УМК__Инженерные сети-2009г_ОТОПЛ и ВЕНТ
.pdfМинистерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования «Полоцкий государственный университет»
О. В. КАРТАВЦЕВА Н. В. КУНДРО
О. Н. ШИРОКОВА
ИНЖЕНЕРНЫЕ СЕТИ И ОБОРУДОВАНИЕ
ТЕПЛОТЕХНИКА, ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ
Учебно-методический комплекс для студентов специальностей 1-70 02 01, 1-70 02 02, 1-70 04 03
и слушателей ИПК УО «ПГУ» специальности 1-70 02 71
Новополоцк
ПГУ
2009
УДК 697 (075.8) ББК 38.762
К27
РЕЦЕНЗЕНТЫ:
директор филиала СУ-126 ОАО «Трест № 16 г. Новополоцк» В. Н. ГОРБАЧЁНОК; канд. техн. наук, ст. преп. кафедры теплогазоснабжения и вентиляции
УО «Полоцкий государственный университет» С. И. ПИВОВАРОВА
Рекомендовано к изданию методической комиссией инженерно-строительного факультета
в качестве учебно-методического комплекса (протокол № 1 от 30.09.2008)
Картавцева, О. В.
К27 Инженерные сети и оборудование. Теплотехника, теплогазоснабже- ние и вентиляция : учеб.-метод. комплекс для студентов спец. 1-70 02 01, 1-70 02 02, 1-70 04 03 и слушателей ИПК УО «ПГУ» спец. 1-70 02 71 / О. В. Картавцева, Н. В. Кундро, О. Н. Широкова; под общ. ред. О. В. Картавцевой. – Новополоцк : ПГУ, 2009. – 232 с.
ISBN 978-985-418-848-5.
Представлена рабочая программа изучаемого курса (лекционные и практические заня- тия) и рейтинговая система контроля знаний. Рассмотрены вопросы теплового режима поме- щений и зданий, формирования микроклимата помещений, переноса теплоты и влаги через ог- раждающие конструкции; составления теплового баланса помещений, отопления зданий (виды систем отопления, отопительных приборов, расчет элементов систем); вентиляции и кондицио- нирования воздуха; теплоснабжения и газоснабжения.
Представлены методические указания к выполнению контрольной работы для студен- тов заочной формы обучения; курсовой работы и расчетно-графической работы для студентов очной формы обучения; вопросы для текущего и итогового контроля.
Предназначен для преподавателей и студентов вузов, специалистов, слушателей инсти- тута повышения квалификации и переподготовки кадров.
УДК 697 (075.8) ББК 38.762
ISBN 978-985-418-848-5
©Картавцева О. В., Кундро Н. В., Широкова О. Н., 2009
©УО «Полоцкий государственный университет», 2009
2
СОДЕРЖАНИЕ |
|
ВВЕДЕНИЕ.......................................................................................................... |
5 |
Рабочая программа.............................................................................................. |
5 |
Рейтинговая система........................................................................................... |
7 |
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ........................................................................................ |
9 |
ТЕМА 1. ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ |
|
И ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ....................................................................................... |
10 |
1.1. Основные понятия и определения технической термодинамики......... |
10 |
1.2. Основные законы термодинамики ........................................................... |
15 |
1.3. Газовые смеси............................................................................................. |
17 |
1.4. Основы теории теплообмена..................................................................... |
18 |
1.5. Теплообменные аппараты ......................................................................... |
25 |
ТЕМА 2. ТЕПЛОВЛАЖНОСТНЫЙ И ВОЗДУШНЫЙ |
|
РЕЖИМЫ ЗДАНИЯ. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИХ ОБЕСПЕЧЕНИЯ....... |
27 |
2.1. Понятие микроклимата. Условия комфортности ................................... |
27 |
2.2. Свойства наружных ограждений и их влияние |
|
на воздушно-тепловой режим помещений в холодный период года .......... |
29 |
2.3. Тепловой баланс помещений в холодный период года. |
|
Расчетная мощность системы отопления ....................................................... |
32 |
2.4. Летний тепловой режим зданий ............................................................... |
36 |
ТЕМА 3. ОТОПЛЕНИЕ.................................................................................... |
37 |
3.1. Общие сведения об отоплении. |
|
Классификация систем отопления................................................................... |
37 |
3.2. Системы водяного отопления................................................................... |
40 |
3.3. Размещение элементов системы отопления в здании ............................ |
43 |
3.4. Отопительные приборы............................................................................. |
