Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное учреждение

высшего профессионального образования

«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»

М.Н. Жерлыкина, с.А. Яременко Системы обеспечения микроклимата зданий и сооружений

Учебное пособие

В оронеж 2013

УДК 697.9 (035.5)

ББК 38.762

Ж599

ISBN 978-5-89040-459-6

Приведены в достаточном объеме сведения об устройстве систем обеспечения микроклимата в помещениях зданий и сооружений, систем жизнеобеспечения: теплоснабжения, отопления, холодного и горячего водоснабжения, водоотведения, централизованного газоснабжения, защиты зданий и сооружений от пожаров и проникновения в помещения дыма при пожаре, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Учебное пособие предназначено для студентов бакалавриата и магистратуры направления 270100 «Строительство», а также для повышения квалификации и переподготовки специалистов и инженерно-технических работников ТСЖ, строительно-монтажных и пуско-наладочных организаций.

Ил. 59. Табл. 12. Библиогр.: 47 назв.

УДК 697.9 (035.5)

ББК 38.762

Печатается по решению научно-методического совета

Воронежского ГАСУ

ISBN 978-5-89040-459-6 © Жерлыкина М.Н.,

Яременко С.А., 2013

© Воронежский ГАСУ. 2013

Оглавление

Введение…..……………………………………………………………............			6
Глава 1. Системы внутреннего и наружного теплоснабжения зданий и сооружений……………………….…………………..			7
	1.1. Общие сведения……………………………………………...........		7
	1.2. Определение тепловой мощности котельной……………......		7
	1.3. Тепловые сети………………………………….………..……....		8
		1.3.1. Общие сведения………………………………………………	8
		1.3.2. Схемы тепловых сетей………….…………………………	10
		1.3.3. Прокладка тепловых сетей………….……………………	11
		1.3.4. Строительные конструкции каналов для прокладки тепловых сетей. Опорные конструкции……………..	13
	1.4. Автоматизированные узлы управления систем водяного отопления…………………………………………………………		15
		1.4.1. Необходимость создания тепловых пунктов…………	15
		1.4.2. Схемы узла управления при присоединении систем отопления к тепловым сетям по зависимой схеме…..	17
		1.4.3. Автоматизированные узлы управления системами отопления, подключенные к тепловым сетям по зависимой схеме…...................................................	18
		1.4.4. Автоматизированные узлы управления системами отопления, подключенные к тепловым сетям по независимой схеме….……………………………………	22
		1.4.5. Комплексная автоматизация систем водяного отопления………………………………………	24
	1.5. Конструирование систем отопления…………………………		26
		1.5.1. Двухтрубные системы водяного отопления………….	26
		1.5.2. Однотрубные системы отопления……………….......	30
	1.6. Основные принципы гидравлического расчета систем водяного отопления…………….………………………………..		32
	1.7. Горячее водоснабжение………………………………..…….....		35
		1.7.1. Основные элементы и устройства централизации горячего водоснабжения…………...…..…………...……	35
		1.7.2. Местные системы горячего водоснабжения………….	37
Глава 2. Системы вентиляции и кондиционирования воздуха……........			39
	2.1. Назначение систем вентиляции………………………………..		39
	2.2. Классификация вентиляционных систем……………………..		40
	2.3. Устройство вентиляционных систем……..………………….		41
	2.4. Вентиляция жилых зданий…………………………………......		50
		2.4.1. Вентиляция с естественным побуждением………….	50
		2.4.2. Вентиляция с механическим побуждением…………..	51
	2.5. Приёмные устройства наружного воздуха в системах вентиляции....................................................................................		54
	2.6. Выбросы загрязняющего вентиляционного воздуха в атмосферу………………………………………………………..		57
	2.7. Воздушный режим здания……………………………………….		61
	2.8. Основы расчета воздухообмена в зданиях и сооружениях......		62
	2.9. Основные принципы организации воздухообмена……………..		64
	2.10. Классификация систем кондиционирования воздуха……….		69
	2.11. Климатическое оборудование………………………………….		74
		2.11.1. Компрессоры холодильных машин…………………….	74
		2.11.2. Теплообменные аппараты системы кондиционирования воздуха…………………………….	75
	2.12. Центральные системы кондиционирования воздуха………		77
		2.12.1. Общие сведения о центральных системах кондиционирования воздуха…………….………………	77
		2.12.2. Центральные однозональные системы кондиционирования воздуха………………………..….	79
