Строительная механика
Основы строительной механики
При такой компоновке приточный воздух на каждый офисный этаж подается из локальной венткамеры, обычно расположенной в ядре здания. В ней находится изготовленная на заводе установка кондиционирования воздуха с водяным охлаждением, оснащенная охлаждающим змеевиком, фильтрами и вентилятором. В холодном климате прогрев во время утреннего запуска обеспечивается отопительным змеевиком установки кондиционирования воздуха или отдельным воздухонагревателем, размещаемом в локальной венткамере. Обычно локальная венткамера обслуживает тот этаж, на котором находится, за исключением этажей большой площади, например, большей 2 400 м2, для которых может понадобиться установка нескольких агрегатов. Охлажденная вода подается из центрального водоохладителя здания, производительность которого удовлетворяет потребностям проекта. Приточный вентилятор в системе кондиционирования воздуха служит также в качестве вентилятора рециркуляционного воздуха. В варианте, обсуждаемом в этой главе, рециркуляционный воздух подается по воздуховодам в венткамеру, но в других случаях воздуховоды могут не использоваться. В соответствии с этим в большинстве случаев венткамера служит в качестве камеры рециркуляционного воздуха, а все провода и кабели в зале должны быть рассчитаны на условия прокладки в камере или заключены в кабельные каналы.
Такая система, независимо от географического положения, колебаний температуры и влажности в течение года, работает с минимальным расходом наружного воздуха в течение всего периода, когда в здании находятся люди.Наружный воздух поступает в систему из установки кондиционирования воздуха, расположенной на крыше или в центральном зале механического оборудования. В этом зале он подается в установку из вертикального воздуховода, имеющего отводы к локальным установкам кондиционирования воздуха, расположенным на каждом этаже. Подача наружного воздуха, в зависимости от параметров окружающей среды, непосредственно в локальную установку кондиционирования осуществляется при помощи блока, содержащего охлаждающий змеевик и, возможно, отопительный змеевик для предварительной обработки наружного воздуха перед его подачей в здание.
Для систем ко нди ци о н и ро ван и я. постоянно работающих с минимальным расходом наружного воздуха, требования для экономайзера, задаваемые нормами и правилами, могут обеспечиваться в периоды низкой температуры по мокрому термометру при использовании воды в конденсаторе из градирни в качестве средства охлаждения воды, подаваемой в локальные системы кондиционирования воздуха, расположенные на этаже. Это может быть выполнено двумя способами. Первый способ — использование пластинчатого теплообменника между охлажденной водой и водой в конденсаторе и контурами с оборотной водой. Второй способ — впрыскивание оборотной воды непосредственно в систему охлажденной воды после пропускания оборотной воды через байпасный песочный фильтр для удаления из нее загрязняющего материала.
read comments (0)
В высотных многофункциональных общественных зданиях может применяться большое число альтернативных систем. Точные конфигурации систем определяются опытом и воображением инженера-проектировщика: системы, используемые наиболее часто, являются вариантами базовых систем с централизованной подачей воздуха и воздушно-водяных систем.
Системы с использованием хладагента, такие как внутри-стенные блоки, находят применение при совместной работе с системами централизованной подачи воздуха, подающими кондиционированный вентиляционный воздух из внутренней зоны; но такое комбинированное решение ограничено реконструируемыми старыми зданиями, в момент постройки которых не предусматривалась установка систем кондиционирования воздуха, а также небольшими малоэтажными проектами. В высотных общественных многофункциональных зданиях подобные системы используются нечасто ввиду присущих им недостатков, а именно:
• высокого потребления энергии;
• необходимости регулярной смены фильтров на каждом блоке и периодической чистки охлаждающих и конденсационных змеевиков для поддержания производительности системы на должном уровне;
• сравнительно небольшого срока службы оборудования;
• невозможности борьбы с образованием тяги и потоком наружного воздуха через блок;
• уровня шума, превышающего значение, приемлемое для офисного помещения;
• невозможности должного соблюдения требований по охране окружающей среды из-за недостаточного уровня фильтрации, плохого регулирования вентиляционного воздуха, недопустимых колебаний температуры воздуха в помещениях из-за того, что компрессор работает не постоянно, а включается и выключается по мере необходимости.
