ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.12.2023
Просмотров: 133
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
Автоматизированная система управления
микроклиматом жилых помещений
Содерж
1.1. Микроклимат помещений и его параметры 5
1.2. Способы контроля микроклимата жилых помещений 9
1.3. Нормы и параметры микроклимата жилых помещений 13
Глава 2. Автоматизация управления микроклиматом в доме 18
2.1. Назначение систем управления микроклиматом 18
2.2. Методика индивидуального управления микроклиматом 20
2.3. Автоматизация управления вентиляцией и кондиционированием 22
2.4. Методика управления температурой с помощью термостата 24
2.5. Управления температурой с помощью программатора 26
2.6. Методика регулирования параметров системы отопления 27
2.7. Системы погодозависимой автоматики 29
2.8. Методика отопления с помощью теплого пола 31
2.9. Автоматизированная система «Умный дом» 33
Глава 3. Проектирование прототипа системы управления микроклиматом жилых помещений 40
3.1. Функциональные модели компонентов прототипа системы управления микроклиматом жилых помещений 40
3.2. Общий алгоритм функционирования системы 43
3.3. Система автоматизации и управления зданиями HDL 47
3.4. Программная реализация системы управления микроклиматом 50
Заключение 55
Список использованных источников 57
Приложения 58
Приложение 1 59
Приложение 2 60
Приложение 3 61
Приложение 4 62
Приложение 5 63
Среда обитания людей в квартире или доме носит название микроклимата. С научной точки зрения микроклимат – это комплекс физических факторов внутренней среды помещений, оказывающий влияние на тепловой обмен организма и здоровье человека. К микроклиматическим показателям относятся температура, влажность и скорость движения воздуха, температура поверхностей ограждающих конструкций, предметов, оборудования, а также некоторые их производные: градиент температуры воздуха по вертикали и горизонтали помещения, интенсивность теплового излучения от внутренних поверхностей. Если все эти параметры находятся в норме, то человек не чувствует ни жары, ни холода, ни духоты, т.е. у него не возникает ощущений дискомфорта. Комфортные микроклиматические условия – это сочетание значений показателей микроклимата, которые при длительном воздействии на человека обеспечивают нормальное тепловое состояние организма при минимальном напряжении механизмов терморегуляции и ощущение комфорта не менее чем у 80% людей, находящихся в помещении. Именно нарушения микроклимата являются самыми частыми среди всех нарушений санитарно-гигиенических норм.
Микроклимат жилых помещений формируется в результате воздействия внешней среды, особенностей постройки здания и систем отопления, вентиляции и кондиционирования. Особенно сильно воздействуют на человека тепловые условия и состав воздуха в помещении. В воздухе, вдыхаемом человеком, может быть превышена концентрация пыли, паров, вредных газов, углекислоты.
В многоэтажных домах наблюдается сильный перепад давления воздуха снаружи здания и внутри. В итоге возникает сильное бактериологическое и газовое загрязнение на верхних этажах и опасность переохлаждения на нижних этажах, сопряженное с повышением опасности радонового загрязнения. Большие площади окон многоэтажных домов вызывают радиационный дискомфорт зимой и чрезмерную освещенность летом.
Особенности микроклимата каждой конкретной квартиры или дома формируются под влиянием потоков воздуха, влаги и тепла. Воздух в помещении постоянно находится в движении. С улицы в помещение попадает, как правило, охлаждающий воздух, а из соседних квартир и лестничной клетки – воздух, загрязненный газовыми примесями. Таким образом, в воздухе помещения могут постоянно находиться различные химические соединения, отравляя здоровье человека. Внутри комнат воздух распределяется неравномерно, и могут образоваться зоны с повышенным содержанием вредных примесей.
Эти и другие факторы, действующие на человека в жилом помещении, показывают важность управления микроклиматом, в связи с чем тема работы является актуальной.
Основными задачами выпускной квалификационной работы являются:
-
анализ технологии и процессов управления температурным режимом жилого помещения; -
построение функциональных моделей компонентов системы управления микроклиматом и общего алгоритма функционирования системы; -
разработка программного интерфейса прототипа компьютерной системы управления микроклиматом.
Реализация этих задач позволит построить базовый фундамент для полноценной системы управления микроклиматом.
Глава 1. Контроль показателей микроклимата в жилых помещениях
1.1. Микроклимат помещений и его параметры
Под микроклиматом понимается состояние наземно-воздушной среды обитания в некотором ограниченном пространстве, обусловленное как объективными природными
, так и субъективными факторами. К объективным природным факторам относятся географические, геофизические и климатологические особенности некоторой местности, ее макро- и микрорельеф, состояние литосферных плит. Субъективными факторами являются такие, как результаты хозяйственной деятельности людей, применение изменяющих климатическую картину систем управления кондиционированием, теплосберегающих архитектурно-строительных конструкций и материалов.
В более узком смысле говорят о микроклимате помещений, в которых живут или работают люди, а также размещаются, хранятся или функционируют некоторые ценные предметы, приборы, конструкции или механизмы. Нынешний уровень развития технического прогресса позволяет практически полностью контролировать параметры микроклимата в жилых помещениях и общественных зданиях. Согласно [1] допустимыми параметрами микроклимата считаются сочетания значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать общее и локальное ощущение дискомфорта, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности при усиленном напряжении механизмов терморегуляции и не вызывают повреждений или ухудшения состояния здоровья.
К параметрам, характеризующим микроклимат в жилых и общественных помещениях, относятся:
-
температура воздуха; -
скорость движения воздуха; -
относительная влажность воздуха; -
результирующая температура помещения; -
локальная асимметрия результирующей температуры.
