Автоматизация теплового пункта гражданского здания

Для этой цели выбирается электронный регулятор «ECL Comfort» 300 (рисунок 3.10). Электронный регулятор «ECL Comfort» 300 - устройство, которое воспринимает сигналы от всевозможных датчиков (температуры наружного воздуха, внутреннего воздуха, теплоносителя, горячей воды и т. д.), обрабатывает и формирует на их основании сигнал, передаваемый исполнительному механизму. Он имеет тиристорные выходы для управления регулирующими клапанами и релейные выходы для управления насосами либо запорными клапанами. Кроме того, у них могут быть расширены характеристики входов и выходов путем добавления аналоговых и релейных модулей.

«ECL Comfort» 300 -- электронный регулятор температуры, который настраивается для работы в различных технологических схемах систем теплоснабжения зданий с помощью управляющих карт. К регулятору возможно подключение до шести температурных датчиков градуировки «Pt 1000», дистанционных панелей контроля и управления, дополнительного релейного и коммуникационных модулей. Корпус регулятора «ECL Comfort 300» разработан для настенного монтажа, для установки в вырезе щита управления или на DIN-рейке. Регулятор «ECL Comfort» 300 имеет встроенный коммуникационный модуль RS232 с разъемом на передней панели.

Регуляторы «ECL Comfort» 300 может быть переключен на различные прикладные задачи с помощью управляющих карт типа C и L. Каждая карта обеспечивает функционирование регулятора применительно к конкретной схеме теплоснабжения. Выбор карты и специфических настроек регулятора определяется требованиями схемы теплоснабжения.

Основные технические характеристики электронного регулятора «ECL»:

напряжение питания………………...……………………... 230 В, 50 Гц

количество релейных выходов…………………………...……………. 3

количество входов для подключаемых датчиков……………...……....6

мин. напряжение питания……………………………….……..…. 207 В

макс. напряжение питания……………………………….……..… 244 В

потребляемая мощность……………………………….….….…….. 5 Вт

нагрузка на релейных выходах……...…………….… 4 (2) A / 250 В п.т.

нагрузка на тиристорных выходах……………...…….….… 0,2 А/ 250 В

Т_мин окр. среды………………………………………..…….…….. 0 °C

Т_макс окр. среды………………………………………….….…… 50 °C

Т _мин хранения и транспортировки……………………..…. минус 40 °C

Т_макс хранения и транспортировки…………………….……….…. 70 °C

резервный источник питания для таймера………..…….………… 12 ч.

точность таймера…………………………….………...... +/- 25 мин/год

3-позиционное регулирование привода…………..…………………... 2

тип датчика температуры………………..………….….. Pt 1000 Ом/°C

класс защиты корпуса…………………...……………. IP 41 DIN 40050

макс. длина кабеля датчика…………………………….....………. 120 м

Управляющая карта «C66» предназначена для обеспечения работы электронного регулятора «ECL Comfort 300» в технологической схеме с закрытой системой теплоснабжения и при зависимом присоединении системы отопления. Регулятор с картой «С66», поддерживает температуру теплоносителя, поступающего в систему отопления в зависимости от температуры наружного воздуха в соответствии с установленным температурным графиком, а также постоянную температуру горячей воды в системе горячего водоснабжения. Регулятор, настроенный на работу с картой «С66» кроме функций регулирования, позволяет:

- осуществлять управление системой отопления с коррекцией по температуре воздуха в помещении (при установке комнатного датчика);

- обеспечивать недопустимое превышение заданного температурным графиком значения температуры теплоносителя, возвращаемого в теплосеть после контура отопления, и постоянного значения после контура ГВС;

- программировать снижение температуры воздуха в помещении и горячей воды в системе ГВС по часам суток и дням недели;

- производить форсированный натоп помещений после периода снижения температуры внутреннего воздуха;

- автоматически отключать систему отопления на летний период при переходе температуры наружного воздуха определенной границы;

- периодически включать электроприводы насоса и регулирующего клапана во время летнего отключения систем отопления;

- защищать систему отопления от замораживания.

С помощью карты «С66» возможна настройка ряда параметров регулирования и выполнение самонастройки регулирования системы ГВС. В качестве температурных датчиков в схемах регулирования используются термометры сопротивления типа Pt 1000. Регуляторы могут объединяться через шину «BUS» в единую систему с одним датчиком наружного воздуха. При этом регулятор, к которому подключен датчик, является ведущим. С помощью шины «BUS» также возможно подключение к регулятору комнатной панели контроля и настройки температуры внутреннего воздуха типа «ЕСА 60» или выносного блока дистанционного управления «ЕСА 61».