46 |
3.5. Гидравлический расчет систем водяного отопления ............................. |
60 |
3.6. Системы пароводяного отопления. Понятия о системах |
|
отопления зданий повышенной этажности .................................................... |
64 |
3.7. Системы парового отопления ................................................................... |
65 |
3.8. Системы воздушного отопления .............................................................. |
69 |
3.9. Панельно-лучистое отопление.................................................................. |
74 |
3.10. Местное отопление .................................................................................. |
77 |
3
ТЕМА 4. ВЕНТИЛЯЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА......... |
80 |
4.1. Общие сведения о вентиляции.................................................................. |
80 |
4.2. Свойства влажного воздуха, I-d диаграмма ............................................ |
82 |
4.3. Воздухообмен. Способы организации воздухообмена .......................... |
84 |
4.4. Естественная вентиляция .......................................................................... |
89 |
4.5. Механическая вентиляция......................................................................... |
96 |
4.6. Борьба с шумом и вибрациями |
|
в механических системах вентиляции .......................................................... |
104 |
4.7. Кондиционирование воздуха .................................................................. |
106 |
4.8. Холодоснабжение..................................................................................... |
110 |
ТЕМА 5. ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЕ.......................................................... |
111 |
5.1. Общие сведения о топливе...................................................................... |
111 |
5.2. Тепловой баланс котельного агрегата.................................................... |
112 |
5.3. Общие характеристики топочных устройств........................................ |
114 |
5.4. Котельные установки............................................................................... |
116 |
5.5. Централизованное теплоснабжение....................................................... |
118 |
5.6. Теплоснабжение строительной площадки............................................. |
124 |
5.7. Использование нетрадиционных источников энергии ........................ |
126 |
5.8. Газоснабжение.......................................................................................... |
129 |
5.9.Обслуживание систем газоснабжения. Техника безопасности |
|
при строительстве и эксплуатации систем газоснабжения......................... |
135 |
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ................................................................... |
137 |
Методические указания к проведению практических занятий.................. |
138 |
Методические указания к выполнению курсовой работы |
|
по дисциплине «Инженерные сети и оборудование зданий»..................... |
166 |
Методические указания к выполнению расчетно-графической работы |
|
по дисциплине «Инженерные сети и оборудование зданий»..................... |
191 |
Методические указания к выполнению контрольной работы |
|
по дисциплине «Инженерные сети и оборудование зданий»..................... |
193 |
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ................................................................................. |
195 |
ВОПРОСЫ ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ ....................................................... |
214 |
ЛИТЕРАТУРА................................................................................................. |
217 |
ПРИЛОЖЕНИЯ............................................................................................... |
219 |
4
ВВЕДЕНИЕ
Дисциплина «Инженерные сети и оборудование» входит в цикл об- щепрофессиональных дисциплин для студентов специальностей 1-70 02 01 «Промышленное и гражданское строительство», 1-70 02 02 «Экспертиза и управление недвижимостью», 1-70 04 03 «Водоснабжение, водоотведение и охрана водных ресурсов».
Целью преподавания раздела «Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция» дисциплины «Инженерные сети и оборудование» является подготовка высококвалифицированного специалиста согласно квалифика- ционной характеристике, владеющего базовыми теоретическими знаниями основ теплотехники, отопления, вентиляции, тепло- и газоснабжения и на- выками применения их для решения теоретических и практических задач.
