Министерство образования и науки украины

ДОНБАССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

Кафедра «ГОРОДСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО И ХОЗЯЙСТВО»

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

по дисциплине:

"Регулирование микроклимата помещений"

( для специальности:7.092.103«Городское строительство

и хозяйство»)

№ кода 2736

Составил: ПАШКОВ В.Ф.

Утверждено на заседании кафедры:

“Городское строительство и хозяйство”

ПРОТОКОЛ №5 от 04. 01. 2010 г

Зав.кафедрой Насонкина Н. Г.

МАКЕЕВКА, 2010 г.

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Тема I Введение Назначение отопления.

1.1 Тепловое окружение и условия комфорта для человека

в помещении. ..........……………………………………………….....………...4

1.2 Теплозащитные свойства ограждающих конструкций. .……………...…5

1.3 Микроклимат помещения и системы его обеспечения. ……….....……...9

Теме 2 Расчётная тепловая мощность системы отопления.

2.1 Тепловой баланс помещения. .......………………………………….........10

2.2 Расчет тепловой мощности 11

2.3 Удельная тепловая характеристика. .....……………………………....…16

Тема 3 Системы отопления

3.1 Классификация систем отопления…………………………….................19

3.2 Теплоносители. ....................……………………………………………...21

3.3 Основные виды, характеристики и область применения

систем отопления…………. .............……………………………………22

3.4 Выбор системы отопления ……………….…………………...................28

Тема 4 Трубопроводы и запорно-регулирующая арматура

4.1 Трубопроводы. Прокладка и размещение. ..........……………………….30

4.2 Запорно-регулирующая арматура. ......……………………………..........33

Тема 5 Воздух и воздухоудаление

5.1 Роль воздуха в системе отопления. ..………………………………….....35

5.2 Расширительный бак. …………………………………………………….37

Тема 6 Присоединение систем отпления к наружным тепловым сетям

6.1 Присоединение систем отопления к наружным тепловым

сетям. .................………………………………………………………...40

Тема 7 Системы отопления высотных зданий.

7.1 Системы отопления высотных зданий. .....………………………….......42

Тема 8 Ридравлический расчёт систем отопления

8.1 Циркуляционное давление в системах отопления с

естественной циркуляцией. .......…………..........……………………………45

8.2 Циркуляционное давление в системах отопления с

естественной циркуляцией. ………………………………………………….49

8.3 Основы гидравлического расчета трубопроводов. ......………………...51

8.4 Способы гидравлического расчета. .............…………………………….52

Тема 9 Нагревательные приборы

9.1 Виды и характеристика нагревательных приборов. .....……………….55

9.2 Размещение нагревательных приборов. ..........………………………...62

9.3 Расчет числа элементов нагревательных приборов. .....………………64

9.4 Регулирование теплоотдачи. ...............…………………………………66

Тема 10 Энергоресурсосберегающие ситемы отопления.

10.1 Современные системы отопления. Схемы.Устройство. Принцип

Действия Оценка………………………………………….. ....……………….68

Тема 11 Испытание систем отопления

11.1 Гидравлические испытания систем отопления. ......…………………..74

11.2 Манометрические испытания систем отопления. ..…………………...76

Тема 12 Эксплуатация систем отопления

12.1 Организация обслуживания и ремонта систем отопления. ...………...78

12.2 Неисправности систем отопления и меры по их устранению. .……...83

Тема 13 Устройство и особенности современных систем отопления 133

ЧАСТЬ 2

Тема 1 Воздух и его свойства

1.1 Основные параметры воздуха…………………. …...………………….…...87

1.2 1–d-диаграмма………………………………………………………………...89

Тема 2 Определение и организация воздухообмена

2.1 Виды вредностей и их воздействие на человека………..………………….93

2.2 Определение расчетного количества вредностей, поступающих в помещение

2.3 Расчёт воздухообменов……………………………………………………….95

Тема 3 Естественная вентиляция

3.1 Устройство систем естественной вентиляции………………………………96

3.2 Определение естественного давления ………………………………………97

3.3 Аэродинамический расчет воздуховодов…………………………………...98

Тема 4 Механическая вентиляция.