Принцип регулирования.

Пропорционально-интегральное регулирование температуры теплоносителя, поступающего в систему отопления, в зависимости от температуры наружного воздуха с коррекцией по температуре внутреннего воздуха с отслеживанием по температурному графику температуры теплоносителя, возвращаемого на источник теплоты.

Пропорционально-интегральное регулирование температуры горячей воды с отслеживанием температуры теплоносителя, возвращаемого на источник теплоты. Температура теплоносителя и горячей воды поддерживается с помощью клапанов с электроприводами через тиристорные выходы. Циркуляционные насосы систем отопления и горячего водоснабжения управляются с помощью реле. Электрические цепи соединения электронного регулятора с технологическими оборудованиями показаны на рисунке 3.11. Пояснения к клеммам электронного регулятора приведены в таблицах 3.4. и 3.5.

Применение вышеуказанного электронного регулятора предоставляет ощутимые эффекты, такие как повышение комфортных условий отапливаемого помещения, увеличение и снижение подачи теплоносителя в систему отопления в соответствии с температурой наружного воздуха. А также снижает расход тепловой энергии, потребляемый зданием. Установка электронного регулятора «ECL Comfort» 300 также существенно облегчает работу рабочего персонала теплового пункта.

Питание электронных регуляторов осуществляют от сети переменного тока 220 В или 24 В. Они имеют встроенные аккумулятор для поддержки работы часов при отсутствии основного питания.

Электронным регулятором реализуют эффективное управление инженерными системами здания с максимальным энергосбережением.

Таблица 3.4 - Описания клемм регулятора «ECL Comfort 300» с картой «C66»

Клемма	Описание	Макс. нагрузка
1 L	Напряжения питания 230В (фаза)	-
2 N	Напряжения питания 230 В (нейтраль)	-
3 М1	Электропривод контура отопления (открытие)	0,2 А, 230 В
4 М1	Электропривод контура отопления	0,2 А, 230 В
5	Фаза 230В для М1	-
6 М2	Электропривод контура ГВС (открытие)	0,2 А, 230 В
7 М2	Электропривод контура ГВС (закрытие)	0,2 А, 230 В
8	Фаза 230 В для М2	-
9 Р1	Циркуляционный насос контура отопления	4(2) А, 230 В
10	Фаза 230 В для реле насоса R1	-
12 Р3	Циркуляционный насос контура ГВС	4(2) А, 230 В
13	Фаза 230В для реле насоса R3	-

Таблица 3.5 - Описания клемм для соединения термосопротивлении

Клемма	Описание	Тип датчика
15 и 16	Шина системного устройства	-
17 и 16	Датчик температуры наружного воздуха S1	ESMT
18 и 16	Датчик температуры воздуха в помещении S2	ESM-10
19 и 16	Датчик температуры теплоносителя в подающем трубопроводе S3 контура 1	ESM-11, ESMB, ESMC, ESMU
20 и 16	Датчик температуры теплоносителя S4 возвращаемого в тепловую сеть после двух контуров	ESM-11, ESMC, ESMU
21 и 16	Датчик температуры теплоносителя в подающем трубопроводе S5 контура II	ESM-11, ESMC, ESMU
22 и 16	Датчик температуры воздуха в помещении S6 для контура II	ESM-10

Контроллер ECL Comfort 300 имеет встроенный трехпроводный интерфейс RS232, поддерживающий фирменный протокол Danfoss и реализующий операции записи и чтения данных контроллера. Этот интерфейс выведен на лицевую панель прибора в виде шестиконтактной розетки RJ12 и закрыт снимающейся крышкой. Схема кабеля для подключения к этому интерфейсу приводится в вышеназванном каталоге. Кроме этого, контроллер ECL Comfort 300 может укомплектовываться дополнительными модулями связи, которые устанавливаются на разъеме платы контроллера, не выходя за его габариты. Эти модули позволяют расширить коммуникационные возможности контроллеров.

Модуль архивации данных и интерфейса RS232.

Модуль имеет встроенную энергонезависимую память, позволяющую хранить большой объем данных. При конфигурации задаются параметры контроллера и периоды их опроса, подлежащие регистрации. Таким образом, имеется возможность сохранять историю изменения выбранных параметров. Кроме этого, модуль имеет трехпроводный интерфейс RS232 и функцию инициализации внешнего модема. Это обеспечивает удаленный доступ к контроллеру по проводным или сотовым телефонным каналам.

