6.5. Отопление и освещение производственных и торговых помещений

Задача теплоснабжения производственных помещений всегда считалась неординарной. И дело здесь в том, что производственные здания, как правило, занимают огром­ные площади, порой равные нескольким футбольным полям. Их высота составляет в среднем 14-18 м. Не ис­ключены также случаи, когда в границах одного произ­водственного помещения необходимо создать несколько рабочих зон с разным уровнем климатического комфорта. Следует также учитывать и конструктивные особен­ности помещений.

В настоящее время в нашей стране для отопления производственных помещений применяются мест­ные и центральные системы воздушного отопле­ния, в редких случаях центральные системы водяного и парового отопления (для отопления кабинетов, подсоб­ных помещений небольших площадей и т. д.), а также внедряются системы газового лучистого отопления.

При водяном отоплении циркулирующая нагретая вода охлаждается в отопительных приборах, отдавая свое тепло в окружающее ее пространство, и возвращается в тепловой центр для последующего нагревания.

При паровом отоплении в приборах выделяется теплота фазового превращения в результате конденсации пара. Конденсат удаляется из приборов и возвращается и паровые котлы.

Для отопления производственных помещений широко применяется горячий воздух. Воздушные системы ото­пления имеют несомненные преимущества перед водяными и паровыми, т. к. нагретый поток воздуха можно подать непосредственно на рабочее место. При воздуш­ном отоплении циркулирующий нагретый воздух охлаж­дается, передавая теплоту при смешивании с воздухом обо­греваемых помещений. Охлажденный воздух возвращается в тепловой центр, при этом используются системы очис­тки воздуха через фильтры. Однако, несмотря на преиму­щества воздушного отопления, есть и ряд недостатков: низ­кая теплоемкость воздуха, сильный перегрев его в верхней части обогреваемого помещения и связанные с этим боль­шие потери тепла, сквозняки, нерациональное использова­ние системы отопления при односменной работе и т. д.

б

В последнее время при обогреве производственных по­мещений широко применяются системы газового лучис­того отопления (СГЛО). Главной отличительной особен­ностью СГЛО является обогрев помещений с помощью потока лучистой энергии - теплового излучения, которое испускается от установок в инфракрасном спектре. По­ток тепловой энергии направляется лучистыми обогрева­телями, расположенными непосредственно над обогревае­мой зоной, не нагревая окружающий воздух, нагревает поверхность пола, установленное в обслуживаемой зоне оборудование и людей. Это принципиальное отличие СГЛО от традиционных систем отопления позволяет достичь наиболее полного комфорта для работников. Следствием, вытекающим из специфической особенности СГЛО, яв­ляется то, что комфортные условия в рабочей зоне дости­гаются при невысокой температуре окружающего возду­ха. Объясняется это тем, что в системах лучистого отопле­ния состояние комфорта зависит от интенсивности лучис­того потока, попадающего на человека, и в меньшей степе­ни от температуры окружающего воздуха (рисунок 6.1).

Рис.6.1. Схема распределения тепла в помещении:

а- с газовым инфракрасным излучателем;

б- с традиционным водяным отоплением

Различают так называемые темные и светлые газо­вые излучатели. К первым из них относят все системы с температурой излучения до 600 °С, а ко вторым - с тем­пературой излучения выше 800 °С.

Принцип действия темных излучателей состоит в том, что высокотемпературные продукты сгора­ния природного газа циркулируют внутри тепло-излучающих труб. Над трубами крепится рефлектор из специальной полированной стали. Вся конструкция под­вешивается в верхней зоне помещения - под крышей или на стене здания. В качестве теплоизлучающих поверхно­стей используются стальные трубы, покрытые специаль­ной термостойкой краской с высокой степенью черноты (до 0,92-0,97), которая позволяет полезно использовать до 92 % тепла, полученного от сжигания газа. На рисун­ке 6.2 изображены модели темных газовых излучателей.

От 50 % до 76 % теплоты передается излучением в рабочую зону, остальные 24-50 % передаются конвектив­но и компенсируют теплопотери кровли и верхнего пояса стен. Температура горения за счет большого избытка воз­духа составляет около 550 °С. Охлажденные продукты горения выбрасываются хвостовым или центральным вентилятором за пределы помещения.