После изучения данного раздела студент должен знать следующий материал: условия формирования микроклимата помещений, определение его параметров; устройство систем отопления, теплоснаснабжения, венти- ляции, кондиционирования воздуха и газоснабжения; принципы расчетов систем отопления и естественной вентиляции зданий. Студент должен уметь рассчитывать тепловой баланс помещений зданий; выполнять расче- ты и анализ тепловлажностного режима ограждающих конструкций; при- нимать решения по проектированию систем отопления и вентиляции жи- лых зданий; выполнять теплотехнический расчет системы водяного ото- пления и расчет систем естественной вытяжной вентиляции.
Раздел «Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция» курса «Инженерные сети и оборудование» базируется на знаниях студентов, по- лученных ими при изучении следующих дисциплин: высшая математика, физика, архитектура, гидравлика.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
Курс рассчитан на 54 часа аудиторных занятий, из них 36 часов посвя- щено лекционному материалу и 18 часов – практическим занятиям. Для сту- дентов дневной формы обучения в соответствии с учебным планом преду- сматривается выполнение курсовой работы (для специальностей 1-70 02 01 и 1-70 04 03) и расчетно-графической работы (для специальности 1-70 02 02). Для студентов заочной формы обучения в соответствии с учебным планом предусматривается выполнение курсовой работы (для специально- стей 1-70 04 03) и контрольной работы (для специальности 1-70 02 01).
Дисциплина «Инженерные сети и оборудование» для студентов спе- циальностей «Промышленное и гражданское строительство», «Экспертиза
5
и управление недвижимостью» и «Водоснабжение, водоотведение и охра- на водных ресурсов» направлена на получение знаний по теоретическим основам теплотехники, отопления, вентиляции, тепло- и газоснабжения; по конструкциям, принципам действия различных систем теплогазоснабже- ния и вентиляции; по методам их выбора, расчета, проектирования; по способам экономии материальных и энергетических ресурсов; на приобре- тение умения проектировать системы отопления и вентиляции в увязке со строительными решениями для гражданских и промышленных зданий.
|
Промышленное |
Водоснабжение, водо- |
Экспертиза |
|||
Специальность |
и гражданское |
отведение и охрана |
и управление |
|||
|
строительство |
водных ресурсов |
недвижимостью |
|||
Виды занятий, формы |
Дневное |
Заочное |
Дневное |
Заочное |
Дневное |
|
контроля знаний |
обучение |
обучение |
обучение |
обучение |
обучение |
|
Курс |
3 |
4 |
3 |
4 |
3 |
|
Семестр |
5 |
8 |
5 |
7 |
5 |
|
Лекции, ч |
36 |
6 |
36 |
8 |
36 |
|
Экзамен (семестр) |
5 |
8 |
5 |
7 |
5 |
|
Практические занятия, ч |
18 |
6 |
18 |
6 |
18 |
|
Курсовая работа |
5 |
8 |
5 |
7 |
– |
|
(семестр) |
||||||
|
|
|
|
|
||
РГР (семестр) |
– |
– |
– |
– |
5 |
|
1. Наименование разделов и объем лекционных занятий
|
|
Объем в часах |
||
|
Наименование тем лекций |
Обучение |
||
|
|
дневное |
заочное |
|
Раздел 1. Основы технической термодинамики и теплопередачи |
4 |
0,5 |
||
Раздел 2. Тепловлажностный и воздушный режимы зданий, |
4 |
0,5 |
||
методы и средства их обеспечения |
||||
|
|
|||
Раздел 3. |
Отопление зданий |
10 |
2 |
|
Раздел 4. |
Вентиляция и кондиционирование воздуха |
10 |
2 |
|
Раздел 5. |
Теплогазоснабжение промышленных и гражданских |
8 |
1 |
|
зданий |
|
|||
|
|
|
||
|
Всего: |
36 |
6 |
|
2. Наименование тем и объем практических занятий
|
Объем в часах |
||
Наименование тем лекций |
Обучение |
||
|
дневное |
заочное |
|
1 |
2 |
3 |
|
