Автоматизация теплового пункта гражданского здания

Защита людей от воздействия  ЭМИ осуществляется посредством: правовых, организационных, инженерно-технических  и лечебно-профилактических мероприятий. К правовым мероприятиям относятся  разработка и принятие правовых и  нормативно-технических документов, таких как: системы государственных стандартов (ГОСТов), санитарных правил и норм (СанПиН) и предельно допустимых уровней (ПДУ) ЭМП. ПДУ ЭМП – такие его значения, которые при ежедневном облучении в соответствующем для данного источника режиме не вызывают у человека (независимо от возраста и пола) заболеваний или отклонений в состоянии здоровья.

ГОСТ 12.1.006-84 - Система  стандартов безопасности труда устанавливает  допустимые уровни ЭМП на рабочих  местах персонала, осуществляющего  работы с источниками ЭМП, и требования к проведению контроля. Настоящий стандарт распространяется на электромагнитные поля (ЭМП) диапазона частот 60 кГц - 300 ГГц.

Для электромагнитных полей  промышленной частоты (50 Гц) предельно  допустимый уровень напряженности электрического поля в жилых помещениях составляет 500 В/м.

В диапазоне 30 кГц – 300 МГц вредное воздействие и  интенсивность ЭМИ радиочастот (РЧ) оценивается значением напряженности  электрической составляющей поля (E, В/м), магнитная составляющая действующими санитарными правилами для населения не нормируется. В диапазоне 300 МГц – 300 ГГц вредное воздействие ЭМИ РЧ оценивается значением плотности потока энергии – S (Вт/м ²). В таблице 5.2 приведены предельно допустимые уровни электромагнитного излучения радиочастот для населения.

 

Таблица 5.2 – Предельно  допустимые уровни ЭМИ РЧ для населения

Диапазон частот	E, В/м, ≤	H, А/м, ≤	S, Вт/м 2
30–300 кГц	25	–	–
300–3000 кГц	15	–	–
3–30 МГц	10	–	–
30–300 МГц	3	–	–
60 кГц – 1,5 МГц	–	5	–
30–50 МГц	–	0,3	–
300 МГц – 300 ГГц	–	–	0,1

 

Организационные мероприятия  включают выбор рациональных режимов  работы оборудования, ограничения места  и времени нахождения персонала  в зоне действия ЭМИ РЧ (защита расстоянием  и временем), периодический контроль облучаемости и т. д.

Защита расстоянием (наиболее эффективный метод) используется в  случае невозможности ослабить интенсивность  облучения сокращением времени  пребывания человека в опасной зоне.

Защита временем очень  проста, она предусматривает максимально  возможное ограничение времени пребывания человека в электромагнитном поле. Рекомендуется выводить служащий персонал несколько раз в рабочий день из рабочего места.

К инженерно-техническим  мероприятиям относятся:

- рациональное размещение  оборудования;

- использование средств, которые ограничивают поступление электромагнитного излучения на рабочие места (поглотители мощности, экранирование; использование минимальной мощности генератора и т. п.).

В технических средствах  защиты используют явления отражения  и поглощения энергии излучателя, применяя различные виды экранов и поглотителей мощности. Благодаря высоким коэффициентам поглощения и почти полному отсутствию волнового сопротивления металлы обладают высокой отражательной и поглощающей способностью и поэтому широко применяются для экранирования.

Толщину экрана, обеспечивающую необходимое ослабление, можно рассчитать. Однако расчетная толщина экрана обычно мала, поэтому она выбирается из конструктивных соображений. При  мощных источниках излучения, особенно при длинных волнах, толщина экрана может быть принята расчетной.

Толщина экрана в основном определяется частотой и мощностью  излучения и мало зависит от применяемого металла. Значения коэффициентов экранирования  ЭМП приведены в таблице 5.3.

 

Таблица 5.3 - Значения коэффициентов экранирования ЭМП 

Частота МГц	Коэффициенты экранирования
	дБ	раз
0,01 – 0,16	26,9-17,1	22,2-7,1
0,24 – 22,0	16,6-6,4	6,7-2,1
30,0 – 90,0	11,0-13,9	3,9-4,9
110,0 – 210,0	11,0-8,2	3,9-2,5
230,0 – 420,0	9,0-14,0	3,1-25,1
430,0 – 530,0	13,1-8,0	20,4-6,3
540,0 – 640,0	6,0-5,3	4,5-3,4
650,0 – 740,0	7,9-11,0	6,1-12,9
760,0 – 920,0	12,6	18,2-6,1
940,0 – 1000,0	11,7-12,0	14,8-16,5
2450,0	8,0	6,1
10000,0	18,1	64,7
34500,0	18,3	67,8

 

Защита от СВЧ излучений  кроме экранирования самих источников может быть обеспечена поглощающими нагрузками, экранированием рабочих мест и применением индивидуальных средств защиты. Экраны могут быть снабжены поглощающими или интерференционными покрытиями, для улучшения условий поглощения, т.к. в поглощающих покрытиях электромагнитная энергия рассеивается в виде тепловых потерь (материалы для поглощающих покрытий — каучук, пенополистирол, полиуретан и т.п.).

