Контроль параметров микроклимата в метрополитене

Контроль  параметров микроклимата в метрополитене   

Микроклимат в  метрополитене – одна из основных составляющих комфортной и безопасной перевозки пассажиров. Поскольку  метро — уникальный вид транспорта, расположенный глубоко под землей, поддерживать в нем микроклимат – достаточно трудоемкий процесс, требующий

В соответствии с СНиП 32-02-2003 Метрополитены:

Настоящие строительные нормы и правила содержат технические  требования, обязательные на стадиях  инженерных изысканий, проектирования, строительства и приемки в эксплуатацию новых и реконструируемых линий метрополитена.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

• Метрополитены должны обеспечивать безопасную перевозку пассажиров, соответствовать требованиям санитарно-гигиенических норм и безопасных условий труда для эксплуатационного персонала, охраны окружающей среды и противопожарным требованиям;
• на линиях метрополитена следует предусматривать меры по защите помещений станций, а также зданий, расположенных вдоль трассы, от шума и вибрации, возникающих при движении поездов, работе эскалаторов и других установок метрополитена.

2. ВЕНТИЛЯЦИЯ, ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ, ОТОПЛЕНИЕ

• Подземные сооружения следует оборудовать системами тоннельной и местной вентиляции с искусственным побуждением воздуха.

Тоннельную вентиляцию следует предусматривать для пассажирских помещений подземных и наземных закрытых станций, пересадочных коридоров между станциями, перегонных и тупиковых тоннелей, тоннелей соединительных веток, а также наземных закрытых участков линий.

Местную вентиляцию следует предусматривать для  подземных и наземных производственных, бытовых и других помещений.

• Системы вентиляции должны обеспечивать нормируемые воздухообмен и скорость движения воздуха в сооружениях и помещениях.
• Расчетную температуру и теплосодержание наружного воздуха для помещений, в которые приточный воздух подается с поверхности земли, следует принимать согласно СНиП 23–01 с учетом изменения параметров при прохождении его по воздушным каналам.

Для подземных  помещений, в которые приточный  воздух подается из тоннелей, температуру воздуха следует принимать равной расчетному значению в соответствующем участке тоннеля с учетом принятой схемы тоннельной вентиляции.

• При проектировании системы тоннельной вентиляции следует учитывать нормируемые параметры микроклимата и состава воздуха в сооружениях:

- нормируемые  метеорологические условия города;

- гидрогеологические  условия залегания линии;

- наличие термальных  и сернистых вод в окружающих  грунтах;

- выделение радона, метана и иных газов из окружающих  грунтов;

- преобладание  количества приточного воздуха над удаляемым на 15 — 20%;

- обеспечение  не менее чем трехкратного  воздухообмена в час по внутреннему  объему пассажирских и других  помещений, обслуживаемых тоннельной  вентиляцией;

- подачу наружного  воздуха не менее 30 м3/ч, а  в часы пик — не менее 50 м3/ч на одного пассажира;

- годовой тепловой  баланс, обеспечивающий допустимые  параметры температуры и относительной  влажности воздуха при минимальном  росте температуры окружающих  грунтов;

- дымоудаление  при пожаре на станции или  в тоннеле;

- влияние негативных  факторов, возникающих при прогнозируемых  чрезвычайных ситуациях техногенного  и другого характера;

- применение  устройств для снижения шума  и вибрации, возникающих при работе  вентиляционных агрегатов;

- применение  мероприятий по снижению влияния эффекта «дутья», возникающего при движении поездов.

Регуляцию температуры  и влажности воздуха, его химического  состава на всех объектах метрополитена  в основном обеспечивает система  вентиляции.

