Шиляев.Типовые приверы расчета систем.Оторления вентиляции и кондиционирования

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Томский государственный архитектурно-строительный университет»

М.И. Шиляев, Е.М. Хромова, Ю.Н. Дорошенко

ТИПОВЫЕ ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ, ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Томск Издательство ТГАСУ

УДК 697(075.8) ББК 38.762я7 Ш 60

Шиляев, М.И. Типовые примеры расчета систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха [Текст] : учебное пособие / М.И. Шиляев, Е.М. Хромова, Ю.Н. Дорошенко. – Томск : Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2012. – 288 с. – ISBN 978-5-93057-478-4.

Пособие соответствует ФГОС ВПО дисциплин «Отопление», «Вентиляция», «Кондиционирование воздуха и холодоснабжение зданий» профиля подготовки бакалавров «Теплогазоснабжение и вентиляция» направления 270800 «Строительство».

Представлены основы расчета теплового и воздушного баланса зданий различного назначения и приведены примеры построения процессов состояния влажного воздуха на I-d -диаграмме. Рассмотрены закономерности струйных течений и примеры расчетов устройств воздухораспределения. Приведены методики гидравлического и аэродинамического расчета систем отопления и вентиля-

ции, типовые примеры расчетов элементов систем отопления,

и кондиционирования воздуха. Дан необходимый для расчетов

и нормативный материал, представленный в приложениях и списке рекомендуемой литературы.

Учебное пособие предназначено для бакалавров профиля подготовки «Теплогазоснабжение и вентиляция», а также родственных профилей. Может использоваться в практике инженерно-технических работников организаций, занимающихся проектированием систем жизнеобеспечения зданий и сооружений.

Рецензенты: д.т.н., профессор Волгоградского государственного архитектурностроительного университета Н.В. Мензелинцева; д.т.н., профессор Сибирского федерального университета г. Красноярска Ю.Л. Липовка;

д.т.н., профессор Томского государственного архитектурностроительного университета С.А. Карауш.

М.И. Шиляев, Е.М. Хромова,

Ю.Н. Дорошенко, 2012

1.1. Расчет тепловой мощности системы отопления………. 10

1.1.1. Уравнение теплового баланса здания……………. 10

1.1.2. Основные потери теплоты через ограждающие конструкции зданий………………………………. 11

1.1.3. Дополнительные потери теплоты через ограждающие конструкции зданий……………. 12

1.1.4. Расчет расхода теплоты на нагрев

инфильтрующегося наружного воздуха………… 14

1.1.5. Дополнительные бытовые теплопоступления

1.2. Водяное отопление……………………………………… 27

1.2.1. Гидравлический расчет системы водяного отопления…………………………………………. 27

1.2.1.1. Гидравлический расчет главного циркуляционного кольца по удельной линейной потере давления…………………. 27

1.2.1.2. Гидравлический расчет второстепенного

1 .2.1.3. Гидравлический расчет по характеристикам

сопротивления и проводимостям………….

1.2.2. Тепловой расчет отопительных приборов………

1.3. Воздушное отопление……………………………………

2.1. Аэродинамический расчет систем вентиляции……….. 75

2.1.1. Аэродинамический расчет систем вентиляции

с естественным побуждением движения воздуха. 79

2.1.2. Аэродинамический расчет систем вентиляции

с принудительнымпобуждением движения воздуха. 87

2.3. Расчет воздуховодов для равномерного

2.3.1. Подбор диаметров ответвлений при расчете воздуховодов……………………………………… 104

2.4. Закономерности струйного течения……………………

2.4.1. Примеры расчетов устройств воздухораспределения на основе теории

свободной изотермической струи……………….. 105

2.4.2. Движение неизотермической свободной струи. 114

2.4.3. Стесненные струи………………………………… 119 Пример 2.11 ..…. ………………………..…………….. 122

2.6. Бортовые отсосы………………………………………… 130 Пример 2.14–2.17 ..………………………………..…….. 133

2.7.1. Использование теории свободной струи

для расчета воздушных душей………..…………. 140

2.7.2. Метод расчета воздушных душей (горизонтальными и наклонными струями),

предложенный П.В. Участкиным………….……. 143

2.7.3. Расчет воздушных душей для уменьшения концентрации вредных выделений……..………. 148

2.8. Воздушные завесы………………………………………. 150 2.8.1. Завесы шиберующего типа………………. …….. 150 Пример 2.22 ..…. …………………………………….. 153

2.8.2. Завесы смесительного типа…….………………..