Модуль интерфейса LON типа ЕСА82 обеспечивает подключение контроллера ECL Comfort 300 к двухпроводной сети LON FTT-10A. Через него можно производить операции чтения и записи данных. Данный интерфейс поддерживает шинную архитектуру сегмента сети с длиной шины до 2700 м и сеть произвольной конфигурации с общей длиной шины до 500 м. Одновременно на один сегмент сети через ответвления можно подключить большое количество приборов различного назначения от разных производителей. Конфигурирование и поддержка сети требует дорогостоящих и сложных в применении программных и аппаратных компонентов, в связи с чем создание такой сети на объекте должно инициироваться квалифицированным системным интегратором.

Модуль интерфейса RS485 с протоколом Modbus RTU. Модуль дает возможность подключать контроллер ECL Comfort 300 к двухпроводной шине для обмена данными по протоколу Modbus-RTU. Число контроллеров в одном сегменте доходит до 32. Сеть может иметь только линейную конфигурацию с номинальной длиной сегмента до 1,2 км. Назначение сетевого адреса контроллера производится с помощью специального программного инструмента. Номинальные скорости обмена -- 19,2 и 38,4 кбит/с. Для чтения и записи данных используются стандартные команды Modbus 3, 4 и 6. На рисунке 3.12 изображена система SCADA, подключенная к ОРС-серверу Mod-bus или стандартный канал Mod-bus SCADA-системы

4. Охрана труда

В настоящее время действует трудовой кодекс Республики Казахстан от 15 мая 2007 года. Согласно статье 321 настоящего трудового кодекса Республики Казахстан требования безопасности рабочих мест состоят из следующих пунктов.

1 Здания (сооружения), в которых размещаются рабочие места, по своему строению должны соответствовать их функциональному назначению и требованиям безопасности и охраны труда.

2 Рабочее оборудование должно соответствовать нормам безопасности, установленным для данного вида оборудования, иметь соответствующие знаки предупреждения и обеспечиваться ограждениями или защитными устройствами для обеспечения безопасности работников на рабочих местах.

3 Аварийные пути и выходы работников из помещения должны оставаться свободными и выводить на открытый воздух либо в безопасную зону.

4 Опасные зоны должны быть четко обозначены. Если рабочие места находятся в опасных зонах, в которых ввиду характера работы существует риск для работника или падающих предметов, то такие места должны оснащаться по возможности устройствами, преграждающими доступ в эти зоны посторонним. По территории организации пешеходы и технологические транспортные средства должны перемещаться в безопасных условиях.

5 Работники должны иметь средства индивидуальной защиты для проведения работы в опасных производственных объектах (участках), в том числе на высоте, подземных условиях, открытых камерах, на шельфах морей и внутренних водоемах.

6 В течение рабочего времени температура, естественное и искусственное освещение, а также вентиляция в помещении, где располагаются рабочие места, должны соответствовать безопасным условиям труда.

7 Работники допускаются на работу с вредными условиями труда (запыленность, загазованность и другие факторы) после обеспечения работодателем безопасных условий труда.

4.1 Анализ вредных и опасных факторов на рабочем месте

Тепловой пункт находится в подвале пятиэтажного жилого дома возведенного в 1965 году. На рисунке 4.1 представлен план помещения теплового пункта.

Габаритные размеры помещения: ширина - 4 м, длина - 7 м, высота - 2,5 м. Площадь - 28 м². Объем - 70 м³.

В помещении стены светло-серого цвета, покрашены водоэмульсионной краской, пол покрыт бетоном.

В помещении теплового пункта имеется основное оборудование - блочный тепловой пункт, который производит постоянный шум. Величина шума достигает до 45дБ (допустимый уровень шума по нормам равен 30 дБ [12]). Источниками шума являются отдельные агрегаты блочного теплового пункта, такие как запорно-регулирующая арматура, трубопроводы, циркуляционные насосы систем отопления и горячего водоснабжения. Шум негативно воздействует на организм человека, снижая самочувствие и производительность труда человека.

К следующему вредному фактору относится недостаточная освещенность рабочего места. Так как помещение теплового пункта находится в цокольном этаже, в нем не имеется естественное освещение. Освещение производится только за счет искусственных источников светового излучения, т.е. двумя лампами накаливания по 100 Вт, которые не дают достаточного количества света. Освещенность помещения достигает 200 лк (по СНиП-23-05-95 для зрительной работы IV разряда освещенность должна быть не менее 300 лк [13]). Недостаточность освещения приводит к снижению зрения, к снижению производительности труда, утомлению, боли в голове и головокружениям и в дальнейшим к полной потери зрения.

