентация: запад, юго-запад;

в) достаточность естественного освещения;

г) достаточная площадь.

Составные элементы участка детского сада:

а) групповые площадки;

б) сад-огород-ягодник;

в) зона отдыха;

г) зона зеленых насаждений.

Санитарно-эпидемологический надзор за условиями обучения детей включает:

а) гигиеническую оценку состояния школьных зданий (достаточность площадей, степень благоустройства);

б) оценку соблюдения норм учебной нагрузки;

в) оценку режима учебного дня;

г) контроль организации медицинского обеспечения школ.

Облегченным в расписании учебных занятий в школе при обучении учащихся по 5-дневной рабочей неделе должен быть:

а) понедельник; б) вторник;

в) среда; г) четверг;

д) пятница.

Гигиеническая рациональность организации урока определяется по следующим показателям:

а) плотность урока;

б) количества продолжительности и чередования видов деятельности;

в) применение ТСО;

г) наличие физкультурных минуток.

ЭТАЛОНЫ ОТВЕТОВ НА ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

Большое влияние на человека оказывает микроклимат производственных помещений. Он определяется действующим на организм человека сочетанием температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих поверхностей.

Параметры воздуха в помещениях необходимо обеспечивать с учетом расчетных параметров наружного воздуха, указанных в табл. 1.

Таблица 1. Расчетные параметры наружного воздуха в теплый/холодный периоды года

Для жилых, общественных, административно-бытовых и производственных помещений при проектировании систем вентиляции, воздушного душирования и кондиционирования третьего класса для теплого периода года следует принимать параметры А наружного воздуха, а при проектировании систем отопления, вентиляции, воздушного душирования и кондиционирования для холодного периода года и систем кондиционирования первого класса для теплого периода года - параметры Б. При расчете систем кондиционирования второго класса следует принимать температуру наружного воздуха для теплого периода года на 2 °С и удельную энтальпию на 2 кДж/кг ниже установленных для параметров Б.

Микроклимат оценивают в рабочей зоне, т.е. в пространстве высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которой находится рабочее место.

Постоянную температуру тела организм человека поддерживает благодаря свойству терморегуляции, т.е. способности регулировать отдачу теплоты в окружающую среду. Организм отдает теплоту путем излучения (45 %), конвекции (30 %) и испарения (20 %). Примерно 5 % теплоты расходуется на нагрев пищи и вдыхаемого воздуха.

Теплообмен организма зависит от его физического напряжения, окружающих условий и избыточной теплоты, выделяемой в ходе технологических процессов. Источниками тепловых излучений являются наружные стенки нагретого оборудования, горячие трубопроводы, электрические провода и кабели, электрические машины и аппараты, расплавленные и раскаленные металлы и др. Повышение температуры воздуха сверх оптимального значения нарушает терморегуляцию организма; тело человека уже не отдает теплоту, а, наоборот, нагревается. Температура тела вначале медленно, а затем все быстрее нарастает, человек ощущает слабость. С усиленным выделением пота организм человека теряет воду и соли, затрудняется работа кровеносной системы. Такой перегрев может быть причиной расстройства сердечнососудистой системы.

Поэтому проектируемые системы отопления должны отвечать санитарно-гигиеническим требованиям, обеспечивая:

— параметры микроклимата и чистоту воздуха в обслуживаемой зоне помещений жилых, общественных, административно-бытовых зданий в пределах допустимых или оптимальных норм;

— параметры микроклимата и чистоту воздуха в рабочей зоне производственных, лабораторных и складских помещений в зданиях любого назначения в пределах допустимых или оптимальных норм;

— допустимые уровни шума и вибрации от работы систем и оборудования.

Кроме того, системы отопления должны удовлетворять требованиям надежности, пожаро- и взрывобезопасности и энергоэффективности.

Параметры микроклимата в обслуживаемой зоне помещений жилых зданий следует обеспечивать в соответствии с ГОСТ 30494 (табл. 2).

Параметры микроклимата в обслуживаемой зоне помещений общественных зданий следует обеспечивать в пределах оптимальных или допустимых норм также в соответствии с ГОСТ 30494 (табл. 3).

