ТЕРМОСТАТИРОВАННОЕ ПОМЕЩЕНИЕ ДЛЯ РАБОТЫ ВЫСОКОТОЧНОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
TEMPERATURE-CONTROLLED ROOM FOR OPERATION OF HIGH-PRECISION MEASUREMENT EQUIPMENT

Изобретение относится к области обеспечения вибрационных и микроклиматических условий и может найти применение в производственных, испытательных и поверочных лабораториях, где предъявляются высокие требования к точности и равномерности поддержания температуры по помещению и требование исключения влияния вибраций на рабочее оборудование.
Из патентной литературы известно изолированное чистое помещение, содержащее ограждающие конструкции существующего помещения, систему приточной и вытяжной вентиляции с фильтрами тонкой очистки, серую(переходную) зону, перфорированный фальшпол, разборные строительные конструкции, переходный тамбур, чистую зону, перфорированный подвесной потолок, потолочную камеру, запорно-регулирующий воздухораспределитель (патент РФ №2017525 МПК B01L 1/04, опубл. 15.08.1994 г.).
Недостатками известного аналога являются: сложность конструкции; удаленность приточного вентиляционного фильтра тонкой очистки от чистой зоны; отсутствие вытяжной вентиляции, обслуживающей переходный тамбур; большие энергозатраты на эксплуатацию системы приточно-вытяжной вентиляции; отсутствие режима повторного использования воздуха чистых помещений; невозможность поддержания температуры на заданном уровне, а также отсутствие виброразвязки пола от стен и фундамента.
Известны помещения, расположенные в центре здания и имеющие массивные капитальные стены, вокруг которых идут широкие коридоры, образованные вторым рядом капитальных стен, за которыми следуют лабораторные и служебные помещения с наиболее массивными наружными стенами; окна здесь имеют тройные рамы [Описание термостатированных помещений НПО «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева» // Исключение систематических погрешностей. - http://www.metrologis.ru].
Батареи радиаторов водяного отопления расположены вдоль наружных стен. Благодаря такому устройству здания в его центральных помещениях сохраняется постоянная температура, небольшие колебания температуры происходят очень медленно.
Недостатком таких помещений является невозможность поддержания температуры на заданном уровне, а также отсутствие виброразвязки пола от стен и фундамента.
Известны помещения, имеющие облегченные стенки, размещаемые на каркасе, и отделенные от капитальных стен воздушным промежутком, содержащие внутри каркаса кондиционер с усиленной подачей воздуха (прецизионный кондиционер) для поддержания внутри помещения заданного значения температуры и влажности [Медведев А. Каким быть российскому производству электроники? (часть 2) // Компоненты и технологии. 2007, №5, с.157-162 - прототип].
Внутри таких помещений поддерживается только среднее значение температуры, распределение температуры по помещению не контролируется, возникают дополнительные воздушные потоки в помещении, постоянная работа прецизионного кондиционера приводит к увеличению энергозатрат; отсутствует виброразвязка пола от стен и фундамента.
Задача настоящего изобретения - исключение влияния вибраций на размещаемое в помещении рабочее оборудование, устранение неравномерности распределения температуры в помещении с одновременным уменьшением интенсивности внутренних воздушных потоков, снижение энергозатрат на процесс термостатирования.
Поставленая задача решается с помощью признаков, указанных в 1-м пункте формулы изобретения, общих с прототипом, таких как термостатированное помещение для работы высокоточного измерительного оборудования, содержащее облегченные стенки, размещенные на каркасе, установленном на основном полу и отделенные от капитальных стен междустенным пространством, с размещенными в помещении прецезионным кондиционером для поддержания внутри помещения заданного значения температуры и влажности и приточную вентиляцию, и отличительных существенных признаков, таких как пол для размещения оборудования выполнен в виде монолитного железобетонного блока, расположенного па подушке из песчано-гравийной смеси и механически развязанного от основного пола и фундамента здания, в котором размещено помещение, при этом каркас внутренних стенок и кондиционер закреплены на основном полу и капитальных стенах здания.
В пункте 2 формулы изобретения нашли отражение особенности выполнения стен, потолка и пола помещения, а именно в стенках и потолке выполнены регулируемые вентиляционные отверстия, через которые осуществляется подача воздуха прецизионным кондиционером, забирающим воздух из термостатируемого помещения и выбрасывающим его в междустенное пространство, причем внутри помещения в трех уровнях установлены датчики температуры, а пол для размещения оборудования снабжен системой электрообогрева.
В пункте 3 формулы изобретения отражены особенности выполнения приточной вентиляции, а именно приточная вентиляция подает воздух в буферное помещение, снабженное сплит-системой для предварительного кондиционирования воздуха.
Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат - исключить влияние вибраций на размещаемое в помещении рабочее оборудование, уменьшить неравномерность распределения температуры в помещении с одновременным уменьшением интенсивности внутренних воздушных потоков, снизить энергозатраты на процесс термостатирования.
Изобретение иллюстрируется следующими чертежами. На фиг.1 представлен общий вид термостатированного помещения, на фиг.2 - схема установки помещения в здании.