Тепловой пункт оборудован аппаратурой учета теплоносителя, электронным регулятором теплопотребления и термосопротивлениями установленные на трубопроводах, которые являются источниками электромагнитного излучения. Электромагнитное излучение отрицательно влияет на организм человека, появляется головная боль, головокружения, плохое самочувствие человека и приводит к сердечно - сосудистым заболеваниям, далее приводит к потере трудоспособности.

Циркуляционные насосы, электронные регуляторы, силовые электрические цепи двигателей циркуляционных насосов и редукторных электроприводов соединяющие их с внешней электрической сетью напряжением 220 В и частотой 50 Гц могут быть опасной угрозой для жизни человека, так как есть риск поражения электрическим током. Также изношенные силовые цепи и электропроводка могут привести к коротким замыканиям и быть причиной пожара.

Поскольку пол помещения теплового пункта покрыт бетоном, он может накапливать пыль, что при уборке помещения может распространиться в воздухе. Пыль может содержать в своем составе различные болезнетворные бактерии и дисперсные частицы, что может привести к профессиональным заболеваниям, общим названием пневмокониоз.

К опасному фактору в помещении теплового пункта относится очень высокая температура поверхности трубопроводов и составных частей блочного теплового пункта (теплообменник, трубы, регулирующая арматура) в порядке 95 - 100 С. При случайном соприкосновении части тела человека с горячей поверхностью, можно получить серьезный ожог, что может привести к потере трудоспособности человека.

4.2 Мероприятия по снижению вредных и опасных факторов на рабочем месте

Мероприятия по снижению вредных и опасных факторов при работе на тепловом пункте включают следующие пункты:

- снижение шума до допустимого уровня;

- организация достаточного освещения рабочего места;

- снижение вредного воздействия электромагнитного излучения на организм человека;

- обеспечение безопасности при работе с электрическими оборудованиями теплового пункта;

- мероприятия по защите от пыли;

- защита от ожога при работе с оборудованием блочного теплового пункта.

Защита от шумов циркуляционных насосов блочного теплового пункта осуществляется с помощью обшивки стен материалами со свойствами шумоизоляции, такими как пористые полимерные материалы, разрешенные к применению органами санитарно-эпидемиологического контроля. Шумы, возникающие в трубопроводе систем отопления и горячего водоснабжения можно снизить применением кожухов со свойством шумоизоляции. Необходимо своевременно смазывать подшипники и валы двигателей циркуляционных насосов, чтобы снизить грубое трение и соответственно снизит шум.

Организация достаточного освещения в тепловом пункте можно достичь за счет замены ламп накаливания на люминесцентные лампы, которые по сравнению с лампами накаливания имеют существенные преимущества:

- по спектральному составу света они близки к дневному, естественному освещению;

- обладают более высоким КПД (в 1.5-2 раза выше, чем КПД ламп накаливания);

- обладают повышенной светоотдачей (в 3-4 раза выше, чем у ламп накаливания);

- более длительный срок службы.

Тепловые пункты должны оборудоваться аварийным освещением [4].

Снижение вредного воздействия электромагнитного излучения на организм человека излучаюшими оборудованием узла учета и электронным регулятором осуществляется за счет экранирования. Защитные экраны (они должны быть заземлены) применяют в виде камер или шкафов, в которые помещают аппаратуру узла учета и электронный регулятор теплопотребления. Защитные экраны выполняются из металлических листов, сетки, ткани с микропроводом и др. В случае высокой интенсивности ЭМИ узла учета и электронного регулятора соответствующие установки следует размещать в отдельных помещениях, имеющих непосредственный выход в коридор или наружу. Необходимо четыре раза по 20 минут в течении рабочего дня выводит рабочих на улицу, что также снизит воздействие ЭМИ на организм человека.

Для обеспечения безопасности при работе с электротехническими оборудованиями теплового пункта необходимо заземлить все узлы блочного теплового пункта, подключенные к внешней электрической сети. Периодически проверять изоляцию проводников всех силовых цепей соединяющие узлы управления насосов и исполнительных механизмов блочного теплового пункта. Для исключения случайного соприкосновения части тела с проводами, необходимо аккуратно собрать всю электропроводку в единую шину и оградить их электроизоляционным материалом. Рекомендуется повесить стенды с содержанием правил работы с ЭТ оборудованиями и правила электробезопасности, в том числе с электронным регулятором и электроприводами. Рекомендуется выдать слесарю по ремонту электрооборудования теплового пункта средства индивидуальной защиты (резиновые перчатки, резиновые сапоги со свойством электроизоляции).

