Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

7695

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
23.11.2023
Размер:
1.21 Mб
Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Кочев А.Г.

СОЗДАНИЕ И ПОДДЕРЖАНИЕ МИКРОКЛИМАТА В ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЯХ И УНИКАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЯХ

Учебно-методическое пособие по подготовке к практическим занятиям

(включая рекомендации по выполнению курсовой и самостоятельной работы)

для обучающихся по дисциплине «Создание и поддержание микроклимата в промышленных зданиях и уникальных сооружениях» по направлению подготовки 08.04.01 Строительство профиль Теплогазоснабжение населенных мест и предприятий

Нижний Новгород ННГАСУ

2016 г

2

УДК 697.922

Кочев А.Г. /Создание и поддержание микроклимата в промышленных зданиях и уникальных сооружениях. [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пос. / А.Г. Кочев; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 117 с.– 1 электрон. опт. диск

(CD-RW).

В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Создание и поддержание микроклимата в промышленных зданиях и уникальных сооружениях» даются конкретные рекомендации учащимся для освоения основного и дополнительного материала дисциплины для достижения целей, обозначенных в учебной программе дисциплины. Цель учебнометодического пособия — помощь в подготовке к практическим занятиям, в освоении требуемого объёма знаний самостоятельной работы студентов, а также в написании курсовой работы.

Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Создание и поддержание микроклимата в промышленных зданиях и уникальных сооружениях» по направлению подготовки 08.04.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение населенных мест и предприятий

Учебно-методическое пособие ориентировано на обучение в соответствии с календарным учебным графиком и учебным планом по основной профессиональной образовательной программе направления 08.04.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение населенных мест и предприятий, утверждённым решением научнотехнического совета (НТС) ННГАСУ от 9.06.2015г. (протокол № 2).

© А.Г. Кочев, 2016

© ННГАСУ, 2016

3

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень обозначений………………………………………….….…….….…5

Введение…….…………………………………………………………..………7

1. Воздушный, тепловой и влажностный режимы зданий………

…………..8

2.Параметры внутреннего воздуха в помещении….……………………......12

3.Параметры наружного воздуха…..…………………...…..………....……...15

4.Основы организации воздухообмена………………..……………...….......16

5. Движение воздуха вблизи вытяжных отверстий…..……………

…...........18

5.1.

Точечный сток…………………………

 

.…….………….…………18

 

5.2.

Линейный сток……………………...…

 

.…………..…..……..……20

 

5.3. Движение воздуха вблизи всасывающих отверстий круглой

 

формы………...……..………………...…

 

.……………………..…..21

 

5.4. Движение воздуха вблизи всасывающих отверстий

 

 

прямоугольной формы………...…….……………...…

.….………24

6. Приточные струи………………….…………………………

 

……

….……...26

6.1. Классификация приточных струй…………………….………..…26

 

6.2. Свободные изотермические струи…………

………..………….…27

 

6.3. Истечение свободных изотермических струй из круглых

 

отверстий.……………………………………...………

 

……

.… ……29

6.4. Истечение свободных изотермических струй из прямоугольных

 

отверстий…..………………...…

…………………………

 

…….…...30

6.5. Истечение свободных изотермических струй из плоских

 

отверстий………………...…..………………...........……….………30

 

 

7. Воздухораспределение в помещении…………………

……….…………....31

 

7.1. Схемы воздухораспределения в помещении…… …….………

…..34

 

4

 

 

 

7.2. Воздухораспределение ненастилающимися струями……

…… …35

 

7.3. Воздухораспределение настилающимися струями……

……...… 39

8.

Порядок расчета воздухораспределения…...………………

……..…….... 47

9.

Основные зависимости для расчета воздуховодов равномерной

 

раздачи воздуха……………………………….……………………

 

…………50

9.1. Порядок расчета воздуховода равномерной раздачи с постоянным сечением канала и с переменным сечением

выпускных отверстий.…………………… …… ……………………53

9.2.Порядок расчета воздуховода равномерной раздачи с постоянным сечением канала и с переменным сечением

выпускного щелевидного отверстия.…………

…… ………………54

9.3.Порядок расчета воздуховода равномерной раздачи с переменным сечением канала и с постоянным сечением выпускных отверстий (воздуховод равномерной раздачи с

постоянным статическим давлением).…………

…… ……………..56

9.4.Порядок расчета воздуховода равномерной раздачи с переменным сечением канала и с постоянным сечением

 

выпускного щелевидного отверстия.… ……

………………………60

10.

Расчет воздуховода равномерного всасывания…………

…… ……………62

11.

Свободные нагретые и охлажденные струи ..………

……..……………….63

12.