В высотных общественных многофункциональных зданиях, строящихся в США, ограничено применяются также панельные системы охлаждения, в том числе системы с охлаждаемыми потолками и балками. Такие системы используются в Европе при реконструкции зданий, в момент постройки которых не предусматривалась установка систем кондиционирования воздуха, т. к. установка панельных систем охлаждения не влияет на высоту потолка в существующем здании.
Для противодымной защиты при помощи подпора воздуха в помещениях и устройства вытяжки должны применяться специальные вентиляторы дымоудаления и вертикальные вытяжные дымоходы (оснащенные противопожарными/дымовыми клапанами в отводах на каждом этаже). Контроль дымоудаления осуществляется с переключательной панели дымовых заслонок и вентиляторов, находящейся в пульте управления пожарной охраны.
8.2. Системы подачи наружного воздуха должны обеспечивать 100 % производительность для подпора воздуха на этаже. Управление этими системами осуществляется с пульта управления пожарной охраны таким же образом, как и вентиляторами дымоудаления.
8.3. Система подпора воздуха на лестницах
1. Для противодействия инфильтрации дыма предусматриваются две внутренние лестничные башни. Каждая из башен будет снабжена специальной системой подпора воздуха, подавая воздух непосредственно снаружи. Воздух будет распределяться по вертикали от каждой системы вентиляторов к точкам нагнетания на лестницах, расположенных почти на каждом этаже.
Каналы сброса давления, имеющие в своем составе регулируемые барометрические клапаны обратной тяги и противопожарные клапаны, будут установлены почти на каждом втором этаже между лестничной башней и смежным помещением на этаже. Все системы вентиляторов должны контролироваться с пульта управления пожарной охраны.
2. Объем подаваемого в каждую лестничную башню воздуха должен быть таким, чтобы при всех закрытых дверях создавалось давление 25 Па, а при трех открытых дверях должно формироваться давление 12,5 Па.
Градирня расположена на крыше и состоит из множества секций, размер которых должен соответствовать требуемой мощности охлаждения агрега-тированного оборудования непосредственного испарения и норме, эквивалентной 22 Вт на 1 м2 полезной площади для дополнительных нагрузок на офисных этажах.
6.2. Система оборотной воды градирни снабжается бай-пасной системой фильтрации с песчаным фильтрующим слоем.
6.3. В градирне применяются агрегатированные секции с искусственным побуждением и поперечным потоком. В них используются электродвигатели с переменной частотой вращения. Секции градирни содержат резервуары из нержавеющей стали и отстойники с рамами, оцинкованными методом горячего погружения в расплав, и негорючим наполнителем. Все секции градирни подготовлены для работы в зимних условиях.
6.4. Резервная мощность для дополнительного охлаждения должна распределяться при помощи вторичных вертикальных каналов для оборотной воды, выходящих из градирни, расположенной в помещении механического оборудования в надстройке на крыше, и протянутых вниз в венткамеры на каждом этаже. Каждая венткамера на этаже снабжена выводами с клапанами для последующих отводов.
6.5. Вода из конденсаторов распределяется по этажам при помощи центральных первичных и вторичных насосов оборотной воды и рамных теплообменников, расположенных в помещении механического оборудования в надстройке на крыше. Применяются центробежные насосы с двухсторонним всасыванием, с размерами, обеспечивающими полную номинальную производительность градирен, которые эти насосы обслуживают.
6.6. Для обработки оборотной воды и воды для градирни в здании должна устанавливаться полностью автоматизированная система водоподготовки, оснащенная автоматизированными питающими насосами, используемыми для введения в воду антикоррозийных ингибиторов, диспергаторов, биоцида и т. д. Аварийная генераторная установка
Для аварийной генераторной установки здания устанавливается вторая система снабжения горючим. Вместимость хранилища для горючего должна быть достаточной для работы с полной нагрузкой аварийного генератора системы безопасности в течение 24 часов.