		2.12.3. Центральные многозональные системы кондиционирования воздуха……………………………	80
		2.12.4. Системы кондиционирования воздуха с количественным и количественно-качественным регулированием………	82
		2.12.5. Центральные двухканальные системы кондиционирования воздуха………………….…………	83
		2.12.6. Центральные водовоздушные системы…………..…..	83
	2.13. Назначение, конструктивные особенности и принцип работы основных секций центрального кондиционера…....		84
	2.14. Системы кондиционирования воздуха с чиллерами и фанкойлами……………………………………………………..		89
	2.15. Автономные кондиционеры………….………………..………..		91
		2.15.1. Кондиционеры сплит-систем…….……………………	91
		2.15.2. Бытовые кондиционеры………………..……...............	92
		2.15.3. Настенные кондиционеры………..…………………….	92
		2.15.4. Напольные и настенно-потолочные кондиционеры….	93
		2.15.5. Кондиционеры кассетного типа………………..…….	94
		2.15.6. Крышные кондиционеры………………………………	95
		2.15.7. Шкафные кондиционеры……..………..………………	95
		2.15.8. Мульти-сплит система………………………….…....	96
		2.15.9. Многозональные системы кондиционирования воздуха...	96
Глава 3. Системы газоснабжения…………………………………...….......			98
	3.1. Классификация газопроводов…………………………………….		98
	3.2. Применяемые трубы и арматура………………………………		98
	3.3. Устройство газопроводов внутри помещений……………......		99
	3.4. Отвод продуктов сгорания……………………………..……….		101
	3.5. Газоснабжение жилых и общественных зданий………….....		102
		3.5.1. Бытовые газовые приборы…………………….............	102
		3.5.2. Требования к помещениям, в которых устанавливают газовые приборы…………………………………............	103
		3.5.3. Размещение газовых приборов……………..…………….	105
		3.5.4. Особенности устройства внутренних газопроводов в жилых и общественных зданиях, а также коммунально-бытовых предприятиях…………………..	107
	3.6. Газоснабжение промышленных предприятий……………......		108
	3.7. Обеспечение эффективности использования газа……………		111
	3.8. Газоснабжение сжиженными газами…………….…...............		112
Глава 4. Системы холодного водоснабжения и водоотведения.……......			115
	4.1. Классификация систем водоснабжения……………………….		115
	4.2. Схемы холодного водоснабжения населенных пунктов……...		116
	4.3. Системы производственного водоснабжения промышленных предприятий……………………………………		120
	4.4. Системы внутреннего водоснабжения и водоотведения. Системы и схемы холодного водопровода…….………….……..		122
		4.4.1. Зонные схемы водоснабжения…………………..………	123
		4.4.2. Вводы………………………………………..…….………	125
		4.4.3. Счетчики расхода воды………………..…………………	127
Глава 5. Системы защиты зданий и сооружений от пожаров и проникновения в помещения дыма…………………………..			130
	5.1. Извлечения из основных нормативных документов противопожарных и строительных требований к системам вентиляции в зданиях категорий А, Б, В1, В2, В3, В4, Г, Д…………………………………………………………		130
	5.2. Основные положения по проектированию и строительству воздуховодов, каналов и дымовых труб с учетом пределов их огнестойкости……………………………………………………		133
		5.2.1. Проектирование воздуховодов………………………..	133
		5.2.2. Классификация воздуховодов по плотности………....	135
		5.2.3. Классификация воздуховодов по скорости потока воздуха и рабочему давлению……………………….….	136
		5.2.4. Классификация воздуховодов по материалам и конструктивному исполнению………………………..	137
	5.3. Принципы аэродинамического расчета вентиляционных систем…………………………………………………………….		139
	5.4. Требования к дымоходам и дымовым трубам печного и индивидуального отопления…………………………………...		143
	5.5. Противопожарные клапаны……………………………………		144
		5.5.1. Клапан противопожарный комбинированный КПК-1.	144
		5.5.2. Схемы установки клапанов КОМс-1…………………….	145
		5.5.3. Клапаны перекидные, взрывозащитные и искробезопасные………………………………………	147
		5.5.4. Клапан противодымный КПД-4………………………....	148
	5.6. Аварийная вентиляция……………………………………..........		149
	5.7. Противодымная защита зданий при пожаре…………………		151
Заключение…………………………………………………………………….			156
Библиографический список………………………………..………………....			157

Введение

За последние годы в нашей стране произошли глубочайшие изменения в области строительной индустрии. При строительстве зданий и сооружений используется не только отечественная, но и зарубежная техника и технология. На Российском рынке появились новые виды инженерного оборудования, которые раньше в России не использовались.