Движение воздуха через решетки…………..…..………

 

…….…………….69

13.

Конвективные потоки, возникающие у нагретых поверхностей

 

(тепловые струи)………………………

……

……………………….………71

14.

Микроклимат уникальных зданий и сооружений культовой

 

архитектуры……………………………………

 

……………………………80

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК................................................................

 

 

107

15.

Порядок выполнения курсовой работы………………..…………

…...…..110

16.

Вопросы для контрольных работ………....…………..………………..…115

 

 

5

 

ПЕРЕЧЕНЬ ОБОЗНАЧЕНИЙ

a

коэффициент температуропроводности

B0

характерный размер прямоугольного отверстия

cf

коэффициент трения

сp

удельная теплоемкость при постоянном давлении

d

диаметр

g

ускорение силы тяжести

F, f

площадь

G

массовый расход

H, h

высота

I

энтальпия

L

объёмный расход

l

длина, характерный размер

m

масса

p

давление

q

удельный тепловой поток

Q

количество теплоты, передаваемой или выделяемой в единицу

 

времени

R,r

радиус, расстояние

t

температура

T

абсолютная температура

V, υ

объем, скорость

Ек

кинетическая энергия

x

расстояние по оси x

y

расстояние по оси 0y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

α−

угол, коэффициент теплоотдачи

β−

термический коэффициент объёмного расширения

γ−

удельный вес

 

 

 

 

 

 

разность значений, шаг вдоль оси

δ−

толщина динамического пограничного слоя

δt

толщина теплового пограничного слоя

ϕ−

относительная влажность, коэффициент

λ−

коэффициент теплопроводности

μ−

коэффициент динамической вязкости

ν−

коэффициент кинематической вязкости

θ−

разность температур

 

 

 

ρ−

плотность

 

 

 

 

 

 

 

τ−

время

 

 

 

 

 

 

 

ζ−

коэффициент местного сопротивления

 

Числа подобия

 

 

 

 

Gr =

g ×βt ×l3 ×Dt

− число Грасгофа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v2

 

 

 

 

 

 

 

 

Nu = α×δ

 

− число Нуссельта

 

 

 

 

λ

 

 

 

 

 

 

 

 

Pr =

ν

 

 

 

 

 

− число Прандтля

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Re = υ × d

 

− число Рейнольдса

 

 

 

 

ν

 

 

 

 

 

 

 

 

Ar = g ×

dэкв

×

ρв − ρг

− число Архимеда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ 2

 

ρ

г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ra = Gr × Pr =

g ×βt ×l 3 × Dt

×

ν

− число Релея

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v2

 

a

7

ВВЕДЕНИЕ

Современные технологии строительства, основанные на передовых достижениях науки и техники, информационная доступность к научнотехническим разработкам отечественных и зарубежных авторов позволили значительно расширить номенклатурный ряд и технические характеристики изготавливаемых строительных и теплоизоляционных материалов, инженерного оборудования и средств автоматизации.

Россия располагает крупнейшими в мире запасами органических видов топлива, огромным гидроэнергетическим потенциалом, большими запасами ядерного топлива. По данным современных источников энергопотребление в системах отопления и горячего водоснабжения значительно превышает остальные статьи расходов. А в условиях Крайнего Севера отопление обеспечивает на порядок большую нагрузку.

В настоящее время стали предъявляться повышенные требования к экономии топлива, потребляемой теплоты, холода и электрической энергии, что привело к широкому применению утилизации вторичных и энергетических ресурсов. Использование современного автоматизированного иностранного и российского теплогенерирующего и климатического оборудования предполагает совместно с рассмотрением вопросов по созданию и поддержанию требуемых микроклиматических условий решать задачи и по энергосбережению. Отечественными учеными, профессорами В. Н. Богословским, В. В. Батуриным, О. Я. Кокориным, Л. Д. Богуславским, А. Н. Сканави, А. Г. Егиазаровым, Ю. Я. Кувшиновым, Ю. А. Табунщиковым, А. М. Гримитлиным, В. Н. Посохиным, В. Г. Гагариным, П. А. Хавановым и др. разработаны концепции энергосбережения

теплогенерирующими установками, системами теплоснабжения, отопления, холодоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха, работающими в энергоэффективных зданиях и сооружениях гражданского и промышленного назначения.

8

Курс «Создание и поддержание микроклимата в промышленных зданиях и уникальных сооружениях» является базовым для дисциплин «Утилизация вредных выбросов газоиспользующих установок», «Особенности расчёта, проектирования и конструирования систем ТГВ», «Моделирование процессов в системах теплогазоснабжения и планирование экспериментальных исследований», «Тепловые балансы промышленных предприятий» и «Энергоаудит гражданских и промышленных зданий».