В табл. 1.1 приводятся оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в обслуживаемой зоне помещений жилых зданий.
Табл. 1.1. Нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в обслуживаемой зоне помещений жилых зданий.
| | | | | | | | | | |
| Период года | Тип помещения | Температура воздуха, °С | Результирующая температура, °С | Относительная влажность, % | Скорость движения воздуха, м/с | ||||
| опти- маль- ная | допус- тимая | опти- маль- ная | допус- тимая | опти- мальная | допус- тимая не более | опти- мальная не более | допус- тимая не более | ||
| Холодный | Жилая комната | 20-22 | 18-24 | 19-20 | 17-23 | 45-30 | 60 | 0,15 | 0,2 |
| | Жилая комната в районах с температурой наиболее холодной пятидневки (обеспеченностью 0,92) –31 °С и ниже | 21-23 | 20-24 | 20-22 | 19-23 | 45-30 | 60 | 0,15 | 0,2 |
| | Кухня | 19-21 | 18-26 | 18-20 | 17-25 | Не норми- руется | Не норми- руется | 0,15 | 0,2 |
| | Туалет | 19-21 | 18-26 | 18-20 | 17-25 | Не норми- руется | Не норми- руется | 0,15 | 0,2 |
| | Ванная, совмещенный санузел | 24-26 | 18-26 | 23-27 | 17-26 | Не норми- руется | Не норми- руется | 0,15 | 0,2 |
| | Помещения для отдыха и учебных занятий | 20-22 | 18-24 | 19-21 | 17-23 | 45-30 | 60 | 0,15 | 0,2 |
| | Межквартирный коридор | 18-20 | 16-22 | 17-19 | 15-21 | 45-30 | 60 | Не норми- руется | Не норми- руется |
| | Вестибюль, лестничная клетка | 16-18 | 14-20 | 15-17 | 13-19 | Не норми- руется | Не норми- руется | Не норми- руется | Не норми- руется |
| | Кладовые | 16-18 | 12-22 | 15-17 | 11-21 | Не норми- руется | Не норми- руется | Не норми- руется | Не норми- руется |
| Теплый | Жилая комната | 22-25 | 20-28 | 22-24 | 18-27 | 60-30 | 65 | 0,2 | 0,3 |
Необходимый уровень качества воздуха в помещениях жилых и общественных зданий должен достигаться необходимым уровнем вентиляции, т.е. величиной воздухообмена в помещениях. Вентиляция должна обеспечивать допустимые значения содержания углекислого газа в помещении.
Необходимый воздухообмен в помещении может быть определен двумя способами:
-
на основе удельных норм воздухообмена; -
на основе расчета воздухообмена, необходимого для обеспечения допустимых концентраций загрязняющих веществ.
Расходы воздуха систем вентиляции, принимаемые для обеспечения качества воздуха, зависят от количества людей в помещении, их деятельности, технологических процессов, таких как выделения загрязняющих веществ от бытовой и оргтехники, из строительных материалов, мебели и др. На расход воздуха влияют также системы отопления и вентиляции.
Применение второго способа, основанного на балансе вредностей в помещении, позволяет определить воздухообмен с учетом загрязнений наружного воздуха и заданного уровня качества воздуха (комфорта) в помещении. При этом определяющим вредным веществом является углекислый газ (CO2), выдыхаемый людьми. Эквивалентом вредных веществ, выделяемых ограждениями, мебелью, коврами и др., принимается также углекислый газ. Требования к качеству воздуха в помещениях должны удовлетворять показателям, приведенным в табл. 1.2. При этом допустимое содержание углекислого газа в помещениях принимается сверх его содержания в наружном воздухе.
Табл. 1.2. Требования к качеству воздуха в помещениях
| Класс | Качество воздуха в помещении | Допустимое содержание CO2, см3/м3 | |
| | Оптимальное | Допустимое | |
| 1 | Высокое | - | 400 и менее |
| 2 | Среднее | - | 400-600 |
| 3 | - | Допустимое | 600-1000 |
| 4 | - | Низкое | 1000 и более |
В табл. 1.3 приводятся примеры содержания загрязняющих веществ в наружном воздухе.
Табл. 1.3 Содержание загрязнений в наружном воздухе
| Местность | Концентрация в воздухе | |||
| | CO2, см3/м3 | CO, мг/м3 | NO2, кг/м3 | SO2, мкг/м3 |
| Сельская местность | 350 | 1 | 5-35 | 5 |
| Небольшой город | 375 | 1-3 | 15-40 | 5-15 |
| Загрязненный центр большого города | 400 | 2-6 | 30-80 | 10-50 |
Приведенные значения являются среднегодовыми. Они не должны использоваться при проектировании систем контроля, анализа и управления микроклиматом жилых помещений, поскольку максимальные концентрации имеют большие значения. Для более подробной информации необходимо выполнить оценку загрязнений на месте.
В самом начале проектирования жилого или общественного здания в чертеж закладывается полный расчет вентиляции, отопления и кондиционирования будущего сооружения. В ходе эксплуатации жилых зданий вентиляции отводится главная роль в создании комфортных условий жизнедеятельности для его обитателей.
Умеренный климатический пояс России позволяет создавать стабильные системы поддержания микроклимата как в городских домах, так и на объектах загородной недвижимости - в коттеджах, на дачах, в деревянных и каменных строениях. Так, максимальная амплитуда колебаний температуры воздуха в зоне обитания людей составляет от двадцати до двадцати четырех градусов тепла. При этом обязательным условием является наличие общеобменной приточно-вытяжной вентиляции с естественным побуждением.