1. Выбор оптимального термического сопротивления наружной сте- |
|
|
|
ны. Расчет сопротивления теплопередаче ограждений. Выбор запол- |
4 |
1,5 |
|
нения световых проемов. Определение сопротивлений воздухопрони- |
|||
|
|
||
цаемости. Проверка ограждения на наличие конденсации влаги |
|
|
|
6
|
1 |
2 |
3 |
|
2. |
Расчет теплопотерь через элементы ограждений. Расчет тепло- |
4 |
1 |
|
вой мощности системы отопления |
||||
|
|
|||
3. |
Гидравлический расчет теплопроводов системы водяного ото- |
2 |
0,5 |
|
пления |
||||
|
|
|||
4. |
Определение площади нагревательной поверхности отопитель- |
2 |
0,5 |
|
ных приборов |
||||
|
|
|||
5. |
I-d диаграмма. Расчет воздухообменов в помещениях |
2 |
1 |
|
6. |
Аэродинамический расчет каналов систем естественной венти- |
2 |
0,5 |
|
ляции. Механическая вентиляция, аэродинамический расчет |
||||
|
|
|||
7. |
Выбор оборудования тепловых пунктов. Принципы расчета га- |
2 |
1 |
|
зовых сетей |
||||
|
|
|||
|
Всего: |
18 |
6 |
|
РЕЙТИНГОВАЯ СИСТЕМА по курсу для студентов специальности 1-70 02 01, 1-70 04 03
Оцениваемая работа |
Балл за еди- |
Максимально |
Приме- |
||
ницу работы |
возможный балл |
чание |
|||
|
|
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Лекционный курс |
|
|
|
||
Посещение лекций |
2 часа = 1 балл |
18 |
36 часов |
||
Активная работа на лекциях |
|
32 |
|
||
Контрольная проверка знаний |
|
|
5 единиц |
||
4 |
(четыре) |
40 |
100 |
|
|
5 |
(пять) |
50 |
150 |
|
|
6 |
(шесть) |
60 |
200 |
|
|
7 |
(семь) |
70 |
250 |
|
|
8 |
(восемь) |
80 |
300 |
|
|
9 |
(девять) |
90 |
350 |
|
|
10 (десять) |
100 |
400 |
|
||
Практические занятия |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
Посещение занятий |
2 часа = 2 балла |
18 |
18 часов |
||
Активная работа на практических |
|
32 |
|
||
занятиях |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
Курсовое проектирование |
|
|
|
||
Активная работа в течение семестра |
|
25 |
|
||
Своевременная защита курсовой ра- |
|
25 |
|
||
боты |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
||
Уровень защиты курсовой работы |
|
50 |
|
||
|
|
|
|
|
|
4 |
(четыре) |
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
(пять) |
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
(шесть) |
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
(семь) |
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
(восемь) |
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
3 |
4 |
||
9 (девять) |
|
|
|
|
90 |
|
|
|
|
|
|
10 (десять) |
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
Экзамен |
|
|
|
|
|
|
|
400 |
|
|
|
ИТОГО |
|
|
|
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
Результат |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Набранное |
400÷450 |
|
451÷550 |
551÷650 |
651÷750 |
751÷850 |
851÷950 |
|
951 |
||
кол-во баллов |
|
|
и более |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Оценка |
4 (четыре) |
|
5 (пять) |
6 (шесть) |
7 (семь) |
8 (восемь) |
9 (девять) |
10 (десять) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РЕЙТИНГОВАЯ СИСТЕМА по курсу для студентов специальности 1-70 02 02
Оцениваемая работа |
|
Балл за единицу |
|
Максимально |
|
|
Приме- |
|||||||
|
работы |
|
возможный балл |
|
|
чание |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Лекционный курс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Посещение лекций |
|
|
|
|
2 часа = 2 балла |
36 |
|
|
|
36 часов |
||||
Активная работа на лекциях |
|
|
|
24 |
|
|
|
|
|
|||||
Контрольная проверка знаний |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 единиц |
|||||
4 (четыре) |
|
|
|
|
40 |
100 |
|
|
|
|
|
|||