Рис.6.2. Модели темных газовых излучателей

Темные газовые излучатели находят применение для обогрева кафе, цехов и других производственных поме­щений с потолками высотой ниже 7 м. Некоторые из них допускается монтировать на потолках высотой 2 м при рекомендуемой высоте монтажа 2,4 м. Темные излучате­ли успешно применяются также для обогрева сельскохо­зяйственных помещений.

Основные преимущества темных излучателей:

• при переходе с централизованной системы отопле­ния на газовое лучистое затраты на поддержание ком­фортного режима на предприятии снижаются в несколь­ко раз;

• нет необходимости в использовании котельных и прокладке теплотрасс;

• преобразование тепловой энергии в направленное длинноволновое излучение, вследствие чего КПД СГЛО достигает 90-95 %;

- экологическая безопасность процесса отопления: выделение С0₂ минимально за счет полного сгорания газа;

• эксплуатация системы в помещениях с повышенной влажностью;

• комфортные температуры в плохо утепленных поме­щениях с большим воздухообменом;

• отсутствие постоянного обслуживающего персонала;

• монтаж без остановки производства в сжатые сроки;

• срок безотказной работы оборудования - 15-20 лет;

• снижение профзаболеваемости персонала;

• дополнительная экономия путем обеспечения про­граммируемого автоматического режима работы СГЛО (рабочего, ночного, выходного дня и т. п.) и за счет созда­ния различных тепловых условий в отдельных зонах по­мещения.

В светлых излучателях газ сжигается по принципу микрофакельного горения, т. е. на поверхности пористых керамических насадок с открытым пламенем при температуре 850-1200 °С. Горючая смесь загорается на выходе из каналов внешней стороны насадки, которая, нагреваясь, излучает энергию в видимой, коротковолно­вой, средневолновой и длинноволновой инфракрасной об­ластях оптического спектра. Продукты сгорания при этом выделяются в окружающее пространство, т. е. остаются в отапливаемом помещении.

Светлые газовые излучатели наиболее эффективны для обогрева таких объектов, как стадионы, другие открытые площадки и помещения с очень высоким потолком, а так­же для оттаивания вагонов и само­летов. Их недостатками принято считать относительную пожароопасность, а также выжигание кислоро­да во внутренней среде помещения. Поэтому они редко используются в помещениях с потолком высотой ниже 7 м. При монтаже светлых излучателей необходимо соблюдать технические требования к размеще­нию горелок на удалении от горю­чих материалов. На рисунке 6.3 изображены модели светлых газо­вых излучателей.

Рис.6.3. Светлые газовые излучатели

Основные отличия светлых излучателей от темных:

• низкая цена;

• применение на открытых и полуоткрытых площадках;

• наличие передвижных систем;

• элегантный дизайн;

- выделение продуктов сгорания в отапливаемое по­мещение.

Согласно современным представлениям, коротковолно­вое и средневолновое инфракрасное излучение более глу­боко проникает в органические ткани и наряду с тепло­вым оказывает на человека более широкое биологичес­кое воздействие. Продолжительное интенсивное инфра­красное облучение может сопровождаться ухудшением самочувствия (головные боли, нарушение сна, снижение работоспособности), снижением иммунобиологической реактивности.

Лучистый поток может оказывать неблагоприятное влияние на глаза. Инфракрасные лучи с длиной волны 0,76-2,5 мкм (коротковолновый диапазон) проникают во внутреннюю область глаза. При этом особенно нагрева­ется хрусталик и водянистое тело глаза, что может яв­ляться причиной развития профессиональной лучевой катаракты. При фокусировке на сетчатке глаза коротко­волновых инфракрасных лучей, особенно в сочетании с ви­димыми ультрафиолетовыми, может возникнуть ожог сет­чатки.

Таким образом, при сравнительной оценке излучате­лей и выборе их типа для установки следует учитывать специфику воздействия разных типов излучателей на организм человека.

По современным представлениям, влияние на организм человека и животных комплекса токсичных веществ мо­жет быть неблагоприятным даже при сравнительно низ­ких концентрациях каждого из них в отдельности. В ча­стности установлено, что токсичные вещества, например бензол, даже в малых концентрациях при влиянии на живой организм усиливает канцерогенное действие и ока­зывает стимулирующее влияние на рост опухолей.