4.1 Устройство систем механической вентиляции…………………………….101

4.2. Приточные и вытяжные системы общеобменной вентиляции…………...102

4.3 Конструктивные элементы систем общеобменной механической вентиляции

4.4 Нагревание воздуха…………………………………………………………...104

4.5 Местная вентиляция…………………………………………………………..107

Тема 5 Кондиционирование воздуха

5.1 Системы кондиционирования воздуха……………………………………109

5.2 Типы и серии кондиционеров………………………………………………115

5.3 Местные кондиционеры……………………………………………………..125

5.4 Теплоснабжение кондиционеров……………………………………………134

5.5 Холодоснабжение кондиционеров…………………………………………..134

5.6 Источники холода для систем кондиционирования воздуха………………135

5.7 Холодильные агенты………………………………………………………135

5.8 Холодоносители……………………………………………………………137

5.9 Кондиционеры сплит – систем…………………………………………….139

5.10Канальные кондиционеры и кондиционеры сплит систем с приточной вентиляцией…………………………………………………………………………...142

Литература. ……………………………………………………………...……....172

ЛЕКЦИЯ 1

I.I. ТЕПЛОВОЕ ОКРУЖЕНИЕ И УСЛОВИЯ КОМФОРТА ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА В ПОМЕЩЕНИИ

В каждом обогреваемом помещении необходимо создавать и поддерживать тепловой режим в зависимости от его назначения и предъявляемых санитарно-гигиенических требований.

Тепловым режимом здания называют его общее тепловое состояние в течение отопительного сезона, рассматриваемое, как совокупность тепловых условий в помещениях. Тепловой режим может быть равномерным в зданиях с постоянным пребыванием людей, иметь суточные, недельные и другие циклы изменения, связанные с периодической деятельностью людей и использованием зданий.

Тепловые условия в помещениях создаются при взаимодействии поверхностей нагретых и охлажденных ограждений, материалов, приборов и оборудования, масс нагретого и холодного воздуха, между которыми происходит теплообмен, в котором участвуют находящиеся в помещении люди. На тепловые условия влияют также подвижность и влажность воздуха.

Как известно, в организме человека непрерывно вырабатывается и передается окружающей среде теплота, причем организм стремится сохранять постоянную температуру - 36.6°С. Количество вырабатываемой им теплоты различно и зависит от возраста, индивидуальных особенностей, состояния и интенсивности работы, а также теплозащитных свойств одежды. В спокойном состоянии организм взрослого человека отдает в окружающую среду около 120 Дж/С.

Теплоотдача с поверхности тела человека происходит конвекцией, излучением и при испарении влаги.

Интенсивность теплоотдачи с поверхности тела человека зависит от температуры воздуха и от температуры, размеров и расположения огражденных поверхностей. Также оказывают влияние скорость движения и относительная влажность воздуха в помещении.

Организм имеет систему терморегуляции, позволяющую человеку приспосабливаться к изменению тепловых условий. Однако эта способность организма ограничена небольшим интервалом температур.

Комфортными считаются условия, в которых сохраняется нормальное функциональное и тепловое состояние организма без напряжения системы терморегуляции. Такие условия создают предпосылки для высокого уровня работоспособности человека. Близкие к комфортным условия называют допустимыми.

Различают два условия тепловой комфортности. Первое условие тепловой комфортности в помещении определяет сочетание температуры воздуха и температуры его поверхностей, при которых человек, находясь в середине рабочей зоны помещения, не испытывает чувства перегревания или переохлаждения.

Комфортные тепловые условия выражает осредненная температура помещения t_п. При практических расчетах в условиях конвективного отопления за температуру помещения принимают значения температуры воздухаt_в, приведенные в СНиП и ГОСТ.

Первое условие комфортности обеспечивает условие общей теплоотдачи.

