Лекции ОСД-2011-88-Л-печ. Конспект лекций по курсу введение в строительное дело
 Скачать 4.42 Mb.
|
|
ГЛАВА 1. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ, ВЕНТИЛЯЦИИ И ГАЗОСНАБЖЕНИЯ ЛЕКЦИЯ 1. МИКРОКЛИМАТ И КОМФОРТ ПОМЕЩЕНИЙ 1.1. ОСНОВНЫЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА МИКРОКЛИМАТ В ПОМЕЩЕНИИ Параметры микроклимата воздушной среды, которые обуславливают оптимальный обмен веществ в организме человека, и при которых нет неприятных ощущений и напряженности системы терморегуляции организма, называют комфортными или оптимальными. Определяющими параметрами комфортного пребывания людей в помещении являются такие метеорологические факторы, как: –температура воздуха в помещении tв –относительная влажность воздуха φ –скорость движения воздуха Vдв –температура внутренних поверхностей стен tв.п. –атмосферное давление окружающего воздуха Р Под микроклиматом помещений понимают определенные значения параметров, при которых человек будет чувствовать себя комфортно. Требования к микроклимату в различных регионах нашей страны не одинаковы, так как не одинаковы метеорологические условия. Например, в северных районах при выполнении расчетов отопления и вентиляции принято внутреннюю температуру в помещении завышать. Все расчеты выполняются согласно нормативных документов, которые называются СНиПами или ДБН. Требования к микроклимату помещений в зависимости от их функцио-нального назначения также различны. В соответствии с санитарно- гигиени-ческими требованиями наиболее благоприятная температура воздуха в об- 8 щественных, административных и бытовых помещениях должна быть от 20 до 22о С. В теплый период допустимы колебания температуры от 20 до 28о С, в холодный период – от 18 до 22о С. Относительная влажность считается оптимальной в диапазоне от 30 до 60 - в теплый период и 30 -45 % - в холодный период. Верхняя допустимая граница относительной влажности 65 – 70 %. Скорость движения воздуха зависит от способа его подачи в помещение и значительно влияет на самочувствие человека. Зоной пребывания людей принято считать область высотой 1,8 м от пола на расстоянии 0,15 м от стен. Допустимая скорость движения воздуха 0,2 – 0,3 м/с для легких работ, 0,4 – 0,5 м/с – для работ средней тяжести и 0,6 м/с – для тяжелых работ. 1.1.1. Тепловой баланс организма человека Тепловой баланс организма человека слагается из тепла, вырабаты-ваемого организмом и воспринимаемого им из внешней среды, и из расхода тепла, отдаваемого им во внешнюю среду. Величина теплообразования в организме изменяется в зависимости от возраста, работы мышц и ряда других факторов. Второй элемент теплового баланса — тепловые потери организма человека— находится в прямой связи с микроклиматическими условиями помещения (параметрами). Так, если воздух помещения имеет низкую температуру, тепловые потери организма увеличиваются и, наоборот, с повышением температуры воздуха — уменьшаются. Большое значение для теплового баланса организма имеет температура поверхностей ограждающих конструкций, поскольку от этой температуры зависят тепловые потери организма человека путем излучения. Процесс теплового излучения состоит в переносе тепла от одного тела к другому электромагнитными волнами, возникающими в результате сложных молекулярных и атомных возмущений. Лучистая энергия возникает в телах за счет других видов энергии, главным образом тепловой. Электромагнитные волны распространяются от поверхности тела во все стороны. Встречая на 9 своем пути другие тела, лучистая энергия может ими частично поглощаться, превращаясь снова в теплоту ( повышая их температуру). Общие тепловые потери организмом взрослого нормально одетого человека в состоянии покоя и теплового комфорта составляет 115—130 Вт. расчетах отопления и вентиляции тепловые потери принимаются равными 115 Вт. Величина теплоотдачи излучением, по опубликованным данным, составляет 45—60% от общих тепловых потерь. Комплекс микроклиматических условий в помещении в зимнее время, гарантирующий нормальные тепловые потери организмом человека, обеспечивается за счет системы отопления помещения. Отсюда видно, какую важную роль выполняют системы отопления в гигиеническом отношении. 1.2. СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЯ И ИХ РОЛЬ В СОЗДАНИИ КОМФОРТНЫХ МИКРОКЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ В ПОМЕЩЕНИИ Различают местные (автономные) и центральные системы отопления. К местным относят системы, радиус действия которых ограничивается одним или несколькими, но смежными помещениями. Все конструктивные элементы такой системы отопления расположены непосредственно в этих помещениях. Наиболее типичным примером местной системы является печное отопление. К местному относятся также газовое (при сжигании газа в котлах) и электрическое отопление с использованием электрических котлов и приборов переносного типа (радиатора, калорифера и др.). центральных системах тепло для отопления вырабатывается за пределами отапливаемых помещений (котельная, ТЭЦ), а затем транспортируется по трубопроводам или воздуховодам в отдельные помещения здания. По виду теплоносителя центральные системы отопления подразделяют на системы водяного, парового, воздушного отопления и комбинированные. 10 По способу передачи тепла помещению системы отопления делят на три группы: –конвекционные; –лучистые; –конвекционно-лучистые. 