Термостатированное помещение (фиг.1) для работы высокоточного измерительного оборудования содержит облегченные стенки 1, размещенные на каркасе 2, установленном на основном полу 3, и отделенные от капитальных стен междустенным пространством 4, с размещенными в помещении прецезионным кондиционером 5 для поддержания внутри помещения заданного значения температуры и влажности и приточную вентиляцию 6. Пол 7 для размещения оборудования выполнен в виде монолитного железобетонного блока, расположенного на подушке 8 из песчано-гравийной смеси и механически развязанного от основного пола 3 и фундамента здания 9, в котором размещено помещение, при этом каркас 2 внутренних стенок 1 и кондиционер 5 закреплены на основном полу 3 и капитальных стенах 10 здания.
В стенках и потолке 11 выполнены регулируемые вентиляционные отверстия 12, через которые осуществляется подача воздуха прецизионным кондиционером 5, забирающим воздух из термостатируемого помещения и выбрасывающим его в междустенное пространство 4, причем внутри помещения в трех уровнях установлены датчики температуры 13, а пол 7 для размещения оборудования снабжен системой электрообогрева 14.
Приточная вентиляция 6 подает воздух в буферное помещение, снабженное сплит-системой 15 для предварительного кондиционирования воздуха.
Принцип работы термостатированного помещения следующий.
Пол помещения, размещенный на независимом фундаменте, обеспечивает защиту измерительного оборудования от вибраций, вызванных транспортом, проезжающим около здания, и обусловленных работой виброизлучающих устройств внутри здания (компрессоры, вентиляторы, насосы и проч.). Сравнительная работа высокоточного оборудования, установленного на основном полу здания и на виброзащищенном полу показала, что в последнем случае вибропомехи, влияющие на измерения, вызывают неустойчивость цифровой индикации 4-5-го знаков на нижнем пределе измерений, тогда как на основном полу неустойчивыми становятся 2-3-й знаки. Таким образом, влияние вибраций в термостатированном помещении уменьшается в 10-100 раз.
3
Прецизионный кондиционер, установленный в помещении, позволяет обеспечивать температуру воздуха от 18 до 25°С с точностью +-0,2°С за счет повышенного воздухообмена (до 600 м/ч). Выброс воздуха непосредственно в помещение в таком случае приводит к высоким скоростям потока воздуха, что вполне приемлемо в технологических помещениях при отсутствии персонала, однако недопустимо при длительном пребывании людей в помещении. В описываемом термостатированном помещении выброс воздуха из прецизионного кондиционера идет в припотолочное и междустенное пространство, что обеспечивает однородность температурного поля внутренних стенок помещения. Поддержание однородности температуры воздуха в помещении осуществляется с помощью регулируемых вентиляционных отверстий. Степень открытия жалюзи в отверстиях определяется по показаниям датчиков температуры, расположенных в трех уровнях внутри помещения. Температура пола в помещении поддерживается на заданном уровне с помощью системы электрообогрева. Проведенные экспериментальные исследования показали, что температурное поле внутри помещения имеет неоднородность не более 0,1-0,2°С, стратификация воздуха по вертикали устраняется регулировкой вентиляционных отверстий.
Подача наружного воздуха в помещение системой приточной вентиляции осуществляется через буферное помещение, в котором происходит предварительное осушение и охлаждение воздуха в теплое время года с помощью сплит-системы, потребляемая мощность которой в два раза ниже мощности прецизионного кондиционера. Таким образом, в летнее время суммарная мощность энергопотребления для работы термостатируемого помещения уменьшается на 15-20%.
Согласно изобретению пол 7 для размещения оборудования выполнен в виде монолитного железобетонного блока, расположенного на подушке из песчано-гравийной смеси и механически развязанного от основного пола и фундамента здания, в котором располагается помещение, а каркас внутренних стенок и кронштейн для установки прецизионного кондиционера закреплены на основном полу и капитальных стенах здания.
Согласно изобретению прецизионный кондиционер установлен так, что воздух забирается из термостатируемого помещения, выбрасываемые воздушные потоки направляются в междустенное пространство, омывая стенки помещения снаружи, а возврат воздуха осуществляется через систему регулируемых решетчатых отверстий, выполненных в стенках и потолке помещения, при этом внутри помещения располагаются 12 датчиков температуры, контролирующих температуру в четырех точках по трем уровням в каждой, пол в помещении оборудован системой электроподогрева для обеспечения однородности температуры по помещению в холодное время года.
Согласно изобретению подача воздуха системой приточной вентиляции осуществляется в смежное с термостатированным помещение меньшей площади (буферное помещение), в котором осуществляется предварительное кондиционирование воздуха с помощью сплит-системы с малым энергопотреблением, а затем - в термостатируемое помещение.
Предлагаемое помещение имеет следующие характеристики:
диапазон поддерживаемых температур +18…+25 градусов с точностью +-0,2 градуса;
влажность (30…80)%+-2%;
виброразвязка: эффективнее в 10-100 раз;
энергопотребление уменьшается на 15…20%.
Данное описание и примеры рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.