Для защиты рабочего персонала теплового пункта от пыли необходимо покрыть пол керамическим покрытием (кафелем), что облегчить уборку помещения теплового пункта и исключит возможность накапливания пыли. Следует каждый день выполнять влажную уборку помещения теплового пункта, уделяя особое внимание на поверхность пола и рабочим поверхностям оборудовании блочного теплового пункта. Следует своевременно чистить поверхности составляющих установок блочного теплового пункта, скапливающие пыль.

Чтобы снизить риск получения ожога рабочего персонала технологическими оборудованиями блочного теплового пункта с горячей поверхностью, необходимо установить ограждающие столбы и металлические ограждения по всему периметру блочного теплового пункта. Рекомендуется повесить на ограждения таблички с надписью «Осторожно, высокая температура»

4.3 Расчетная часть

Расчет освещенности рабочего места сводится к выбору системы освещения, определению необходимого числа светильников, их типа и размещения. Процесс работы слесаря КИПиА в таких условиях, когда естественное освещение недостаточно. Исходя из этого, следует произвести расчет параметров искусственного освещения.

Искусственное освещение в тепловом пункте выполняется посредством ламп накаливания. Рекомендуется заменить источник освещение на люминесцентные лампы, которые по сравнению с лампами накаливания имеют существенные преимущества:

- по спектральному составу света они близки к дневному, естественному освещению;

- обладают более высоким КПД (в 1.5-2 раза выше, чем КПД ламп накаливания);

- обладают повышенной светоотдачей (в 3-4 раза выше, чем у ламп накаливания);

- более длительный срок службы.

Метод светового потока позволяет обеспечить среднюю освещенность поверхности с учетом всех падающих на нее прямых и отраженных потоков света. В соответствии с этими особенностями метод применяют для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей.

Расчет освещения производится для комнаты площадью 28 м². Размеры помещения составляют : длина А=7 м, ширина В=4 м, высота h =2,5 м. В помещении работают 3 сотрудников, т.е. на каждого приходится по 9,3 м², что соответствует санитарным нормам (не менее 6 кв.м).

Источник света в помещении - люминесцентные лампы, высота подвеса светильников h = 2,4 м, расстояние между светильниками L = 1 м. Окраска стен светлая, поэтому ориентировочно можно принять коэффициент отражения стен и потолка соответственно Р_с=30%, Р_п=50%, Р_р=10%. Число светильников N = 4.

Определим световой поток, падающий на поверхность, по формуле:

(4.1)

где Е_Н - нормируемая минимальная освещенность, лк (определяется по таблице). Работу оператора, в соответствии с этой таблицей, можно отнести к IV разряду зрительной работы, следовательно, минимальная освещенность будет Е = 300 Лк при газоразрядных лампах;

k_з- коэффициент запаса, учитывающий уменьшение светового потока лампы в результате загрязнения светильников в процессе эксплуатации (его значение определяется по таблице коэффициентов запаса для различных помещений и в нашем случае k = 1,3);

S - площадь освещаемого помещения ( в нашем случае s = 28 м² );

z - отношение средней освещенности к минимальной (обычно принимается равным 1,2-1,5 , пусть z = 1,2);

n - коэффициент использования, (выражается отношением светового потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп и исчисляется в долях единицы; зависит от характеристик светильника, размеров помещения, окраски стен и потолка, характеризуемых коэффициентами отражения от стен (Р_с) и потолка (Р_п)). Значение n определим по таблице коэффициентов использования различных светильников. Для этого вычислим индекс помещения по формуле:

i = AB/[h(A+B)], (4.2)

где А - длина помещения теплового пункта, м;

В - ширина помещения теплового пункта, м;

h - высота помещения теплового пункта, м.

подставив значения, получим i =1,018.

Зная индекс помещения i, Р_с, Р_р и Р_п, по таблице находим n = 0,33. Подставим все значения в формулу для определения светового потока Ф:

Для обеспечения световым потоком помещение теплового пункта равным 9927,3 Лм, необходимо выбрать четыре люминесцентные лампы мощностью 80 Вт. При выборе осветительных приборов используем светильники типа ОД. Выбранные светильники с лампами рекомендуется установить на потолке помещения теплового пункта в два ряда, по два светильника в каждом ряду, поскольку такое освещение гарантирует равномерное и достаточное освещение для зрительной работы IV разряда.

