9119

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

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Е.С. Козлов

ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ЗДАНИЙ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям по дисциплине «Инженерные системы и оборудование в архитектуре (специальный курс)» для обучающихся по направлению подготовки 07.03.01 Архитектура, профиль Реставрационное проектирование

Нижний Новгород

2016

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Е.С. Козлов

ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ЗДАНИЙ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям по дисциплине «Инженерные системы и оборудование в архитектуре (специальный курс)» для обучающихся по направлению подготовки 07.03.01 Архитектура, профиль Реставрационное проектирование

Нижний Новгород ННГАСУ

2016

УДК 696

Козлов Е. С. Инженерные системы и оборудование зданий [Электронный ресурс]: учеб. - метод. пос. / Е. С. Козлов; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 118 с; ил. 55 электрон. опт. диск (CD-RW)

Приведены теоретические и практические сведения по инженерным системам и оборудованию, предназначенным для обеспечения микроклимата современных зданий и сооружений различного назначения.

Ключевые слова: инженерное оборудование зданий, инженерные системы, теплоснабжение, теплопотери, отопление, вентиляция, кондиционирование, микроклимат.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ по направлению подготовки 07.03.01 Архитектура, профиль Архитектурное проектирование.

© Е. С. Козлов, 2016

© ННГАСУ, 2016.

4

3.1.Классификация систем вентиляции…………………………………. 86

3.2.Способы определения воздухообмена………………………………. 93

3.5.Воздухонагреватели (калориферы)………………………………….. 102

3.6.Приточные установки вентиляционных систем…………………….. 104

4.Системы кондиционирования воздуха………………………………. 110

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………. 117

5

ВВЕДЕНИЕ

Под инженерным оборудованием зданий понимают комплекс технических средств и устройств, обеспечивающих благоприятные (комфортные) условия жизнедеятельности людей в быту, на производстве и условия, необходимые для осуществления технологических процессов в помещениях.

Инженерное оборудование включает следующие основные системы и коммуникации: водоснабжение (холодное и горячее) и водоотведение,

газоснабжение, отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха,

электроснабжение, мусороудаление, системы пожаротушения, лифты,

телефонизация, радиофикация и другие системы внутреннего благоустройства.

Создание современных видов инженерного оборудования является предметом совместной творческой деятельности представителей различных профессиональных отраслей: архитекторов, конструкторов-строителей,

технологов, специалистов по системам обеспечения микроклимата, социологов и др.

Мировой опыт проектирования и строительства современных зданий показывает, что инженерное оборудование оказывает существенное, а в ряде случаев решающее значение на архитектуру, объемно-планировочные решения зданий и интерьер помещений.

Одно из важнейших мест в общем комплексе инженерного оборудования занимают системы обеспечения микроклимата зданий – теплоснабжение,

отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха, задачей которых является создание и поддержание нормируемых температурно-влажностных параметров воздушной среды в помещениях зданий различного назначения.

В учебно-методическом пособии приводятся необходимые сведения по устройству современных систем и оборудования, предназначенных для обеспечения микроклимата современного здания: теплоснабжения, отопления,

вентиляции и кондиционирования воздуха.

6

1. ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ЗДАНИЙ

1.1. Схемы систем теплоснабжения

Система теплоснабжения здания предназначена для обеспечения тепловой энергией (теплотой) его инженерных систем, требующих для своего функционирования подачи нагретого теплоносителя. Помимо традиционных систем (отопление и горячее водоснабжение), в современном здании могут быть предусмотрены и другие теплопотребляющие системы (вентиляция и кондиционирование воздуха, обогреваемые полы, бассейн).

В качестве теплоносителя в настоящее время, как правило, используется нагретая вода. Водяной пар для целей теплоснабжения в силу его многочисленных недостатков применяется крайне редко, в основном, в

производственных зданиях, где пар требуется для технологических нужд.

Источником теплоты для системы местного или децентрализованного водяного теплоснабжения служит водогрейная котельная, размещаемая непосредственно в здании или близ него.

При централизованном водяном теплоснабжении высокотемпературная вода поступает в здание из отдалённого теплоисточника: теплоэлектроцентрали

(ТЭЦ) или районной тепловой станции (РТС). В зависимости от источника теплоснабжения различаются схемы и оборудование котельной или местного теплового пункта здания, откуда осуществляется подача теплоты к инженерным системам, их управление и контроль.

Схема при местном (децентрализованном) теплоснабжении собственной водогрейной котельной показана на рис. 1.1, а. Воду, отдавшую свою теплоту в инженерных системах и остывшую до температуры tо, нагревают в котлах

(теплогенераторах) до температуры tг и перемещают с помощью циркуляционного насоса, включённого в общую подающую или обратную магистраль, к которой, как изображено на схеме, присоединён также расширительный бак. Системы заполняют водой из наружного водопровода.