5 (пять) |
|
|
|
|
50 |
150 |
|
|
|
|
|
|||
6 (шесть) |
|
|
|
|
60 |
200 |
|
|
|
|
|
|||
7 (семь) |
|
|
|
|
70 |
250 |
|
|
|
|
|
|||
8 (восемь) |
|
|
|
|
80 |
300 |
|
|
|
|
|
|||
9 (девять) |
|
|
|
|
90 |
350 |
|
|
|
|
|
|||
10 (десять) |
|
|
|
|
100 |
400 |
|
|
|
|
|
|||
Практические занятия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Посещение занятий |
|
|
|
|
2 часа = 2 балла |
18 |
|
|
|
18 часов |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Активная работа на практиче- |
|
|
|
32 |
|
|
|
|
|
|||||
ских занятиях |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Своевременная защита расчет- |
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|||||
но-графической работы |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Уровень выполненной расчетно- |
|
|
|
70 |
|
|
|
|
|
|||||
графической работы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Экзамен |
|
|
|
|
|
|
|
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ИТОГО |
|
|
|
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Результат |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Набранное |
400÷450 |
|
451÷550 |
|
551÷650 |
651÷750 |
|
751÷850 |
|
851÷950 |
|
951 |
||
кол-во баллов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и более |
Оценка |
4 (четыре) |
5 (пять) |
|
6 (шесть) |
7 (семь) |
|
8 (восемь) |
|
9 (девять) |
10 (десять) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
9
ТЕМА 1. ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ
ИТЕПЛОПЕРЕДАЧИ
1.1.Основные понятия и определения технической термодинамики
Термодинамика – это наука о свойствах энергии в различных ее ви- дах, а также о закономерностях перехода энергии от одних тел к другим и из одного вида в другой. Основой этой науки являются два закона приро- ды, достоверность которых подтверждается всем опытом человечества – первый и второй законы термодинамики.
Исторически термодинамика сложилась в процессе изучения сравни- тельно узкого круга вопросов, связанных с работой тепловых двигателей. В процессе своего развития термодинамика вышла за пределы теории теп- ловых двигателей, и ее законы в обобщенном виде нашли применение во многих других областях науки и техники.
С точки зрения инженера интерес представляет не только термоди- намический метод исследования процессов, с которыми ему приходится сталкиваться в своей практической деятельности, но и сопутствующее этому методу изучение микроструктуры рабочих веществ, при помощи ко- торых осуществляются эти процессы, а также тех изменений ее, какими эти процессы сопровождаются. Именно поэтому параллельно с развитием общей термодинамики всегда существовала и развивалась прикладная нау- ка, которая в отечественной литературе получила название технической термодинамики. Техническая термодинамика вместе с теорией тепло- и массообмена является теоретической базой всей современной теплотех-
ники [15].
Фундаментальными понятиями технической термодинамики являют- ся теплота и работа. Оба эти понятия неразрывно связаны с процессами передачи энергии от одних тел к другим.
Энергия, запасом которой обладает всякое тело, в общем случае со- стоит из внешней энергии, присущей всему телу в целом, и внутренней энергии, присущей самим молекулам, из которых состоит тело. Внешняя энергия тела обусловлена его видимым движением и наличием силового поля земного тяготения. Внутренняя энергия тела обусловлена невидимым движением составляющих его молекул и наличием сил взаимодействия между ними.
Передача энергии от одного тела к другому может происходить дву- мя принципиально различными способами.
10