4.4 Пожарная безопасность

Причинами пожара и возгораний в помещении теплового пункта являются:

- неправильное устройство и неисправность или нарушение режима работы аппаратуры узла учета, электронного регулятора теплопотребления;

- неисправность и перегрузка технологического оборудования блочного теплового пункта (двигатели циркуляционных насосов контуров отопления и ГВС, редукторные электроприводы);

- перегрузка электрических сетей, износ изоляции электропроводки и короткое замыкание;

- неправильное заземление электрооборудовании;

- несоблюдение рабочим персоналом правил пожарной безопасности;

- неосторожное обращение с огнем (курение в неположенных местах, небрежное и неосторожное проведение газо- сварочных работ на тепловом пункте).

Горючими элементами могут быть:

- перегородки, двери;

- составляющие части блочного теплового пункта, такие как

ластиковые корпуса редукторных электроприводов, резиновые прокладки между фланцевыми соединениями;

- панель электронного регулятора теплопотребления;

- изоляция электропроводки;

- шумоизоляционные пластиковые, полимерные материалы теплового

пункта;

- скопившийся мусор.

Для ликвидации пожара возникшего в помещении теплового пункта в начальной стадии применяются первичные средства пожаротушения: сухой песок, асбестовые одеяла, кошмы, внутренние пожарные водопроводы, огнетушители ручные и передвижные.

Большое значение для защиты от пожаров является правильный выбор огнетушащего вещества. Поскольку аппаратура узла учета, электронный регулятор теплопотребления и редукторные электроприводы являются дорогостоящими, в случае пожара применение воды и пены в качестве огнегасящего средства должно быть совсем исключено. В этом случае используются порошковые огнетушители типа ОП-2, ОП-10, ОПС-10.

Необходимо оснастить помещение теплового пункта автоматизированной системой оповещения пожара и установить централизованную систему сигнализации, которая при возникновении пожара сигнализируется на пульте диспетчера пожарной службы.

Для этой цели рекомендуется оборудовать помещение датчиками дыма и термодатчиками.

Аудитория имеет площадь 28 м². Так как аудитория занимает площадь менее 200 м², то в помещении предусматривается один эвакуационный выход. Проходы в помещении, коридоры и рабочие места не следует загромождать различными предметами.

При возникновении пожара в помещении теплового пункта необходимо производить эвакуацию людей согласно плану, изображенного на рисунке 4.2.

Стрелками показано предполагаемое направление движения людей при экстренной эвакуации.

5. Промышленная экология

В разделе промышленной экологии рассмотрены вопросы негативного влияния оборудования, применяемого для автоматизации систем отопления и горячего водоснабжения. В основе автоматизации системы отопления с зависимым присоединением к тепловым сетям лежит электронный регулятор «ECL Comfort-300», термоэлектрические сопротивления и другие электронно-измерительные приборы, а также в качестве исполнительного механизма в системе регулирования отпуском теплоты применяется редукторные электропривода. Целью настоящего раздела является описания вредного влияния ЭМИ и ЭМП, излучаемые от вышеперечисленных оборудований на организм человека и на окружающую среду, а также определение мер по защите от вредного влияния ЭМИ И ЭМП на здоровье человека и на окружающую среду.

В процессе жизнедеятельности человек постоянно находится в зоне действия электромагнитного (ЭМ) поля Земли. Такое поле, называемое фоном, считается нормальным и не наносит здоровью людей никакого вреда.

Электромагнитное поле (ЭМП) - физическое поле движущихся электрических зарядов, в котором осуществляется взаимодействие между ними. Частные проявления ЭМП - электрическое и магнитное поля. Поскольку изменяющиеся электрическое и магнитное поля порождают в соседних точках пространства соответственно магнитное и электрическое поля, эти оба связанных между собой поля распространяются в виде единого ЭМП [14].

Экспериментальные данные свидетельствуют о высокой биологической активности ЭМП во всех частотных диапазонах. При относительно высоких уровнях облучающего ЭМП современная теория признает тепловой механизм воздействия. При относительно низком уровне ЭМП (к примеру, для радиочастот выше 300 МГц это менее 1 мВт/см2) принято говорить о нетепловом или информационном характере воздействия на организм. Многочисленные исследования в области биологического действия ЭМП позволят определить наиболее чувствительные системы организма человека: нервная, иммунная, эндокринная и половая. Эти системы организма являются критическими. Реакции этих систем должны обязательно учитываться при оценке риска воздействия ЭМП на население.