Для защиты глаз используют специальные радиозащитные очки из стекла, отражающего электромагнитные излучения.

Для защиты тела — капюшоны, халаты и комбинезоны, выполненные из металлизированной хлопчатобумажной ткани.

Медико-профилактические и лечебные мероприятия осуществляются в целях предупреждения, ранней диагностики  и лечения нарушений в состоянии  здоровья работника, связанных с воздействием ЭМИ [15].

Голова, грудь и руки являются главными объектами воздействиями  ЭМИ. Методы защиты при работе на электрооборудовании. Помещения, в которых устанавливаются электрооборудование, должны удовлетворять определенным требованиям, в частности:

- необходимая площадь  одного рабочего места должна  быть не менее 10 м ²;

- наличие естественного  и искусственного видов освещения,  которые обеспечивают освещенность  не менее 300–500 лк;

- наличие отопления  и системы кондиционирования,  обеспечивающих соблюдение оптимального микроклимата на рабочем месте: температуры 19–30°С при относительной влажности 55–62%;

- металлические решетки,  стеллажи и другие металлические  предметы должны быть заземлены;

- полы должны обладать  антистатическими свойствами (не накапливать статического электричества);

- регулярная влажная  уборка помещения [16].

Необходимо установить систему вентиляции, а при невозможности  чаще проветривать помещение.

Следует отметить, что  большую роль в снижении низкочастотной электрической составляющей электромагнитного поля электрооборудования играет эффективность заземления (зануления) и экранирование токопроводящих кабелей.

Выполнение вышеперечисленных  рекомендации и требовании значительно  снижает вредное влияние электромагнитных полей и излучении на здоровье человека и на окружающую среду.

Номинальный срок службы подавляющего большинства оборудования отопительного теплового пункта составляет десять – пятнадцать лет. После истечения срока эксплуатации оборудования подлежит разборке и утилизации. Металлические изделия, такие как электродвигатель насоса, клапана и т.д. отправляются на вторичную переработку для изготовления новых изделий. Кабели и электрические провода разделяются на оболочку и медь для повторного использования. Электронно-лучевые трубки разбираются вручную, вакууммируются, чтобы избежать опасности внутреннего взрыва, и отправляются на перерабатывающие предприятия – фронтальное и конусное стекло можно применять для производства новых электронно-лучевых трубок. От печатных плат отделяют компоненты, содержащие опасные вещества (например, батареи), затем они подвергаются переплавке для извлечения благородных металлов.

Электронный регулятор, датчики температуры и ультразвуковые расходомеры после истечения  срока эксплуатации приходят в полную негодность и не подлежат дальнейшему использованию. Они разбираются по отдельным электрическим элементам, а корпус идет на переработку.

С 2003 г. действуют европейские  директивы по утилизации отходов  производства электрического и электронного оборудования (Waste Electrical and Electronic Equipment – WEEE) и по ограничению применения опасных материалов в производстве электрического и электронного оборудования (Restriction of the use of certain Hazardous Substances – RoHS).

Директива об утилизации отходов электрического и электронного оборудования WEEE возлагает ответственность за переработку и утилизацию отходов бытовой электроники на производителя. Pb, Hg, Cd, Cr 6+, РВВ, РВDE и Cl - элементы, которые должны контролироваться по директиве WEEE cреди других токсичных соединений.

 

6. Оценка технико-экономической эффективности автоматизации тепловых пунктов зданий

 

Автоматизируемый тепловой пункт призван усовершенствовать  снабжение потребителей тепловой энергией и горячей водой. Этот эффект достигается за счет внедрения цифрового регулятора, который автоматически будет следить за температурой наружного воздуха и температуры жилого помещения и отпускать соответствующее количество теплоты на отопление и поддерживать постоянную температуру горячей воды. Оценка качества автоматизированного теплового пункта на стадии его создания включает определение времени разработки и стоимости его создания, а также материальных затрат и экономической эффективности от внедрения. Автоматизация теплового пункта реализовано на базе электронного регулятора ECL 300, который получает сигналы от датчиков температуры, обрабатывает их, регулирует работу насосов и регулирующих клапанов через исполнительные механизмы. Автоматизированный тепловой пункт (далее АТП) значительно повысит комфорт в отапливаемых помещениях, будет снабжать потребителей качественной горячей питьевой водой.