1. Системы подачи наружного воздуха (100 % наружный воздух) размещены в основных залах механического оборудования. Эти системы подают наружный воздух на каждый офисный этаж по вертикальному воздуховоду, расположенному в локальной венткамере. Системы с переменным расходом воздуха оснащены предварительными фильтрами класса I с эффективностью фильтрации 20 % (для частиц размером 1 мк) и карманным 300 мм жестким фильтром тонкой очистки с эффективностью фильтрации 95 % (для частиц размером 1 мк). Кроме этого, системы снабжены змеевиками с горячей водой для нагрева наружного воздуха и для отопления здания и высокоэффективными электродвигателями с переменной частотой вращения.
2. Установленные центральные вентиляторы дымоудаления подключаются к вытяжным дымоходам (описанным выше), обслуживающим офисные этажи. Центральные вентиляторы дымоудаления установлены также на первом этаже и в подвале.
3. В вестибюле первого этажа имеется система кондиционирования непосредственного испарения с централизованной подачей воздуха и постоянным расходом. Эта система может подавать в вестибюль только наружный воздух. Она оснащается специальным вентилятором рециркуляционного воздуха и дымо-удаления.Здание отапливается нагревательными элементами из ребристых труб в изолированном кожухе, расположенными у наружной стены на каждом офисном этаже. Система запи-тывается приточным и возвратным контурами, обслуживающими стояки с водяными трубами, расположенные по периметру колонн, и снабжается трубами в обратной возвратной компоновке.
В качестве систем кондиционирования воздуха должны применяться системы с централизованной подачей и переменным расходом воздуха. Воздух подается системами кондиционирования с секциями прямого испарения с конденсаторными блоками, охлаждаемыми оборотной водой и расположенными на каждом этаже в венткамере. Каждая установка среднего давления собирается на заводе, обеспечивает переменный расход воздуха, использует рециркуляционный воздух и комплектуется вентиляторами приточного или смешанного типа с переменным числом оборотов. Установка включает в себя фильтры предварительной и тонкой очистки, противопожарные клапаны на приточном и рециркуляционном воздуховодах, автоматические жалюзийные заслонки, секцию охлаждения прямого испарения с воз-духоохлаждаемым конденсаторным блоком, с утилизатором, с подводом оборотной воды. Установка имеет звукопоглощающее покрытие, теплоизоляцию, электродвигатели и привод с переменной скоростью и фильтром радиопомех, фильтр шума электродвигателя, стабилизатор переменного напряжения для подавления гармоник, производимых приводной системой переменной скорости, блок управления электродвигателем, систему воздуховодов, детекторы дыма. Каждая система работает с использованием цикла утилизатора на стороне воды, благодаря чему обеспечивается непосредственное охлаждение в зимний период работы системы. Вентиляторные системы могут регулировать расход воздуха от 100 до 20 % расчетного расхода при помощи приводов от электродвигателей с переменным числом оборотов. Каждая локальная венткамера имеет следующую конфигурацию:
а) Наружный воздух подается на каждый этаж по вертикальному воздуховоду, проходящему через локальную венткамеру, расположенную на каждом этаже. Это помещение используется как смесительная воздушная камера. Система имеет регулятор постоянного расхода для подачи в каждую смесительную секцию минимального количества наружного воздуха. В каждой венткамере для подачи максимального количества наружного воздуха имеется также клапан с автематической жалюзийной заслонкой, которая обеспечивает подачу на определенные этажи только наружного воздуха при начальной продувке для удаления летучих органических компонентов, выделяющихся после завершения установки первоначального оснащения, а также при последующем дооснащении. Этот клапан применяется также для обычной, периодически проводимой продувки на этажах для удаления находящихся внутри здания загрязняющих веществ и как вспомогательное средство дымоудаления и/или подпора во время или после пожара. Эта система может обеспечить наружным воздухом как минимум три этажа.