Рассмотрим действующий  принцип поддержания микроклимата. При отлаженной работе системы вентиляции дополнительного отопления (охлаждения воздуха) не требуется, поскольку принцип работы терморегуляции в метрополитене основан на теплообмене между воздухом на поверхности и внутри станций через слой грунта. Естественная температура грунта и его толщина обеспечивают процесс теплообмена таким образом, что в зимний период на станциях метрополитена поддерживается комфортная температура за счет теплого воздуха летнего периода, а в летний период станции инерционно охлаждаются зимним воздухом.  Поэтому только отдельные участки метрополитена требуют дополнительного обогрева в зимний период времени. Сложнее ситуация обстоит с охлаждением, поскольку в летний период разработанная система вентиляции не всегда обеспечивает необходимую температуру воздуха в связи с постоянно возрастающим пассажиропотоком. Также с этим фактором напрямую связана недостаточная концентрация кислорода в воздухе.

Для предотвращения попадания морозного зимнего  воздуха напрямую с поверхности  на станции станционные шахты работают на вытяжку. Перегонные забирают воздух с поверхности. По мере прохождения холодного воздуха по тоннелю, на станцию он попадает уже нагретый.

Помимо этого, движение воздуха в помещениях является важным фактором, влияющим на тепловое самочувствие человека. В жарком помещении движение воздуха способствует увеличению отдачи теплоты организмом и улучшает его состояние, но оказывает неблагоприятное воздействие при низкой температуре воздуха в холодный период года. Теплоотдача организма человека оказывает также значительное влияние на состояние микроклимата метрополитена.

Минимальная скорость движения воздуха, ощущаемая человеком, составляет 0,2 м/с. В зимнее время  года скорость движения воздуха не должна превышать 0,2 — 0,5 м/с, а летом — 0,2 — 1,0 м/с.

Как видно из изложенного выше, работа системы  вентиляции в метрополитене играет решающую роль при создании и поддержании  микроклимата воздушной среды в  соответствии  с установленными санитарными нормами.

Для контроля скорости и интенсивности циркуляции потока воздуха, создаваемого вентиляцией, используются термоанемометры серии ТТМ-2. Причем для оперативной оценки этих параметров сотрудниками лаборатории микроклимата целесообразно использовать портативные приборы. Они позволяют с высокой точностью определить скорость воздушного потока и протоколируют данные измерений в режиме реального времени. При необходимости, эти данные передаются на компьютер и создается статистика показаний за определенный период времени. 

Для регулирования работы системы вентиляции рекомендуется применение  стационарных приборов серии ТТМ-2, оснащенных коммутационными устройствами (реле). Эти модификации термоанемометров позволяют осуществлять измерение и регулирование скорости потока воздуха от устройств вентиляции одновременно по нескольким каналам. Количество каналов измерения и регулирования может быть любым. На основе стационарных ТТМ-2 создаются многосегментные единые системы контроля скорости движения воздуха на различных участках с выводом всех параметров сети на компьютер диспетчерского пункта. 

Также для измерения скорости потока воздуха, например,  от вентиляционных шахт, рекомендуется использование преобразователей скорости воздушного потока ТТМ-2-04-02 с цифровым и аналоговым выходным сигналом (4…20, 0…5, 0…20 мА).

Достоинства термоанемометров серии ТТМ-2:

<!--[if !supportLists]-->·         широкий диапазон измеряемых скоростей потока воздуха;<!--[endif]-->

<!--[if !supportLists]-->·         автоматический выбор предела измерений;<!--[endif]-->

<!--[if !supportLists]-->·         индикация текущих значений параметров измерений;<!--[endif]-->

<!--[if !supportLists]-->·         возможность протоколирования результатов измерений с последующей передачей их на компьютер по RS-232 (для портативных моделей) и RS-232, RS-485, USB (для стационарных моделей);<!--[endif]-->

<!--[if !supportLists]-->·         дополнительная индикация температуры;<!--[endif]-->

<!--[if !supportLists]-->·         в приборах предусмотрена возможность очистки памяти, что позволяет стереть накопленную информацию из памяти;<!--[endif]-->

<!--[if !supportLists]-->·         наличие функции усреднения показаний;<!--[endif]-->

<!--[if !supportLists]-->·         длительный срок работы без подзарядки аккумуляторов (для портативных приборов);<!--[endif]-->

<!--[if !supportLists]-->·         в стационарных моделях возможность пересчета скорости потока в расход (методом площадь-скорость).<!--[endif]-->

Приборы серии  ТТМ-2 прошли сертификационные испытания  и внесены в:

Госреестр России: № 29006-05

Госреестр Республики Казахстан: № KZ.02.03.02424-2008/29006-05

Госреестр Республики Беларусь: № РБ 03 22 3578 07

Помимо контроля системы вентиляции, в тоннелях, на станциях и в служебных помещениях метрополитена необходимо контролировать температуру и относительную влажность воздуха.