В соответствии с паспортом светлого излучателя в про­дуктах сгорания такого типа излучателей должно содер­жаться не более 40 мг/м³ оксид азота (N0₂), а предельно допустимая концентрация указанного вещества в рабо­чей зоне не должна превышать 5 мг/м³. Доведение содер­жания N0₂ до безопасного количества может быть осу­ществлено только с помощью общеобменной вентиляции. Из этого следует, что в помещении, где требуется соблюде­ние нормативов по качеству воздуха, каждый установлен­ный светлый излучатель требует дополнительных энер­гетических затрат. В процессе эксплуатации увеличива­ется расход газа и энергии.

При выборе типа излучателей следует учитывать еще один фактор - срок службы. Согласно паспорту срок служ­бы светлого излучателя составляет 5 лет, темного - не менее 15 лет.

Замена отдельных деталей и узлов автоматики в по­рядке профилактики проводится примерно в одинаковом объеме в обоих типах излучателей.

Таким образом, при выборе типа излучателей решаю­щими факторами являются:

• вид помещения;

• наличие или отсутствие рабочих мест;

• срок службы;

- стоимость изделия.

Известно, что большое количество теплого воздуха в отопительный период и холодного, соответственно, в летний теряется через незащищенные дверные про­емы магазинов, проходные крупных предприятий. Для устранения утечек теплого и холодного воздуха на входе в помещение устанавливаются воздушно-тепловые завесы.

Воздушно-тепловые завесы выполнены из металличес­кого корпуса, внутри которого находятся вентилятор ба­рабанного типа и нагревательный элемент. В результате работы прибора создается мощная направленная струя, наглухо перекрывающая всякое движение воздуха через дверной проем. К тому же она надежно защищает помеще­ние от пыли, неприятных запахов, летающих насекомых.

Наибольшее распространение получили устройства, размещаемые над дверными проемами. Они собирают собравшийся под потолком теплый воздух и направляют его вниз, выравнивая температуру внутри помещения. Кроме того, горизонтальные завесы не занимают полез­ной площади, а при желании могут быть спрятаны в под­весной потолок.

Таким образом, установка воздушно-тепловых завес позволяет значительно сократить потери тепла через двер­ной проем, а следовательно, и затраты на обогрев.

Сегодня качественное и энергоэкономичное освеще­ние играет большую роль в эффективной работе про­изводственных и торговых предприятий. Экономия электроэнергии при освещении производственных поме­щений является реальным фактором снижения себесто­имости и повышения конкурентоспособности продукции отечественных предприятий. Это особенно важно в усло­виях постоянного роста тарифов на электроэнергию. Кроме этого, правильно устроенное освещение повышает произ­водительность труда, снижает утомление органов зрения, уменьшает количество несчастных случаев, улучшает ги­гиену труда. В магазинах по продаже продовольствен­ных и промышленных товаров хорошее освещение обес­печивает наилучшую презентабельность продаваемого товара, позволяет создать правильную цветопередачу вы­ставляемых товаров, а также улучшить цветовую гамму интерьера магазина, что способствует привлечению кли­ентов.

Освещение, отвечающее техническим, экономическим и санитарно-гигиеническим нормам, называется рацио­нальным. Создание такого освещения на торговых и про­изводственных предприятиях - важная и актуальная за­дача.

В помещениях используется естественное и искусст­венное освещение. Естественное освещение предполагает проникновение внутрь зданий солнечного света через окна и различного типа светопроемы. Оно часто меняется и зависит от времени года и суток, а также от атмосферных явлений. На освещение оказывают влияние местонахож­дение и устройство зданий, площадь застекленной повер­хности, форма и расположение окон, расстояние между противоположными зданиями и т. д.

Дневное естественное освещение особенно необходимо для торговых залов магазинов, где покупатели выбирают товар по форме, величине, цвету и другим признакам. Естественное освещение - наиболее благоприятно для человека, однако оно не может в полной мере обеспечить необходимую освещенность помещений. Поэтому в прак­тической деятельности широко используется искусствен­ное освещение. Самым распространенным видом искус­ственного освещения является электрическое, которое нормируется для различных видов помещений.

Приведем некоторые светотехнические величины, оп­ределяющие показатели производственного освещения.

Световой поток (Ф) - мощность излучения светового потока, оцениваемая по зрительному ощущению челове­ческим глазом. Единица измерения светового потока - люмен (лм).