Параметры микроклимата в рабочей зоне помещений производственных зданий следует обеспечивать в пределах оптимальных или допустимых норм в соответствии с санитарными правилами (СанПиН) 2.2.4.548 (табл. 4 и 5).

Таблица 2. Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в обслуживаемой зоне помещений жилых зданий и общежитий в холодный период года

Примечания : 1 . НН - не нормируется. 2 . Значения в скобках относятся к домам для престарелых и семей с инвалидами.

Таблица 3. Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в обслуживаемой зоне помещений общественных зданий в холодный период года

Примечание . НН - не нормируется.

Таблица 4. Оптимальные нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха на рабочих местах производственных помещений в холодный период года

Таблица 5. Допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха на рабочих местах производственных помещений в холодный период года

Примечание . Относительная влажность воздуха не должна превышать 70 % при температуре воздуха 25 °С, 65 % при 26 °С, 60 % при 27 °С, 55 % при 28 °С.

В помещениях, где человек отдыхает или работает, микроклиматические условия должны обеспечивать хорошее тепловое самочувствие и нормальное течение физиологических процессов.

Совершенство терморегуляционных механизмов позволяет человеку сохранять тепловое равновесие и приспосабливаться к различным температурным условиям окружающей среды. Однако возможности терморегуляции не безграничны. Длительное воздействие на организм человека неблагоприятных метеорологических условий нарушает тепловое равновесие и представляет опасность для здоровья.

Установлено, что для человека, одетого в легкую одежду и находящегося в покое, наиболее благоприятной температурой воздуха является 18-20° при относительной влажности 30-60% и скорости движения воздуха 0,2 м/сек. В зависимости от времени года и индивидуальных особенностей человека указанные границы могут несколько сдвигаться в ту или другую сторону. При этом весьма существенно, чтобы температура воздуха в помещении была равномерной как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении (от окон до противоположной стены колебания температуры не должны превышать 2°, а от пола до потолка - 3°). Необходимо также, чтобы температура воздуха была равномерной и в течение суток и чтобы разница между температурой внутренней поверхности стен и температурой воздуха в помещении была не более 5°. Все эти температурные условия может обеспечить рациональное отопление, к которому предъявляются, кроме того, следующие гигиенические требования: 1) температура поверхности нагревательных приборов не должна превышать 85°, в противном случае происходит пригорание осевшей пыли, сопровождающееся выделением газообразных продуктов, раздражающих слизистые оболочки и обладающих неприятным запахом; 2) отопление должно исключать возможность загрязнения воздуха дымом, сажей, золой, угольной пылью и вредными газами (окисью углерода, углекислым газом, сернистым газом); 3) система отопления должна быть бесшумной, безопасной в пожарном отношении, дешевой, простой по обслуживанию и уходу, обеспечивающей возможность регулирования отдачи тепла поверхностью отопительных приборов.

Большое гигиеническое значение имеет вид топлива, применяемого при отоплении помещений, так как сжигание различных сортов топлива вызывает загрязнение в большей или меньшей степени атмосферного воздуха и воздуха внутри помещений. Так, при сжигании твердого топлива (дрова, каменный уголь, торф, сланцы) атмосферный воздух загрязняется золой, дымом, окисью углерода (при неполном сгорании), сернистым газом (при большом содержании в топливе серы). Жидкие сорта топлива (мазут и др.) при сгорании дают много копоти. С гигиенической точки зрения наиболее целесообразным является газообразное топливо (природный и искусственный светильный газ), однако при неумелом пользовании этим топливом воздух может загрязняться окисью углерода и сернистым газом. Существует местное и центральное отопление. Местная система распространена в сельской местности и небольших городах и осуществляется при помощи печей. Наилучший тепловой эффект обеспечивают печи большой теплоемкости (голландская печь - рис. 23), которые, имея внутри систему вертикальных и горизонтальных каналов (дымооборотов) с проходящими по ним горячими дымовыми газами, медленно нагреваются и поддерживают более или менее равномерную температуру в течение суток при однократной топке. Эти печи могут быть использованы и для вентиляции помещения.

Рис. 23. Схема голландской печи.

В последние годы находят применение печи затяжного горения, в которых емкость топливника увеличена, а количество воздуха, поступающего в топку, сведено к минимуму. Благодаря этому процесс горения значительно замедляется и отдача тепла в стечение суток становится более равномерной.