Необходимость учета основных параметров микроклимата может быть объяснена на основании  расчета теплового баланса между  организмом человека и окружающей средой на станциях метрополитена. А как  было определено ранее, в метрополитене  особую роль играет равновесие между параметрами окружающей среды и теплоотдачей организма человека, поскольку эти факторы напрямую зависят друг от друга. Температура и относительная влажность воздуха станций влияют на количество теплоты, выделяемым организмом человека в окружающую среду. Учитывая количество людей, перевозимых метрополитеном в сутки, выделяемое количество теплоты существенно влияет на состояние микроклимата – значительно увеличивается температура и сокращается содержание кислорода в воздухе.

Рассмотрим ситуацию подробнее.

ТЕМПЕРАТУРА

Отдача теплоты  организмом человека в окружающую среду  происходит в результате теплопроводности через одежду Qт, конвекции у тела Qк, излучения на окружающие поверхности Qи, испарения влаги с поверхности  кожи Qисп. Часть теплоты расходуется на нагрев вдыхаемого воздуха Qв.

Нормальное тепловое самочувствие (комфортные условия) обеспечивается при соблюдении теплового баланса:

Q=Qт+Qк+Qи+Qисп+Qв,

поэтому температура  внутренних органов человека остается постоянной (около 36,6° С).

При высокой  температуре воздуха в помещении  кровеносные сосуды кожи расширяются, при этом происходит повышенный приток крови к поверхности тела, и  теплоотдача в окружающую среду  значительно увеличивается. Однако при температурах окружающего воздуха и поверхностей оборудования и помещений 30 — 35° С отдача теплоты конвекцией и излучением в основном прекращается. При более высокой температуре воздуха большая часть теплоты отдается путем испарения с поверхности кожи. В этих условиях организм теряет определенное количество влаги, а вместе с ней и соли, играющие важную роль в жизнедеятельности организма.

При понижении  температуры окружающего воздуха  реакция человеческого организма  иная: кровеносные сосуды кожи сужаются, приток крови к поверхности тела замедляется, и отдача теплоты конвекцией и излучением уменьшается.

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ

Влажность воздуха  также оказывает большое влияние  на терморегуляцию организма. Повышенная влажность (φ>85%) затрудняет терморегуляцию из-за снижения испарения пота, а  слишком низкая влажность (φ<20%) вызывает пересыхание слизистых оболочек дыхательных путей. Оптимальные величины относительной влажности составляют 40 — 60%.

Измерительное оборудование

Для контроля температуры  и относительной влажности воздуха  в метрополитене рекомендуется использование термогигрометров серии ИВТМ-7.

Приборы могут  иметь как портативное, так и  стационарное исполнение.

К достоинствам термогигрометров этой серии относятся:

<!--[if !supportLists]-->·        жидкокристаллическая и светодиодная индикация показаний;<!--[endif]-->

<!--[if !supportLists]-->·        возможность одновременной индикации 2-х измеряемых величин на дисплее;<!--[endif]-->

<!--[if !supportLists]-->·        возможность настройки порогов сигнализации. Пороги – это верхняя или нижняя границы допустимого изменения соответствующей величины (температуры, влажности). При нарушении порогового значения прибор обнаруживает это событие и на индикаторе появляются символы. При соответствующей настройке прибора нарушение порогов сопровождается звуковым сигналом;<!--[endif]-->

<!--[if !supportLists]-->·        реализована автоматическая запись измеренных значений в энергонезависимую память в режиме реального времени. В портативных приборах память рассчитана на 10000 результатов измерений, в стационарных – до 30000 измерений. Настройка записи, просмотр, сохранение данных производится с помощью программного обеспечения;<!--[endif]-->