1.2.1. Системы водяного отопления Системы водяного отопления является наиболее распространенными отопительными системами. Главным элементом системы водяного отопления традиционно является котел, который служит для нагрева теплоносителя (как правило — воды). Теплоноситель нагревается в котле до высокой температуры, затем, циркулируя по трубам и отопительным приборам, прогревает воздух в отапливаемом помещении. Пройдя по всему отопительному контуру и отдав тепло, теплоноситель возвращается обратно в котел, где опять нагревается и т.д. основном, в системах водяного отопления современных домов существует не один контур, а несколько — для теплого пола, для бассейна, для нагрева бойлера системы водоснабжения и т.д. Отдельный контур организуется всякий раз, когда необходимы свои определенные параметры нагрева (температура и время). Управление работой современных систем водяного отопления осуществляет автоматика, предоставляя широкий набор различных удобств. Помимо мощности, рассчитываемой в соответствии с необходимым объемом обогрева, котлы различаются по источнику потребляемой энергии и, в зависимости от этого бывают электрическими, газовыми, жидко- или твердотопливными. Выбор подходящего котла зависит от конкретной ситуации, но в виду доступности и дешевизны природного газа, наибольшее распространение получили именно газовые. Также котлы могут быть чугунными или стальными. У тех и других есть как и свои плюсы, так и некоторые минусы. Из производителей высококлассного котельного оборудования, занимающих-ся поставкой своей продукции на отечественный рынок, отметим такие торговые марки как «Protherm», «Dakon», «Viessman», «Buderus» и др. 11 качестве примера на рис.1.1 и 1.2 показаны электрический и газовый котлы среднего класса торговой марки «Protherm» и «Dakon».  Рис.1.1 - Электрический котел среднего класса торговой марки «Protherm»  Рис.1.2 - Газовый котел среднего класса торговой марки «Dakon» Различают системы водяного отопления с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя. системе с естественной циркуляцией теплоносителя движение теплопроводной жидкости возникает под действием гравитационной силы за счёт разности температур и плотности жидкости нагретой в котле и жидкости остывшей в отопительных приборах и трубопроводах. На рис. 1.3 показана система водяного отопления с естественной циркуляцией теплоносителя с верхней и нижней разводкой магистральных трубопроводов. 12
 Рис. 1.3 - Система водяного отопления с естественной циркуляцией теплоносителя: – с верхней разводкой; б – с нижней разводкой; 1 – котел; 2 – воздушная линия (главный стояк); 3 – разводящая линия; 4 – горячие стояки; 5 – обратные стояки; 6 – обратная линия; 7 – расширительный бак; 8 – сигнальная линия; 9 – уклон По принципу действия система отопления с нижней разводкой не отличается от системы с верхней разводкой. И тут, и там циркуляция создается потому, что горячая вода, как более легкая, вытесняется обратной водой вверх по стоякам, остывая в нагревательных приборах. Затем эта вода опускается вниз через обратные стояки и снова поступает в котел. системах отопления с естественной циркуляцией в зданиях небольшой этажности величина циркуляционного давления невелика и составляет всего лишь несколько десятков миллиметров водяного столба. Поэтому в них нельзя допускать больших скоростей движения воды в трубах; следовательно, диаметры труб должны быть большими. Система может оказаться экономически невыгодной. Поэтому применение систем с естественной циркуляцией допускается лишь для небольших зданий. Перечислим недостатки систем отопления с естественной циркуляцией теплоносителя: –сокращен радиус действия (до 30м по горизонтали) из-за небольшого циркуляционного давления; –повышена стоимость (до 5-7% стоимости здания) в связи с применением труб большого диаметра; –увеличен расход металла и затраты труда на монтаж системы; –замедлено включение системы в действие; 13 –повышена опасность замерзания воды в трубах, проложенных в неотапливаемых помещениях. Вместе с тем, отметим преимущества системы с естественной циркуляцией теплоносителя, определяющие в отдельных случаях ее выбор: –относительная простота устройства и эксплуатации; –независимость действия от снабжения электрической энергией; –отсутствие насоса, а соответственно шума и вибраций; –сравнительная долговечность (при правильной эксплуатации система может действовать 35-40 лет и более без капитального ремонта); –саморегулирование, обусловливающее равномерную температуру в помещениях. системах отопления с естественной циркуляцией теплоносителя при изменении температуры и плотности воды изменяется и расход вследствие возрастания или уменьшения естественного циркуляционного давления. Одновременное изменение температуры и расхода воды обеспечивает тепло-передачу приборов, необходимую для поддержания заданной температуры помещений, т.е. придает системе тепловую устойчивость. системах отопления с принудительной циркуляцией движение теплопроводной жидкости происходит за счет работы циркуляционного насоса. Расширительный бак в таких системах подсоединяют к обратной магистрали. зависимости от расположения подающей магистрали различают системы с верхней и нижней разводкой трубопроводов, которые показаны на рис. 1.4. При верхней разводке подающая магистраль (труба по которой горячий теплоноситель поступает к стоякам, а затем к отопительным приборам) рас-полагается выше жилого помещения, обычно на чердаке. В системах с нижней разводкой подающая магистраль располагается ниже жилого помещения, в подвале. Насосы, действующие в замкнутых кольцах системы отопления, заполнен-ных водой, воду не поднимают, а только ее перемещают, создавая циркуляцию, поэтому называются циркуляционными. 14 а) б) |