Сила света (J) - пространственная плотность свето­вого потока в заданном направлении, т. е. световой поток, отнесенный к телесному углу ω , в котором он излучает­ся, измеряется в канделах (кд):

Освещенность (Е) - плотность светового потока на освещаемой им поверхности - световой поток, отнесен­ный к площади освещаемой поверхности S, измеряемой в м², при условии его равномерного распределения по по­верхности, когда свет источника падает на нее перпенди­кулярно, измеряется в люксах (лк):

В таблице 6.2 приведены некоторые нормы освещения предприятий торговли.

Таблица 6.2

Помещения	Рекомендуемая освещенность, лк
Торговые залы супермаркетов	500
Торговые залы магазинов самообслуживания	300
Примерочные кабины	300
Торговая витрина	2000-3000

В магазинах используется общее (равномерное) и мест­ное (локализованное) освещение. Широко применяется также система комбинированного освещения. Независи­мо от принятой системы наиболее освещаемым всегда должен быть экспонируемый и продаваемый товар.

Для общего освещения, как правило, используют осве­тительные приборы с люминесцентными лампами. Одна­ко в ряде случаев применяются и лампы накаливания, а также одновременно оба типа источников света. Значи­тельный интерес представляют галогенные лампы нака­ливания, обеспечивающие хорошую цветопередачу.

Система общего равномерного освещения может быть выполнена с помощью светильников прямого света. Это могут быть потолочные или встроенные в потолок све­тильники со стандартными или компактными люминес­центными лампами, лампами накаливания или галоген­ными лампами накаливания. Подобные светильники пред­назначены для освещения помещений с невысокими по­толками, при этом освещение характеризуется высокой экономичностью. Система общего равномерного освеще­ния может быть также выполнена с использованием схе­мы отраженного света - идеальной для создания наибо­лее комфортного общего освещения интерьеров.

Для повышения экономичности требуется отделка по­толка с максимально высоким коэффициентом отраже­ния. При необходимости снять некоторую монотонность, «оживить» освещение и повысить его контрастность при­меняются светильники направленного света.

Схема локальной подсветки может быть выполнена с помощью встраиваемых в потолок поворотных светиль­ников с компактными люминесцентными лампами или галогенными лампами накаливания, систем шинопроводов. Токоведущие шины монтируются, как правило, по прямой линии или под прямыми углами. Однако специ­альная методика позволяет изгибать их в вертикальной или горизонтальной плоскости в точном соответствии с поставленной задачей. Они повторяют архитектурные фор­мы и гармонично вписываются в декоративные детали. Такая система позволяет добиться максимально разнооб­разного освещения. Светильники для шинопроводов мо­гут быть самыми разными: от небольших низковольт­ных, снабженных трансформатором, до больших высоко­вольтных различной формы, в которых используются металлогалогенные или натриевые лампы.

Широко используемым видом освещения в произ­водстве и торговле является освещение с использо­ванием люминесцентных ламп. Повышению эконо­мичности этих ламп способствует использование элект­ронных пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА). Элект­ронные пускорегулирующие аппараты позволяют эконо­мить энергию до 20-30 %, увеличивать срок службы ламп.

Если осветительные приборы оборудованы ЭПРА, ра­ботающими с люминесцентными лампами, качество осве­щения значительно улучшается. Электронный балласт подавляет мерцание, вызванное питающим напряжени­ем, делает свет равномерным. ЭПРА отключают неис­правные лампы, избавляют от раздражительного мигания, а также включают все лампы одновременно без шума. С появлением высокочастотных балластов эффективность современных осветительных приборов повысилась.

ЭПРА представляет собой электронный блок, выпол­ненный на печатных платах с габаритными размерами, позволяющими свободно встраивать его в светильники различных модификаций с люминесцентными лампами. ЭПРА выполняется единым блоком и не требует допол­нительных приборов - пускателей (стартеров). Из-за ори­ентации изготовителей светильников на все возрастаю­щую роль проблемы энергосбережения в осветительных установках потребность в ЭПРА уже в течение последних нескольких лет возрастает ежегодно на 20-30 %. Эта тен­денция особенно типична для стран Западной Европы и подкрепляется рядом поощрительных мер со стороны этих государств. Кроме этого, многие потребители и у нас в стране уже оценили качество освещения, которое мо­жет быть достигнуто в осветительной установке, оборудо­ванной светильниками с ЭПРА.