Люди длительное время подвергающиеся электромагнитному излучению в большей степени подвергаются психологическим стрессам, функциональным нарушениям центральной нервной системы, болезням сердечно-сосудистой системы. По результатам исследований можно сделать выводы и о вероятности гормональных сдвигов и нарушений иммунного статуса человека.

Электронный регулятор при выполнении своих функций излучает на окружающую среду электромагнитное излучение. Продолжительная работа с электронным регулятором влечет за собой появление головных болей, болезненные ощущения в области мышц лица и шеи, ноющие боли в позвоночнике, резь в глазах, слезоточивость, нарушение четкого видения, боли при движении рук. Электронный регулятор и встроенный дисплей является источником:

- электромагнитного поля;

- электростатического поля;

- слабых электромагнитных излучений в низкочастотном и высокочастотном диапазонах (2 Гц - 400 кГц);

- рентгеновского излучения;

- ультрафиолетового излучения;

- инфракрасного излучения;

- излучения видимого диапазона.

В результате исследований о влиянии электронной техники на организм человека были накоплены данные о неблагоприятном действии магнитных и электромагнитных полей на организм человека и окружающую среду. Работами ученых было установлено, что, во-первых, нервная система человека, особенно высшая нервная деятельность, чувствительна к ЭМП, и, во-вторых, что ЭМП обладает так называемым информационным действием при воздействии на человека в интенсивностях ниже пороговой величины теплового эффекта.

Поглощаемая тканями энергия электромагнитного поля превращается в теплоту. Если механизм терморегуляции не способен рассеять избыточное тепло, то возможно повышение температуры тела. Органы и ткани человека, обладающие слабо выраженной терморегуляцией, более чувствительны к облучению (мозг, глаза, почки, кишечник, семенники). Перегревание отдельных органов ведет к их заболеваниям.

Влияние электромагнитных волн заключается не только в их тепловом воздействии. Микропроцессы под действием полей заключаются в поляризации макромолекул тканей и ориентации их параллельно электрическим силовым линиям, что может приводить к изменению их свойств.

Отрицательное воздействие электромагнитных полей вызывает обратимые, а также необратимые изменения в организме: торможение рефлексов, понижение кровяного давления, замедление сокращений сердца, изменение состава крови в сторону увеличения числа лейкоцитов и уменьшения числа эритроцитов, помутнение хрусталика глаза.

Степень безопасности пользователя цифровой техникой регулируется множеством различных международных стандартов, которые год от года становятся все строже и строже [15].

Функциональные нарушения, вызванные биологическим действием электромагнитных полей, способны в организме кумулироваться (накапливаться), но являются обратимыми, если исключить воздействие излучения и улучшить условия труда.

В ходе автоматизации системы отопления использовались различные электротехнические устройства (такие как термоэлектрические сопротивления, электрические насосы, электронные расходомеры, электронные исполнительные механизмы и т.д.), что обусловило интенсивное «электромагнитное загрязнение» среды обитания человека.

Оборудование подключается к электрической сети промышленной частоты 50 Гц и напряжением ~220 В. Как известно, электротехническое оборудование является источниками электромагнитного поля, влияющего на окружающую среду, и может отрицательно воздействовать на здоровье рабочего персонала и других близ расположенных людей. В связи с этим рассмотрим вопросы влияния электромагнитных полей на человека, а также методов защиты от вредного воздействия их на здоровье.

Электромагнитные поля характеризуются длиной волны л. Источник, генерирующий излучение, т. е. создающий электромагнитные колебания, характеризуется частотой f. По характеру взаимодействия с веществом ЭМВ подразделяют на ионизирующие (рентгеновское и гамма-излучение) и неионизирующее (волны меньших частот). Значения диапазона волн и частот электромагнитного спектра приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Электромагнитный спектр

Электромагнитные волны	Диапазон длин волн, см.	Диапазон частот, Гц
Радиоволны	л > 10 - 2	f < 3 • 10 12
Инфракрасное излучение	л ? 5•10 - 2 - 7,4•10 - 5	f ? 6•10 11 - 4•10 14
Видимый свет	л ? 7,4•10 - 5 - 4•10 - 5	f ? 4•10 14 - 7,5•10 14
Ультрафиолетовое излучение	л ? 4•10 - 5 - 10 - 7	f ? 7,5•10 14 - 3•10 17
Рентгеновское излучение	л ? 2•10 - 5 - 6•10 - 12	f ? 1,5•10 15 - 5•10 21
Гамма-излучение	л < 2•10 - 8	f > 1,5 • 10 18