б) Вертикальные вытяжные дымоходы, находящиеся в ядре здания, обеспечивают отвод дыма с каждого этажа. Эти дымоходы имеют размеры, позволяющие производить удаление одновременно как минимум с трех этажей с минимальным шестикратным воздухообменом в час всего объема воздуха на этаже, включая и объем камеры рециркуляционного воздуха.
в) Все подключения к вертикальным воздуховодам оснащаются противопожарными и дымовыми клапанами, которые могут работать в качестве автоматической жалюзийной заслонки. Эти клапаны и заслонки должны быть представлены в списке продукции, поддерживаемой Американской лабораторией по технике безопасности. Они должны удовлетворять требованиям UL555S этой лаборатории и относиться к типу устройств с малой утечкой (класс II).
г) Каждая установка кондиционирования воздуха должна обеспечивать минимальное статическое давление 625 Па. Минимальное статическое давление на стенке ядра, отходящей от вентка-меры, должно быть не менее 375 Па.
д) Каждая установка оснащается предварительным фильтром класса I с эффективностью фильтрации 20 % (для частиц размером 1 мк) и карманным жестким фильтром тонкой очистки с эффективностью фильтрации 95 % (для частиц размером 1 мк), охлаждающим змеевиком непосредственного испарения и высокоэффективными электродвигателями с переменным числом оборотов.
е) Наряду с фильтрами для удаления твердых частиц каждая установка снабжается сменными адсорбционными фильтрами с активированным углем для уменьшения концентрации газообразных химических загрязняющих веществ.
Пофузочно-разгрузочные площадки должны обогреваться и оборудоваться вестибюлями с двумя дверьми. Предполагается, что двери расположены таким образом, что могут открываться независимо, причем одна из них всегда закрыта. Тамбурное пространство между дверьми должным образом обогревается. При надлежащем расположении дверей может контролироваться одновременное открытие обеих дверей по обе стороны от вестибюля. Однако двухдверный вестибюль не подходит для прохода персонала, т. к. при большом количестве людей, входящих в здание в разное время, обе двери часто будут открыты одновременно, в результате чего в здание может проникнуть значительное количество наружного воздуха. В проектах высотных зданий в холодном климате, в которых предпринимались попытки устройства вестибюлей с двумя дверьми, неизбежно возникали проблемы. В соответствии с этим в вестибюле настоятельно рекомендуется устанавливать вращающиеся двери.
Для контроля возможного потока воздуха в шахте лифта следует предусмотреть установку дверей при входе на площадку блоков лифтов. Таким образом, у лифтов на каждом этаже образуется вестибюль, уменьшающий поток воздуха через открывающиеся двери лифтов.
Желательно, чтобы лестничные пролеты перекрывались дверьми с хорошим уплотнением, позволяющими уменьшить вертикальный поток воздуха в здании. Особенно это относится к эвакуационным лестницам, поднимающимся на высоту всего здания. Входные двери на эвакуационные лестницы должны снабжаться хорошими дверными и пороговыми уплотнителями. Как будет рассматриваться в главе 9, шахты лифтов представляют особую проблему, т. к. может потребоваться, чтобы в верхней части шахты имелось наружное отверстие. Все шахты, однако, могут быть уплотнены по высоте, благодаря чему уменьшается поток воздуха в шахту, который поднимался бы затем вверх по шахте к отверстию в верхней части.
Последнее, что следует отметить, это необходимость обеспечения дополнительной теплоизоляции наружных стен. Этому служат надлежащие характеристики стен, их тщательная проверка, выбор надежного подрядчика для их возведения.