Но на самочувствие человека влияют условия, в которых находятся его голова и ноги. Голова особенно чувствительна к радиационному нагреванию и охлаждению. Ноги могут перегреваться и переохлаждаться при соприкосновении с поверхностью нагретого или холодного пола. Потоки холодного воздуха вдоль пола могут вызвать простудные заболевания.

Второе условие тепловой комфортности в помещении определяет температуру нагретой или охлажденной поверхности, допустимую для человека, находящегося непосредственно около этой поверхности, и связано с интенсивностью лучистого теплообмена.

Температура поверхности потолка и стен (в зоне свыше 1 м от пола) должна быть не выше:

τ_наг=19.2+8.7/φ_ч-п,⁰С (1.1)

и не ниже:

τ_охл=23-5/φ_ч-п,⁰С (1.2)

где φ_ч-п- коэффициент облученности со стороны нагретой поверхности.

Минимально допустимая температура поверхности окон:

τ_охл.ок.=14-4.4/φ_ч-п,⁰С (1.3)

Температура поверхности холодного пола может быть ниже температуры воздуха в помещении на 2-2.5°С, или не должна превышать 26°С.

Таким образом, тепловой комфорт в помещениях в холодное время года можно обеспечить, если, прежде всего, поддерживать определенные температуру воздуха, температуру внутренней поверхности ограждений и температуру поверхности отопительных приборов.

1.2. ТЕПЛОЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Необходимые тепловые условия в помещениях можно обеспечить, если ограничить понижение температуры воздуха внутренней поверхности наружных ограждающих конструкций,

Для наружных ограждений зданий установлено так называемое требуемое сопротивление теплопередаче, обеспечивающее определенную температуру внутренней поверхности в расчетных условиях.

Общее сопротивление теплопередаче R₀ограждения выбирают таким, чтобы это сопротивление было не меньше требуемого сопротивления теплопередачеR, т.е.

R₀≥R(1.3)

Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций определяют по выражению:

, (1.4)

где n-коэффициент уменьшения расчетной разности температур, учитывающий защищенность рассматриваемого ограждения от непосредственного воздействия наружного воздуха;

t_в- расчетная температура внутреннего воздуха, °С;

t_н- расчетная температура наружного воздуха, °С; принимается в зависимости от теплоустойчивости ограждения, которая характеризуется показателем тепловой инерции;

α_в- коэффициент теплообмена на внутренней поверхности ограждения, Вт/м²*⁰К;

Δt^н=t_в-τ_в- расчетная разность температур между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции.

Сопротивление теплопередаче многослойной ограждающей конструкции определяется по выражению:

(1.5)

где δ -толщина слоя, м;

λ - коэффициент теплопроводности слоя, Вт/м*град;

α -коэффициент теплообмена на наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/м²град.

Для полов, расположенных непосредственно на грунте, характерен сложный процесс теплопотерь наружу через слой грунта различной толщины. На практике применяют упрощенный расчет теплопотерь с использованием приведенного сопротивления теплопередаче грунта. Из общей площади пола выделяют три полосы шириной 2 м каждая, параллельные наружным стенам. За величину принимают сопротивление теплопередаче неутепленного пола: для полосы, ближайшей к наружным стенам (I зона)=2.1;для следующей полосы (II зона)=4.3; для третьей полосы (III зона) ==8.6; для остальной площади пола в глубине помещения (IVзона)⁼14.2 м²град/Вт.

Если в конструкции пола на грунте имеются уплотняющие слои материалов, теплопроводность которых меньше 1.2 Вт/м²град, то такой пол называется утепленным. Сопротивление теплопередаче для каждой из четырех зон утепленного полаR_упопределяют по формуле:

(1.6)

где δ_ус и λ_ус– толщина и теплопроводность материала каждого утепляющего слоя.

Если настил сделан на лагах, то R_л принимают равным:

R_л=1.18R_уп, (1.7)

где R_уп- полученное по формуле (1.6) с учетом термичного сопротивления дополнительно утепляющих слоев в виде настила пола и воздушной прослойки под ним.