ЭПРА имеют следующие преимущества по сравнению с электромагнитными аппаратами:

• исключается пульсация светового потока люминес­центных ламп;

• предотвращается возникновение стробоскопическо­го эффекта;

• создается благоприятный режим зажигания люми­несцентных ламп;

• в пусковом режиме отсутствуют мигание люминес­центных ламп и акустические шумы;

• повышается срок службы люминесцентных ламп;

• осуществляется автоматическое отключение люми­несцентных ламп в конце их срока службы, а также де­фектных.

Еще одним характерным и важным направлением развития средств освещения является постоянно расши­ряющийся ассортимент источников света. Рассмотрим основные типы ламп, используемые в производстве и тор­говле.

Галогенные лампы. К ним относятся лампы направ­ленного света с различными отражателями для местного и общего освещения. Применяются в магазинах, рестора­нах, на выставках, для наружной рекламы, в прожекторах на стоянках и строительных объектах. КПД галогенных ламп составляет около 12-20 %. Срок службы около 4000 часов.

Лампы накаливания являются широко применяемым источником света как в производстве, так и в торговле. Используются для освещения рабочих мест и создания специальных эффектов на прилавках и витринах магази­нов. КПД ламп накаливания составляет около 5-10%, такая доля потребляемой электроэнергии преобразуется в видимый свет, а основная ее часть превращается в теп­ло. Срок службы около 1000 часов.

Компактные люминесцентные лампы являются энер­госберегающими лампами. Они выгодно отличаются от других видов ламп маленькими габаритами, низким энер­гопотреблением (в 5 раз меньшим по сравнению с лам­пами накаливания) и продолжительным сроком служ­бы. Как правило, такие лампы вворачиваются в стандар­тный цоколь лампы накаливания.

Люминесцентные лампы благодаря высокой светоот­даче очень экономичны и широко используются там, где необходимо осветить большие площади (производствен­ные помещения и торговые комплексы). Кроме эконо­мичного использования энергии, их различные оттенки света и различные цвета позволяют подобрать наилуч­ший вариант визуального восприятия освещаемого объек­та. КПД люминесцентных ламп составляет около 35 %, с применением ЭПРА - более 60 %. Срок службы дости­гает 7 лет.

Газоразрядные лампы, применяются в осветительных установках, требующих компактного источника света боль­шой мощности с высокими световыми потоками и значи­тельными сроками службы. В зависимости от требуемых светового потока, цветопередачи, фокусировки светового пучка и конструкции могут использоваться ртутные (для освещения заводов, фабрик, шахт, зданий с высокими про­летами); металлогалогенные лампы высокого давления (для освещения производственных помещений, витрин и торговых площадок); натриевые лампы высокого и низ­кого давления (для уличного и прожекторного освеще­ния, например супермаркетов); индукционные лампы со сверхвысоким сроком службы (для освещения коридоров, туннелей, безлюдного производства, взрывоопасных зон).

Контрольные вопросы и задания

1. Что такое энергетический менеджмент?

2. Назовите и объясните цели и основные задачи энергети­ческого менеджмента.

3. Поясните, зачем на предприятиях нужны специалисты по энергетическому менеджменту.

4. С какой целью на предприятиях составляют энергети­ческий баланс?

5. Чему равна энергия расходной части энергобаланса?

6. Назовите основные виды электробалансов.

7. Что такое энергоаудит и энергетическое обследование?

В чем их отличие?

8. Перечислите основные задачи энергоаудита.

9. Что собой представляют АСКУЭ предприятий?

10. Какое значение имеет первичный приборный учет энер­гии и с помощью каких приборов он осуществляется?

11. Какие вы знаете основные способы отопления производ­ственных помещений?

12. В чем заключается преимущество использования сис­тем газового лучистого отопления?

13. Назовите возможные варианты рационального исполь­зования темных и светлых газовых излучателей.

14. Каково назначение воздушных тепловых завес?

15. Какие системы отопления применяются в магазинах?

16. Перечислите виды освещения.

17. Перечислите основные типы ламп, их характеристики,

области применения.

18. Что такое электронный пускорегулирующий аппарат?