7

Рис. 1.1. Принципиальные схемы водяного теплоснабжения зданий

а - местное (децентрализованное) теплоснабжение от собственной водогрейной котельной; б - независимая схема при централизованном теплоснабжении;

в - зависимая схема со смешением воды при централизованном теплоснабжении; г - зависимая прямоточная схема при централизованном теплоснабжении

1 - водогрейный котёл (теплогенератор); 2 - циркуляционный насос; 3 - расширительный бак; 4 - теплообменник; 5 - подпиточный насос; 6 - смесительная установка;

7 – теплопотребляющие инженерные системы здания; 8 - наружная тепловая сеть; 9 – наружный водопровод

При централизованном водяном теплоснабжении применяют три способа присоединения теплопотребляющих систем к наружным теплопроводам.

Независимая схема присоединения систем (см.рис. 1.1, б) близка по своим элементам к схеме при местном (децентрализованном) теплоснабжении.

Лишь котлы заменяют теплообменниками и систему заполняют деаэрированной, лишённой растворенного воздуха, водой из наружной

(городской) тепловой сети. Воду для заполнения инженерных систем, как правило, забирают из обратного теплопровода наружной сети, используя

8

высокое давление в ней или специальный подпиточный насос, если этогодавления недостаточно для заполнения всех инженерных систем. При независимой схеме создаётся местный теплогидравлический режим в системах при пониженной температуре греющей воды (tг<t1). Независимую схемуприсоединения применяют, когда в инженерных системах не допускается повышение гидростатического давления (по условию прочности элементов систем) до давления, под которым находится вода в наружном теплопроводе.

Преимуществом независимой схемы, кроме обеспечения устойчивого теплогидравлического режима, индивидуального для каждого здания, является её высокая надёжность, в частности, возможность сохранения циркуляции с использованием теплосодержания воды в течение некоторого времени, обычно достаточного для устранения возможного аварийного повреждения наружных теплопроводов.

Зависимая схема присоединения со смешением воды (см. рис. 1.1, в)

проще по конструкции и в обслуживании. Стоимость её значительно ниже стоимости независимой схемы, благодаря исключению многих конструктивных элементов. Циркуляция теплоносителя в зависимой схеме осуществляется за счёт разности давления воды в точках её присоединения к наружной тепловой сети.

Эту схему выбирают, когда в теплопотребляющих системах и, прежде всего, в системе отопления (по санитарногигиеническим соображениям)

требуется температура воды tг<t1 и допускается повышение гидростатического давления до давления, под которым находится вода в наружном обратном теплопроводе.

Зависимая прямоточная схема присоединения инженерных систем к наружным теплопроводам наиболее проста по конструкции и в обслуживании

(рис. 1.1, г). Прямоточную схему применяют, когда допускается подача в инженерные системы высокотемпературной воды (tг=t1) и начительное гидростатическое давление, или при прямой подаче низкотемпературной воды.

Недостатками зависимой прямоточной схемы являются невозможность

9

местного регулирования температуры горячей воды и зависимость теплового режима здания от температуры воды в наружном подающем теплопроводе.

Высота зданий, в которых используют высокотемпературную воду,

ограничена, вследствие необходимости сохранить в системе гидростатическое давление, достаточно высокое для предотвращения вскипания воды в системах.

Достаточно часто схема местного теплового пункта здания при централизованном теплоснабжении может быть комбинированной, когда,

например, система центрального водяного отопления подключается к наружным тепловым сетям по независимой схеме, а другие системы, например,

вентиляции и кондиционирования воздуха - по зависимой схеме.

1.2. Тепловые сети

Горячая вода или пар из источника теплоты (ТЭЦ, котельная) транспор-

тируется к потребителям (жилым домам, общественным и промышленным зданиям) по специальным трубопроводам, которые называются тепловыми сетями. Тепловые сети разделяются на магистральные, прокладываемые на главных направлениях населенного пункта, распределительные — внутри квартала, микрорайона — и ответвления к отдельным зданиям.

Тепловые сети являются одним из наиболее дорогостоящих и трудоемких элементов системы централизованного теплоснабжения, так как прокладка их в земле или над землей связана с целым рядом сложных работ по тепло- и

гидроизоляции, по устройству опор и камер, компенсаторов температурных удлинений. Трасса тепловых сетей в городах и других населенных пунктах должна предусматриваться в специально отведенных для инженерных сетей технических полосах.

При выборе трассы теплопроводов необходимо руководствоваться вы-

полнением следующих условий: надежности и долговечности тепловой сети;

уровнем тепловых потерь в окружающую среду; защитой теплопроводов от разрушения под воздействием внешних нагрузок.

Тепловая изоляция играет большую роль в экономике централизованного