Обеспечение надежности работы инженерных систем здания в процессе эксплуатации

Надежная работа инженерных систем определяет уро­вень комфорта и безопасности среды обитания и, соответст­венно, является необходимым условием функционирования современного здания.

Под понятием инженерной системы здания будет пони­маться не только собственно внутридомовая система, но также комплекс устройств, расположенных на прилегающей к зданию территории и участвующих в формировании об­щего уровня надежности всей комплексной системы.

Так, например, система отопления в таком широком представлении включает наряду с внутридомовой системой трубопроводов, отопительных приборов и оборудованием теплового ввода, также и внутриквартальные распредели­тельные магистрали, соответствующее оборудование цен­трального теплового пункта (отопительный теплообменник, регуляторы расхода, циркуляционные и подпитывающие насосы, запорную и регулирующую арматуру и т.д.).

Аналогично широко следует рассматривать и другие ин­женерные системы здания - холодного и горячего водо­снабжения, канализации, электроснабжения, газоснабжения, механической вентиляции и кондиционирования воздуха, радиосеть, телефон, систему диспетчеризации, систему про­тивопожарной вентиляционной дымозащиты и другие сис­темы.

Говоря о надежности инженерных систем, следует учи­тывать их общие особенности, заключающиеся в следую­щем:

1) технологическая структура системы такова, что при отказе любого из ее элементов возникает отказ всей сис­темы или ее части;

2) последствия отказа проявляются постепенно или мгновенно, но в любом случае в распоряжении эксплуата­ционной службы имеется определенный резерв времени (лимитируемый) на восстановление работоспособности от­казавшего элемента системы путем его ремонта, замены на запасной или ввода в действие резерва – ΔZ _л.

Этот лимит времени определяется [3]:

• либо объективными факторами (теплотехническими характеристиками здания, климатическими условиями, тех­ническими характеристиками оборудования и т.д.), что, на­пример, имеет место в случае отказа систем отопления, го­рячего водоснабжения, вентиляции или кондиционирования воздуха;

• либо субъективными факторами, т.е. допустимым уровнем дискомфорта у потребителей по глубине и про­должительности, что характерно для таких систем, как сис­темы газоснабжения и бытового электроснабжения, теле- и радиосети и т.д.

3) минимальная продолжительность нахождения отка­завшего i-ro элемента в неработоспособном состоянии оп­ределяется временем восстановления его работоспособно­сти:

где,

ΔZ_{p ( i )} - затраты времени на отключение элемента, его ре­монт или замену и пуск в работу (в случае наличия резерва затраты на ремонт или замену отсутствуют, а величина ΔZ_p(i) имеет минимальное значение, особенно при автомати­ческом вводе резерва);

ΔZ _{о( i )} - промежуток времени от момента отказа элемента до начала ремонтно-восстановительных работ.

Обе составляющие времени восстановления элемента яв­ляются случайными величинами, и при анализе надежности системы будем учитывать их математические ожидания.

Время восстановления зависит, прежде всего, от способа восстановления работоспособности и наличия резерва, а также ремонтопригодности элементов системы, квалифика­ции ремонтного персонала, оснащенности эксплуатацион­ных служб техническими средствами диагностики и других факторов. При этом время восстановления любого элемента должно быть не больше временного лимита неработоспо­собности всей системы:

В ряде случаев может оказаться, что время восстановле­ния превышает допустимый временной лимит неработоспо­собности системы. Тогда следует рассмотреть организаци­онные и технические мероприятия, уменьшающие продол­жительности слагаемых времени восстановления. В органи­зационном плане возможно изменение технологии восста­новления элемента (например, предусматривать замену элемента на запасной вместо его ремонта на месте) или по­вышение оперативности эксплуатационной службы (сокра­щение времени нахождения заявки в очереди).

К техническим мероприятиям, повышающим надежность системы, относятся резервирование элементов или частей системы, зонирование системы, а также локализация потен­циальных отказов посредством устройства отключающих элементов. В качестве примера мероприятий по повышению надежности системы теплоснабжения предлагается не­сколько вариантов резервирования элементов системы ото­пления.

Однако резервирование не всех элементов технически возможно, в этом случае приходится искать пути увеличе­ния ΔZ _л, например, за счет изменения теплотехнических строительных характеристик (в случае эксплуатации систем отопления или кондиционирования воздуха) или использо­вания баков-накопителей или баков-аккумуляторов (в слу­чае с системами водоснабжения) и т.д.

Если эффект от предлагаемых мероприятий оказывается недостаточным, то повышается надежность работы всей системы, определяемая частотой возникновения отказов I _от (z), до уровня, регламентированного социальными, сани­тарно-гигиеническими и экологическими требованиями к среде обитания I ^пред _от (Z). Это достигается сокращением межремонтного периода (вначале для элементов с наиболь­шей частотой отказов, а затем для остальных элементов) увеличивается общая надежность всей системы до тех пор, пока не будет получен желаемый результат:

I _от (z) ≤ I ^пред _от (Z)                                                        

Целью настоящего раздела курсовогопроекта является выполнение неравенства с учетом лимитированного времени на восстановление работоспо­собности ее элементов и экономической це­лесообразности принимаемых решений. Эта задача решает­ся применительно к системе теплоснабжения представи­тельного здания микрорайона.