Сопротивление теплопередаче наружных дверей (кроме балконных) и ворот следует принимать не менее 0.6, определенного по формуле (1.4) для наружных стен здания приt_н=t_н.5.

Требуемое сопротивление теплопередаче световых проемов зданий (окон, балконных дверей, фонарей) приведено в главе СНиП "Строительная теплотехника" в зависимости от разности расчетной температуры внутреннего и наружного воздуха (t_в-t_н.5.) учетом назначения здания.

1.3. МИКРОКЛИМАТ ПОМЕЩЕНИЯ И СИСТЕМЫ ЕГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Около 80%своей жизни человек проводит в помещении: жилых и общественных, производственных зданиях, транспорте. Здоровье и работоспособность человека в значительной степени зависят от того, насколько помещение в санитарно-гигиеническом отношении удовлетворяет его физиологическим требованиям.

Под микроклиматом помещения понимается совокупность теплового, воздушного и влажностного режимов в их взаимосвязи. Основное требование к микроклимату - поддержание благоприятных условий для людей, находящихся в помещении. Для нормальной жизнедеятельности и хорошего самочувствия человека должен быть тепловой баланс между теплотой, вырабатываемой организмом, и теплотой, отдаваемой в окружающую среду. Интенсивность теплоотдачи человека зависит от микроклимата помещения. Требуемый микроклимат в помещении создается следующими системами инженерного оборудования зданий: отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Системы отопления служат для создания и поддержания в помещениях в холодный период года необходимой температуры воздуха, регламентируемой соответствующими нормами. Таким образом, они позволяют разрешить лишь одну из задач по созданию и обеспечению микроклимата в помещении - необходимого теплового режима.

В тесной связи с тепловым режимом помещений находится воздушный режим, под которым понимают процесс обмена воздухом между помещениями и наружным воздухом. Системы вентиляции предназначены для удаления из помещений загрязненного и подачу в них чистого воздуха. При этом расчетная температура внутреннего воздуха не должна меняться. Система вентиляции состоит из устройств для нагревания, увлажнения и осушения приточного воздуха и очистки удаляемого воздуха.

Системы кондиционирования воздуха являются более совершенными средствами создания и обеспечения в помещениях улучшенного микроклимата, т.е. заданных параметров воздуха: температуры, влажности и чистоты при допустимой скорости движения воздуха в помещении независимо от наружных метеорологических условий и переменных по времени вредных выделений в помещениях. Системы кондиционирования воздуха состоят из устройств термовлажностной обработки воздуха, очистки его от пыли, биологических загрязнений и запахов, перемещения и распределения воздуха в помещении, автоматического управления оборудованием и аппаратурой.

ЛЕКЦИЯ №2

2.1. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ПОМЕЩЕНИЯ

В помещениях зданий в холодный период года создают и поддерживают тепловой режим, соответствующий требованиям технологического процесса. При этом тепловой режим в помещениях бывает постоянным и переменным в зависимости от назначения здания.

К зданиям с постоянным тепловым режимом относятся жилые и подобные здания; производственные здания с непрерывной работой, лечебные и детские учреждения, гостиницы и т.д.

Постоянный тепловой режим в помещениях перечисленных зданий поддерживают круглогодично в течение всего отопительного сезона в соответствии с требованиями теплового комфорта и технологических процессов. В одних зданиях для этого постоянно отапливают помещения, в других используют тепловые выделения и к дополнительному обогреванию помещений не прибегают. Чтобы определить, требуется ли отопление и какой мощности, сопоставляют теплопотери и теплопоступления в расчетном установившемся режиме. Уравнивание теплопоступлений (включая теплопоступление от отопительной установки) и теплопотерь называют сведением теплового баланса помещений. В производственных помещениях принимают в расчет интервал технологического цикла с наименьшими тепло выделениями. Для гражданских зданий ( кроме; жилых) обычно принимают, что в помещениях отсутствуют люди, нет искусственного освещения и других источников тепловыделений.