Степень и характер воздействия ЭМИ на организм определяются плотностью потока энергии, частотой излучения, продолжительностью воздействия, режимом облучения (непрерывный, прерывистый, импульсный), размером облучаемой поверхности, индивидуальными особенностями организма, а также наличием сопутствующих факторов (повышенная температура воздуха, наличие рентгеновского излучения и др.). Наиболее биологически активен диапазон СВЧ, менее активен УВЧ и затем диапазон ВЧ. При этом уровень опасности резко возрастает при воздействии ЭМП на организм, ослабленный в результате ранее перенесенной болезни или находящийся в болезненном состоянии.

Характер воздействия ЭМП на человека определяется дозовыми критериями. К ним относится удельная поглощенная мощность (УПМ) - поглощенная единицей массы организма человека часть энергии ЭМП (единицы измерения Вт/кг или мВт/кг).

Эффекты от воздействия электромагнитного излучения могут проявляться в различной форме: от незначительных функциональных сдвигов до нарушений, свидетельствующих о развитии явной патологии. Следствием поглощения биологической тканью энергии ЭМП является тепловой эффект. Как известно, избыточная теплота, выделяющаяся в организме человека, отводится путем увеличения нагрузки на систему терморегуляции тела человека. Однако, начиная с определенного предела, организм не справляется с отводом теплоты от отдельных органов, и температура последних повышается, достигая подчас опасных значений.

При длительном постоянном воздействии ЭМП радиочастотного (РЧ) диапазона на организм человека происходят нарушения сердечно-сосудистой, дыхательной и нервной систем, что проявляется в постоянных головных болях, повышении утомляемости, слабости, нарушении сна, повышенной раздражительности, ухудшении памяти, дрожании и рук, и век, потливости, непостоянстве температуры тела и др. [15].

Воздействие ЭМП на иммунную систему сопровождается нарушением белкового обмена, изменением состава крови, в организме могут появиться антитела, способствующие разрушению собственных тканей.

ЭМП может нанести удар и по эндокринной системе, как следствие активируется процесс свертывания крови, организм теряет устойчивость к действию высоких температур, развивается гипоксия и т.д.

Получены подтверждения относительно вредного влияния ЭМП на репродуктивную (воспроизводительную) функцию человека. При этом установлено, что эмбрион намного чувствительнее организма матери к действию ЭМП. Беременная женщина должна знать о том, что ЭМП даже низкой интенсивности оказывает отрицательное воздействие на ее организм, оно может вызвать преждевременные роды, а также патологию у ребенка. Сказанное относится, прежде всего, к тем женщинам, которые работают на ЭВМ с нарушением норм безопасности.

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

Все цены на технологические оборудования теплового пункта взяты из прайс-листа фирмы «Данфосс» на 1 апреля 2009 года. Следовательно, материальные затраты (МЗ) составляют 1193794 тенге.

Расчет заработной платы оператора КИПиА и социального налога.

С целью разработки схемы теплового пункта, подборки оборудования руководством теплоснабжающей организации был заключен двусторонний договор, в котором оговорены обязательства сторон. Предприятие, согласно договора, обязуется единовременно выплатить 320000 тенге по факту получения всей необходимой документации, включая схемы, обеспечения и предписания по условиям безопасной эксплуатации и охраны труда, а также экологической безопасности. Так как из обоснования периода следует, что проект разрабатывается четыре месяца, следовательно, заработная плата (ЗП) в месяц составит 80000 тенге.

Сумма социального налога рассчитывается по формуле:

Н_с = (З_об - ПН) х 0,11, тенге, (6.2)

где Н_с - сумма социального налога, тенге;

З_об - заработная плата, тенге;

ПН - пенсионные отчисления, тенге.

Исходя из формулы (6.2) рассчитаем сумму социального налога:

Н_с = (320000 - (320000 х 0,1)) х0,11 = 31680 тенге.

Работодатель помимо 320000 тенге должен выплатить 31680 тенге социального налога за произведенную работу.

Расчёт затрат на электроэнергию.

Стоимость электроэнергии, потребляемой за год, определяется по формуле:

З_элэвм = Р_эвм х Т_по х С_эл х А, тенге, (6.3)

где Р_эвм - суммарная мощность ПЭВМ, кВт;

Т_по - количество затраченного времени на проектирование теплового пункта, сек;

С_эл - стоимость 1кВтч электроэнергии, тенге;

А - коэффициент интенсивного использования мощности машины.