Все упоминавшиеся выше меры предполагают участие архитектора и заказчиков, перед которыми архитектор несет ответственность. Проектировщик систем ОВК должен заложить для системы вентиляции и кондиционирования воздуха большее количество приточного наружного воздуха, чем удаляемого. Это относится ко всем системам, которые для создания повышенного давления обеспечивают полный воздушный баланс для всего здания, при котором при любых рабочих условиях приток должен превышать вытяжку и утечки через ограждающую конструкцию (эксфильтрацию) минимум на 5 %. Кроме того, считается хорошим проект, где для вестибюля применяется отдельная система вентиляции и кондиционирования воздуха. Устройство отдельной системы вентиляции вестибюля часто регламентируется нормативными документами для дымоудаления. Такая система может быть спроектирована для работы в условиях экстремально низких зимних температур при 100 % использовании наружного воздуха. В этом случае этот воздух используется для создания повышенного давления в одной из самых уязвимых точек — в вестибюле здания, в рамках общих усилий по минимизации вредного влияния эффекта тяги.
Для предупреждения потенциальных проблем, обусловленных эффектом тяги, архитектор и проектировщик систем ОВК при проектировании должны принимать определенные меры, направленные на уменьшение воздухопроницания через ограждающие конструкции. Невозможно провести полную герметизацию здания, но проблема может стать менее острой, если учесть обычные точки, в которых наружный воздух может проникать в здание или перемещаться в нем по вертикали.
Точками, через которые может осуществляться инфильтрация наружного воздуха в здание, являются входные двери здания, а также двери на погрузочно-разгрузочные площадки, наружные клапаны для забора или удаления воздуха, выступы в конструкции здания с осветительными приборами, расположенные непосредственно над уровнем земли и не имеющие достаточно хорошего уплотнения для предотвращения утечек воздуха или недостаточно обогреваемые, любые трещины в наружной стене. Внутри здания воздух может перемещаться по эвакуационным лестницам, шахтам лифтов, шахтам для воздуховодов и труб и любым другим вертикальным сквозным отверстиям, существующим на краю плиты перекрытия на наружной стене или предназначенным для прокладки труб. Все эти элементы рассматриваются с точки зрения предотвращения возможности перемещения воздуха. Так, следует предпринять все возможные меры, чтобы построенная наружная стена имела минимальную воздухопроницаемость, чтобы все шахты были закрыты, все сквозные отверстия были герметизированы. Для погрузочно-разгрузочных площадок могут быть предусмотрены вестибюли или тамбуры; двери, ведущие на эти площадки, должны иметь хорошее уплотнение.
На входе в высотные здания, расположенные в холодном климате, должны всегда устанавливаться вращающиеся двери. Преимущество этого типа дверей заключается в том, что на их панели, расположенные по разные стороны от центральной оси, оказывается направленное в противоположные стороны давление одинаковой величины, в результате чего достигается баланс давления на дверь. Благодаря этому дверь сравнительно легко вращается без прикладывания к ней больших усилий. Качественно сделанные вращающиеся двери препятствуют также проникновению наружного воздуха, т. к. они имеют специальные прокладки.
ЭЛЕКТРОФИЛЬТР — устройство, в к-ром очистка газов от аэрозольных, твердых или жидких частиц происходит под действием электрич. сил. В результате действия электрич. поля заряж. частицы выводятся из очищаемого газового потока и осаждаются на электродах. Зарядка частиц происходит в поле коронного разряда. Э. представляет собой корпус пря-молин. или цилиндрич. формы, внутри к-рого смонтированы осадит, и ко-ронирующие электроды разл. конструкции (в зависимости от назначения и области применения Э., а также от специфики улавливаемых частиц). Ко-ронирующис электроды подключены к высоковольтному источнику питания вы-нрямл. током напряжением 50—60 кВ. Э., в к-рых улавливаемые твердые частицы удаляются с электродов встряхиванием, наз. сухими, а те, в к-рых осаж. частицы смываются с электродов жидкостью или улавливаются жидкие частицы (туман, брызги), — мокрыми.