На разработку проекта  автоматизированного теплового  пункта потребовалось четыре месяца. Это время понадобилось на проектирование автоматизированного теплового пункта, составление описания к нему. Более подробная информация о времени, потраченном на разработку проекта, представлена в таблице 6.1.

 

Таблица 6.1 – Обоснование периода разработки

Дата начала	Дата завершения		Действия
01.02.2009	10.02.2009		Разработка технического задания
11.02.2009	01.03.2009		Сбор и анализ информации об объекте автоматизации
02.03.2009	10.03.2009		Оформление документации
11.03.2009	04.04.2009		Выбор средств автоматизации  и технологических оборудовании
05.04.2009	10.04.2009		Выбор конкретных оборудовании для теплового пункта
11.04.2009	14.04.2009		Оформление документации
15.04.2009	20.04.2009		Анализ вредных факторов воздействующих на человека при эксплуатации АТП
21.04.2009	23.04.2009		Оформление документации
24.04.2009	30.04.2009		Анализ влияния на экологическое состояние окружающей среды АТП
01.05.2009	06.05.2009		Оформление документации
Дата начала	Дата завершения		Действия
07.05.2009	24.05.2009	Расчет себестоимости  автоматизации теплового пункта
22.05.2009	31.05.2009	Оформление документации

 

6.1 Расчет затрат  на разработку автоматизированного  теплового пункта

 

Затраты на автоматизацию  теплового пункта (З_соз) определяются по следующей формуле:

 

З_соз = МЗ + Ф_от + З_эл + НР, тенге,    (6.1)

 

где МЗ – материальные затраты, тенге;

Ф_от – фонд оплаты труда, тенге;

З_эл – затраты на электроэнергию, тенге;

НР – накладные  расходы, тенге.

В связи с тем, что  разработка проекта автоматизации проводится в аудитории КарГТУ, то затраты на аренду производственного помещения не рассчитываются.

Расчет материальных затрат на автоматизацию теплового  пункта.

Статьи материальных затрат приведены в таблице 6.2. Они  включают в себя затраты на приобретение оборудования теплового пункта, а также приобретение прочих материалов, необходимых для создания нужных условий.

Для автоматизации объекта  требуются: электронный регулятор, датчики температуры наружного  и внутреннего воздуха, регулятор  перепада давления, регулирующие клапаны для систем отопления и ГВС, электроприводы к ним, теплообменник для системы горячего водоснабжения, насосы циркуляционные для систем отопления, горячего водоснабжения. Также необходимы аппаратуры узла учета, такие как ультразвуковой расходомер, тепловычислитель, датчик давления и температуры. Все эти составляющие в схеме были условно выделены в группу «Оборудования теплового пункта». В группу «Обеспечение» вошли материалы, необходимые для обеспечения рабочего процесса: канцелярские товары и дисковый накопитель (флэш-карта Transcend емкостью 1 Гб).

 

Таблица 6.2 – Материальные затраты

Наименование материалов и комплектующих изделий	Цена, тенге
Оборудования теплового  пункта:
- электронный регулятор ECL Comfort 300 (1шт.)	104664
- карта для ECL Comfort 300 (1шт.)	36362
Наименование материалов и комплектующих изделий	Цена, тенге
Оборудования теплового  пункта:
- датчики температуры  наружного воздуха ESMT (1шт.)	12844
- датчик температуры внутреннего воздуха ESM-10 (1шт.)	12843
- датчик погружной ESMU (4шт.)	17025
- разгруженный регулятор перепада давления AFPA (1шт.)	168272
- клапан VFG2 для регулятора перепада давления (1шт.)	234900
- клапан с электроприводом для системы отопления VF2 (1шт.)	54260
- клапан с электроприводом для системы ГВС VF2 (1шт.)	64500
- Циркуляционный насос  для системы отопления (1шт.)	42345
- Циркуляционный насос  для системы ГВС (1шт.)	32400
- теплообменник XG 10-1 30 для системы ГВС (1шт.)	49200
- тепловычислитель СПТ  943.1 (1шт.)	156040
- расходомер ультразвуковой SONO 2500 CT (2шт.)	113392
- преобразователь давления  для тепловычислителя MBS-3000 (2шт.)	26170
- термометры сопротивления КТПТР-01-1-80 (2шт.)	30256
- термометр показывающий  биметаллический ТБ – 10 (12шт.)	1500
- манометр показывающий модель 111.10 (18шт.)	2650
- трехходовой кран  для манометра 11б18бк (18 шт.)	1500
- кран шаровой типа X1666 (6шт.)	22820
- клапан обратный типа 402 (3 шт.)	7451
Обеспечение:
- дисковый накопитель	900
- канцелярские товары	1500
Итого	1193794