Проблема рационального энергосбережения инженерными системами остается чрезвычайно актуальной, так как системы зданий являются, как правило, энергоемкими. Следовательно, инженерные системы должны работать таким образом, чтобы количество воздуха, воды, газа, теплоты, подаваемое в каждое помещение зданий, должно определяться текущей потребностью. Такие требования могут обеспечить только автоматизированные системы, оснащенные приборами учета тепло-, газо-, водопотребления. Предъявляемые требования к обслуживанию современного инженерного оборудования предполагают четкую организацию эксплуатации, которая может быть обеспечена лишь на высоком уровне инженерно-технической подготовки персонала.

В учебном пособии по дисциплинам «Основы обеспечения микроклимата зданий и сооружений», «Эксплуатация зданий, сооружений и инженерных систем» приведены основные сведения о системах жизнеобеспечения зданий и сооружений: системах вентиляции и кондиционирования воздуха, системах отопления, горячего водоснабжения и автономного теплоснабжения, системах холодного водоснабжения и водоотведения. Даны необходимые сведения о системах жизнеобеспечения населенных мест: централизованного теплоснабжения, газоснабжения, централизованного водоснабжения и водоотведения. Каждая глава содержит контрольные вопросы для оценки качества изученного материала.

Учебное пособие предназначено для студентов бакалавриата и магистратуры направления 270100 «Строительство», а также рассчитано на широкий круг специалистов, работающих в области техники и технологии формирования среды обитания и функциональной деятельности человека в зданиях и сооружениях, создания и функционирования технических систем жизнеобеспечения зданий и населенных мест, включая коммунальную инфраструктуру энергоресурсообеспечения.

Глава 1. Системы внутреннего и наружного теплоснабжения зданий и сооружений

1. Общие сведения

Теплоснабжение жилых, общественных и промышленных зданий может осуществляться:

- от централизованного источника теплоты (от тепловых сетей систем теплоснабжения населенного пункта);

- от автономного источника теплоты (в том числе крышной котельной);

- от индивидуальных теплогенераторов систем поквартирного теплоснабжения.

В качестве теплоносителя целесообразно применять воду. Другие теплоносители допускается применять, если они отвечают санитарно-гигиеническим требованиям и требованиям взрывопожаробезопасности. Для зданий в районах с расчетной температурой наружного воздуха минус 40 ºС и ниже (параметр Б) допускается применять воду с добавками, предотвращающими ее замерзание.

В последние годы получило широкое распространение автономное теплоснабжение, которое реализуется через строительство автономных котельных, обслуживающих один или несколько многоэтажных жилых домов, и через систему поквартирного теплоснабжения. Преимущество автономных систем теплоснабжения заключается в следующем: отсутствии дорогостоящих наружных тепловых сетей, возможности реализации монтажа и пуска в работу систем отопления и горячего водоснабжения одновременно, сравнительно низких первоначальных затратах, сокращении расхода топлива за счет местного регулирования отпуска теплоты и отсутствия потерь в местных тепловых сетях.

1.2. Определение тепловой мощности котельной

Тепловая нагрузка на котельную в холодный период года Q_кот, Вт, определяется по формуле

, (1.1)

где 1,2 – коэффициент запаса, учитывающий потери в тепловых сетях; Q_ОТ – максимальный часовой расход теплоты на отопление, Вт, определяется по формуле

, (1.2)

где q₀ – удельная отопительная характеристика жилых и общественных зданий, Вт/(м³·°С), приведена в справочной литературе при разности температур внутреннего t_в, °С, и наружного (наиболее холодной пятидневки), t_н, °С, воздуха равной

,

V_н – объем отапливаемой части здания по наружному обмеру, м³;

β_t – коэффициент, учитывающий климатические условия района, определяется по формуле

Максимальный часовой расход теплоты на вентиляцию Q_ВЕНТ, Вт, определяется по формуле

, (1.3)

где q_в – удельная вентиляционная характеристика общественных зданий, Вт/(м³·ºС); t_вн – усредненная расчетная температура воздуха внутри вентилируемых помещений, ºС; t_нв – расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции (принимается по параметрам А), ºС.