По числу электрич. полей, через к-рые очищ. газ последоват. проходит, Э. подразделяют на однопольные и многопольные. Иногда Э. разбивают на паралл. по ходу газа камеры — секции. По этому признаку они могут быть одно- и многосекционными. Очищаемый в Э. газ проходит активную зону в вертик. или горизонт, направлениях, поэтому Э. бывают вертик. или горизонт. По типу осадит, электродов Э. делят на пластинчатые и трубчатые. Осн. конструкт, типы Э. — горизонт, пластинчатый и вертик. трубчатый. Э. названных типов может использоваться как мокрый или сухой улавливатель аэрозольных частиц.
Э. предназначены для высокоэф-фект.очистки газов от твердых и туманооб-разных примесей, выделяющихся при технологич. процессах (сушка, обжиг, агломерация, сжигание топлива и т.д.). Э. находят все более широкое применение для очистки воздуха в системах аспирации. Э. очищают газы от пыли с частицами размером 0,01—100 мкм при tT < 400—450°С Сопротивление их достигает 150 Па. Затраты электроэнергии составляют 0,36— 1,8 МДж на 1000 м3 газа. Эффективность работы Э. зависит от свойств частиц и газа, скорости и равномерности распределения очищаемого потока в сечении фильтров и т.д. Чем выше напряженность поля и меньше скорость газа, тем лучше улавливаются частицы.
ШЛАКОВАНИЕ ТОПОК — образование шлаковой пленки или шлаковых наростов (прилипание размягч. частиц золы) на обмуровке топочных стен, экранных трубах и конвективных поверхностях нагрева, располож. в выходном сечении топки (см. Топка, Камерная топка); за-гшавление шлаком колосниковых решеток в слоевых топках. Частицы золы могут прилипать к поверхностям, имеющим темп-ру выше темп-ры спекания золы, поэтому чаще всего Ш.т. начинается на участках обмуровки, не закрытых экранными трубами. Наиболее интенсивное шлакование труб наблюдается вблизи горелочных устройств и на экранных трубах при плохой аэродинамике топочной камеры. Существуют активные и профи-лактич. средства защиты от шлакования поверхностей нагрева. Активные предусматривают предотвращение или снижение механич. прочности отложений: применение присадок, добавляемых в топливо перед его сжиганием; спец. способов сжигания, а также спец. поверхностей нагрева. Профилактич. включают различные способы очистки поверхностей нагрева от наружных отложений: обдувку котла, обмывку перегретой водой, вибрационную очистку котла и др.
ШЛАК ОУД А ЛЕНИЕ — удаление из-топки котла очаговых остатков, образующихся при сжигании твердого топлива. Различают топки с жидким Ш., в к-рых шлак в расплавленном состоянии вытекает тонкими струями в ванну с водой, и топки с сухим Ш., в к-рых шлак в твердом состоянии выпадает в шлаковый бункер, откуда периодически удаляется через затвор. Дальнейшее его транспортирование осуществляется обычно совместно с летучей золой (см. Золоудаление), собираемой в газоочистных устройствах. На электростанциях шлак удаляют гидравлич. способом: он поступает в шлакосмывную шахту, затем попадает в дробилку, откуда через решетку и метал-лоуловитель подается в багерные насосы либо в эжекторные гидроаппараты (напр., гидроаппарат системы Москалькова), к-рые подают пульпу (смесь шлака и золы с водой) на золоотвал. Во мн. случаях применяют раздельное удаление: шлака гидравлич. способом, золы пневматич. В небольших котельных применяют вакуумное удаление золы и шлака.
ШЛАМ (нем. Schlamm, буквально — грязь) — 1) совокупность плохо растворимых соединений, выпадающих в осадок в процессе улучшения качества природной воды (осветление, умягчение и т.п.), а также при обработке котловой воды осадит, реагентами (антинакипина-ми), предотвращающими осаждение накипи на поверхностях нагрева. В составе Ш. обнаруживают гидраты окиси алюминия, железа и магния, гидрат закиси железа, карбонат кальция, глину и органич. в-ва. Состав Ш. зависит о г качества обрабатываемой воды и вида применяемых реагентов; 2) осадок в виде мелких твердых частиц, выделяющихся при отстаивании или фильтровании жидкости.