1.ВОЗДУШНЫЙ, ТЕПЛОВОЙ И ВЛАЖНОСТНЫЙ РЕЖИМЫ ЗДАНИЙ

Вдисциплине «Строительная теплофизика» рассматриваются тепловой и влажностный режимы зданий. В курсе «Отопление» изучается тепловой режим зданий. Все режимы рассматриваются в курсе «Создание и поддержание микроклимата в промышленных, гражданских и уникальных зданиях».

Воздушный режим здания Воздушный режим здания – это взаимодействие здания с окружающей

средой, процессы перетекания воздуха через ограждающие конструкции между смежными помещениями и движение воздуха по каналам и воздуховодам [1, 2].

При его изучении рассматривается следующий ряд задач:

1.Внутренняя задача.

1.1.Определение требуемых воздухообменов в помещениях здания.

1.2.Выбор расчетных параметров внутреннего воздуха.

1.3.Определение рационального способа распределения воздуха по помещению и удаление отработанного воздуха за пределы помещения.

1.4.Определение параметров приточного воздуха в помещение.

1.5.Определение количеств вредных веществ, поступающих в рабочую зону помещения от технологического оборудования.

1.6.Определение параметров воздуха на конкретных рабочих местах.

2.Краевая задача.

9

2.1. Определение количества воздуха, поступающего в помещение через ограждающие конструкции (инфильтрация, эксфильтрация) и через смежные помещения.

2.2.Определение площадей аэрационных фрамуг.

2.3.Определение размеров каналов и воздуховодов.

2.4.Определение способа обработки приточного воздуха.

2.5.Разработка мероприятий по предотвращению проникновения в помещение холодного наружного воздуха через двери, ворота, проемы (расчет

иконструирование воздушно-тепловых завес).

3.Внешняя задача.

3.1.Определение ветрового давления на ограждающие конструкции здания и его элементы.

3.2.Расчет предельно допустимых выбросов (ПДВ) – максимального количества выбрасываемых вредных веществ, при котором в приземном слое атмосферы не наступают концентрации, превышающие значения предельно допустимых концентраций (ПДК) при любых метеоусловиях.

3.3.Выбор и расчет месторасположения приточных и вытяжных шахт.

3.4.Расчет полей концентраций рассеивания вредных выбросов и прогнозирование распределения концентрации по прилегающей территории.

Тепловой режим здания Тепловой режим здания — это совокупность всех факторов и процессов,

определяющих тепловую обстановку в его помещениях [3].

Помещения здания частично теплоизолированы от внешней среды ограждающими конструкциями, что позволяет создать в них определенный микроклимат. Наружные ограждения защищают помещения от непосредственных атмосферных воздействий, а специальные системы кондиционирования поддерживают определенные заданные параметры внутренней среды. Совокупность всех инженерных средств и устройств, обеспечивающих заданные условия микроклимата в помещениях здания (ограждающие конструкции, солнцезащитные устройства, другие

10

конструктивно-планировочные средства, а также системы отопления и охлаждения, вентиляции, кондиционирования воздуха), называют системой кондиционирования микроклимата.

Под действием разности наружной и внутренней температур, солнечной радиации и ветра помещение теряет теплоту через ограждения зимой и нагревается летом, гравитационные силы, действие ветра и вентиляция создают перепады давлений, приводящие к перетеканию воздуха между сообщающимися помещениями и к его фильтрации через поры материала и неплотности оrраждений. Атмосферные осадки, влаговыделения в помещениях, разность влажности внутреннего и наружного воздуха приводят к влагообмену через ограждения, под влиянием которого возможно увлажнение материалов и ухудшение защитных свойств и долговечности наружных стен и покрытий.

Процессы, формирующие тепловую обстановку помещения, необходимо рассматривать в неразрывной связи между собой, ибо их взаимное влияние может оказаться весьма существенным. Например, фильтрация воздуха и увлажнение конструкций могут в несколько раз увеличить теплопотери помещения зимой. В то же время создание благоприятной воздушной среды в помещении требует организации воздухообмена и влагообмена с наружной средой.

Теплопотери прямо пропорциональны важнейшему теплоэнергетическому показателю — удельной отопительной характеристике здания

qV,

Вт

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м3 × о С

 

 

 

 

 

 

 

 

qV =

k

 

,

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где R — интегральное термическое сопротивление ограждений,

м2 × о С

,

 

Вт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

коэффициент компактности здания,

 

1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м

 

 

 

 

 

k =

F

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]