Для ориентировочных расчетов можно принимать q_в равной 0,23 Вт/(м³·°С).

Средний расход теплоты на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, Q_ГВ^ср, Вт, определяется по формуле

, (1.4)

где q_гв – расход теплоты в зависимости от расхода воды на одного жителя, Вт, при расходе воды 85 л/сут. (без ванн) q_гв равна 320 Вт, при расходе воды 105 л/сут. (ваннами) q_гв равна 378 Вт; n – число жителей.

Максимальный часовой расход теплоты на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, Q_ГВ, Вт, определяется по формуле

. (1.5)

Расход топлива на отопление и вентиляцию В, кг/ч, определяется по формуле

, (1.6)

где ΣQ – часовой расход теплоты на отопление и вентиляцию, Вт;

Q_н^р– теплота сгорания топлива, кДж/кг.

Перевод рабочего (натурального) топлива в условное В_усл, Вт, производится по формуле

, (1.7)

где Э_Т – переводной коэффициент, равный для газообразного топлива 29300 кДж/нм³, для твердого или жидкого топлива 29300 кДж/кг.

1.3. Тепловые сети

1.3.1. Общие сведения

Для тепловых сетей применяют следующие трубы: стальные бесшовные горячекатаные, наружным диаметром от 32 до 426 мм ГОСТ 8731-58; стальные электросварные с продольным швом и калиброванными концами, наружным диаметром от 426 до 1220 мм ГОСТ 4015-58; стальные электросварные с продольным швом наружным диаметром от 32 до 133 мм.

В зависимости от способа прокладки тепловых сетей и параметров теплоносителя применяют трубы с различной толщиной стенок труб и различных наружных диаметров. При заказе труб в спецификациях должны быть указаны рабочие параметры теплоносителя. В качестве деталей трубопроводов применяются: гнутые гладкие, крутоизогнутые и сварные отводы, симметричные, несимметричные переходы – эксцентрические и концентрические стальные штампованные и несимметрические и симметрические сварные, изготовляемые из листовой стали.

В зависимости от способа прокладки и диаметров трубопроводов в тепловых сетях применяют скользящие, катковые, подвесные (простые и пружинные) подвижные опоры. На участках бесканальной прокладки трубопроводов подвижные опоры не устанавливают.

Скользящие опоры для труб условным проходом до D_у 175 мм включительно применяют при всех способах прокладки тепловых сетей.

Для труб условным проходом D_у от 200 до 1200 мм скользящие опоры применяют при прокладке труб в непроходных и полупроходных каналах и для нижнего ряда труб в тоннелях.

Расстояния между опорами зависят от диаметра труб и приведены в таблицах [16].

Катковые опоры применяют для труб условным проходом D_у, равным 200мм и больше, при прокладке трубопроводов на отдельно стоящих низких и высоких опорах, по стенам зданий.

При надземной прокладке трубопроводов на эстакадах применяют как скользящие, так и катковые опоры.

Неподвижные опоры фиксируют отдельные точки трубопровода, делят его на независимые в отношении температурных удлинений участки и воспринимают усилия, возникающие в трубопроводах при различных схемах и способах компенсации тепловых удлинений.

Расстояние между неподвижными опорами l, м, при применении сальников компенсаторов определяется по формуле

, (1.8)

где а_расч – расчетная компенсирующая способность сальникового компенсатора, мм; α – коэффициент линейного расширения трубной стали, мм/(м·°С); t – расчетная температура теплоносителя, ºС; t_н.о – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, ºС.

При проектировании тепловых сетей иногда целесообразно использовать трубопровод большего диаметра в качестве несущей конструкции для прокладки на нем трубопровода меньшего диаметра (прокладка «труба на трубе»).

При этом обязательно производится проверочный расчет нижнего трубопровода на прочность с учетом дополнительной нагрузки верхнего трубопровода. Арматуру, фланцы, заглушки и компенсаторы выбирают в зависимости от температуры и вида теплоносителя и условного давления. Для тепловых сетей применяют стальную и чугунную арматуру с фланцевыми и муфтовыми присоединительными концами, а также с концами под приварку труб.