Печи малой теплоемкости делаются из чугуна или стали, внутренние стенки топливника обкладывают кирпичом.

К этой категории относятся и небольшие переносные керамические печи. Печи малой теплоемкости быстро нагреваются и через 1-2 часа охлаждаются, поэтому они пригодны для кратковременного обогревания людей в помещениях временного характера. Печное отопление имеет ряд гигиенических недостатков: загрязнение помещения во время топки золой и топливом; возможность поступления в воздух помещения окиси углерода при несвоевременном закрытии печи; неравномерный нагрев поверхности, особенно в нижней части; большая площадь; опасность в пожарном отношении и др.

Более целесообразным является центральное отопление. Существуют различные системы центрального отопления: водяное, паровое, воздушное, радиационное (лучистое).

Рис. 24. Схема водяного отопления.

В современном строительстве наибольшее распространение получило водяное отопление низкого давления (рис. 24). При этой системе вода нагревается в расположенных в котельной котлах и по трубопроводам подается в нагревательные приборы (радиаторы), которые устанавливаются в помещениях под подоконниками, чтобы ослабить действие холодных токов от окон и наружных стен. Отдав тепло, вода по другой системе труб возвращается в котел и вновь нагревается. Водяное отопление низкого давления с гигиенической точки зрения является благоприятной системой, поскольку оно обеспечивает в помещении необходимый температурный режим и дает возможность регулировать температуру нагреваемой воды, учитывая температуру наружного воздуха, и не допускать нагрева поверхности радиаторов свыше 85°. В ряде случаев (например, в отдельном здании аптеки) можно оборудовать местную систему водяного отопления, нагревая воду или в небольшом чугунном котле на кухне, или в котле, вмонтированном в плиту, или, наконец, в змеевиках, заделанных в дымоходы плиты. Отсюда нагретая вода поступает по трубопроводам в установленные в помещениях радиаторы (рис. 25).

Рис. 25. Схема местной системы водяного отопления для небольших зданий.

Паровое отопление отличается от водяного тем, что вместо воды в радиаторы поступает пар. Ввиду этого поверхность радиаторов сильно нагревается, благодаря чему возможно пригорание пыли, а при прикосновении - ожог кожи.

При паровом отоплении часто происходит перегрев помещения и наблюдается сухость воздуха.

Воздушное отопление находит применение главным образом в общественных учреждениях (кино, театры, столовые и др.) и часто совмещается с вентиляцией. В качестве теплоносителя служит воздух, который нагревается до определенной температуры и по каналам в стенах через закрытые решетками отверстия подается в помещение.

Весьма целесообразным с гигиенической точки зрения является радиационное отопление. При этой системе в толщу строительных ограждений (стен, потолка, пола) закладывают нагревательные устройства (в виде труб с циркулирующей в них горячей водой или паром, каналов с горячим воздухом или электроспиралей), которые излучают тепло и нагревают их. Рекомендуются следующие температуры обогреваемых поверхностей: пола - 24-34°, потолка - 28-33°, стен - 45° (Строительные нормы и правила II-Г.7-62).

Радиационное отопление имеет ряд преимуществ перед прочими системами: оно обеспечивает равномерное распределение тепла в помещении, благодаря наличию больших нагревательных поверхностей уменьшает отдачу тепла излучением, не занимает полезного пространства помещения.

Однако система лучистого отопления обходится пока еще дороже, чем центрального водяного и сложна в отношении оборудования; особенно большие трудности создаются при ремонте.

В настоящее время при устройстве центрального отопления вместо существовавших ранее отдельных небольших домовых котельных строят центральные котельные, снабжающие теплом группы зданий или целые рабочие поселки и небольшие города. Весьма перспективным является централизованное теплоснабжение от теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), производящих тепло и электроэнергию. С гигиенической точки зрения использование мощных ТЭЦ для централизованного теплоснабжения имеет большие преимущества, так как ТЭЦ обычно располагаются за пределами жилых кварталов и имеют очистные сооружения для очистки дымовых выбросов - все это значительно уменьшает загрязнение атмосферного воздуха населенных мест.