Если теплопотери превышают внутреннее тепловыделение, то отопление необходимо. Разность между этими величинами определяет дефицит теплоты и, следовательно, тепловую мощность отопительной установки для компенсации теплонедостатка в помещении:

Q_от=Q_пот-Q_выд, (2.1)

При действии системы отопления такой мощности в помещениях будут обеспечиваться тепловые балансы и поддерживаться заданные тепловые условия.

Если в здании, обычно производственном, теплопотери меньше тепловыделений, то отапливать помещения не нужно. В этом случае теплоизбытки ассимилируются приточной вентиляцией.

К зданиям с переменным тепловым режимом относятся производственные здания с одно-и двухсменной работой; вспомогательные здания предприятий обслуживания населения, административные, торговые и т. д.

Тепловые условия в помещениях перечисленных зданий поддерживают только в рабочее время - по требованиям теплового комфорта и технологических процессов. В нерабочее время допускают понижение температуры помещений вплоть до минимальных тепловых условий, обеспечивающих сохранность строений, оборудования, приборов, коммуникаций. (обычно принимают t_вне ниже +5°С).

Для этих зданий прежде всего выявляют, требуется ли постоянно отапливать помещения. Если в рабочее время теплопотери превышают теплопоступления, то тепловую мощность отопительной установки вычисляют по выражению (2.1). В нерабочее время используют имеющуюся установку, если она имеет достаточную мощность для поддержания минимально допустимой температуры помещений и "натопа" перед началом работы. Возможно также применение специальной отопительной установки, так называемого "дежурного отопления". Тепловую мощность установки дежурного отопления Q_д.отопределяют в соответствии с теплопотерямиQ_потпри пониженной температуре помещений в этот период времени:

Q_д.от=Q_пот(2.2)

При тепловыделениях в рабочее время, превышающих теплопотери, постоянного отопления не требуется. Однако необходима установка дежурного отопления для нерабочего периода времени, мощность которой определяют по выражению (2.2) с запасом, достаточным для быстрого "натопа" помещений перед началом работы. Дежурного отопления не предусматривают вообще, если расчетная наружная температура в данной местности t_н.5выше -5°С.

Теплопотери в помещениях связаны с теплопередачей через наружные ограждения Q_огр, теплозатратами на нагревание наружного воздуха, поступающего через открываемые ворота, двери и другие проемы и неплотности в огражденияхQ_н,(в том числе инфильтрующегося воздуха), а также на нагревание поступающих извне материаловQ_мат, изделий, транспорта. Технологические процессы могут быть связаны с испарением жидкостей и другими реакциями, сопровождающимися теплопоглощениемQ_техн. Кроме того, при подаче воздуха для вентиляции помещений с пониженной против температурой расходуется теплота на нагревание этого воздухаQ_вент. Итак:

Q_пот=Q_огр+Q_н+Q_мат+Q_техн+Q_вент+…+Q_п (2.3)

Далеко не всегда имеются различного рода теплопотери, вошедшие в выражение (2.3). В жилых зданиях, например, учитывают только теплопотери через ограждающие конструкции и теплозатраты на нагревание наружного воздуха, поступающего в помещения путем инфильтрации или для вентиляции.

Теплопоступления в помещения происходят вследствие выделения теплоты людьми Q_л, теплопроводами и нагревательным технологическим оборудованием (трубы, печи, приборы)Q_об, источниками искусственного освещения и работающим электрическим оборудованиемQ_эл, нагретыми материалами и изделиямиQ_мат. Теплота может выделяться при технологических процессахQ_техн. Таким образом:

Q_выд=Q_л+Q_об+Q_эл+Q_мат+Q_техн+…+Q_п(2.4)

И здесь могут быть приняты в расчет не все перечисленные источники тепловыделений. В жилых зданиях, например, во внимание принимают так называемые бытовые теплопоступления.

Баланс составляют по так называемой явной теплоте, вызывающей изменения температуры помещения.