2.9. Обработка приточного воздуха…………………………

2.10. Определение влаговыделений и тепловыделений

при испарении жидкости………………………………

2.11. Аэрация промышленного здания……………………. 177

3. Кондиционирование воздуха ……………..……………….. 185

3.1. Производительность систем вентиляции

и кондиционирования воздуха (СКВ)…………………. 185

3.1.1. Определение воздухообмена в помещении…….. 185

3.1.2. Определение параметров наружного воздуха….. 187

3.1.3. Определение параметров внутреннего воздуха. 188

3.1.4. Определение параметров удаляемого воздуха…. 189

3.1.5. Определение параметров приточного воздуха… 190

3.2. Построениепроцессов СКВна I-d- диаграмме

3.2.1. Построениелучапроцесса………….……………….. 191

3.2.2. Прямоточная схема СКВ для теплого периода…. 191

3.2.3. Прямоточная схема СКВ для холодного периода

3.2.4. Схема СКВ с первой рециркуляцией

для теплого периода……………………………..

3.2.5. Схема СКВ с первой рециркуляцией для холодного периода……………. ……………. 196

3.3. Основное оборудование центральных СКВ……………

3.3.1. Камеры орошения……………………….……….. 218

3.3.1.1. Расчет камеры орошения по методике

3.3.1.2. Расчет камеры орошения с использованием

3.3.2. Расчет воздухонагревателей…………………….. 231

3.3.3. Расчет воздухоохладителей……………………… 236

3.3.3.1. Расчет воздухоохладителей при сухом охлаждении………………………………….. 236

3.3.3.2. Расчет воздухоохладителей при охлаждении и осушении воздуха………….. 238

Список рекомендуемой литературы. ………..…………….

Приложение 1. Таблица для гидравлического расчета тру-

бопроводов водяного отопления при перепадах температуры

воды в системе 95–70 °С, 105–70 °С и А ш = 0,2 мм ……………

Приложение 2. Коэффициент местных сопротивлений для

Приложение 3. Потери давления на местные сопротивления

для расчетов трубопроводов водяного отопления………. …

Приложение 4. Теплоотдача открыто проложенных

Приложение 5. Техническая характеристика

Приложение 6. Размеры каналов из кирпича………………..

Приложение 7. Площадь живого сечения каналов

из шлакогипсовых и шлакобетонных плит, м 2 …………….…

Приложение 8. Нормируемые размеры круглых

воздуховодов из листовой стали……………………………….

Приложение 9. Нормируемые размеры прямоугольных воздуховодов из листовой стали……………………………………. 263 Приложение 10. Абсолютная эквивалентная шероховатость материалов, применяемых для изготовления воздуховодов… 263 Приложение 11. Номограмма для определенияпотерь давления натрениевкруглыхвоздуховодах естественнойвентиляции……. 264 Приложение 12. Номограмма дляопределенияпотерь давления

натрениевкруглыхвоздуховодахмеханическойвентиляции…. 265 Приложение 13. Коэффициент шероховатости поверхности канала…………………………………………………………… 266

Приложение 14. Значения коэффициентов местных сопро-

Приложение 16. Определение относительной центральной

Высота спектра вредных выделений………

Удельная величина отсасываемого

воздуха, поправка на глубину уровня…………………………

Поправка на скорость движения воздуха

Приложение 20. Относительный расход воздуха K…………..

Приложение 21. График для определения коэффициентов b

и c для расчета воздушных душей…………………………….

Приложение 22. НомограммадляопределениятипоразмераПД.

Приложение 23. Расстояние по вертикали от центра проема до уровня нулевых давлений…………………………………. 280

Приложение 24. Основные расчетные показатели боковых

двухсторонних воздушно-тепловых завес…………………….

Приложение 25. Определение Q

для боковой завесы………

Поправочныйкоэффициент k 2 длязавес

Приложение 28. Технические данные фильтров…………….

I — d -диаграмма влажного воздуха…………..

Приложение 30. Количество форсунок по рядам в камере

Приложение 31. Технические характеристики воздухонагревателей (без обводного канала)………………… 286 Приложение 32. Показатель N t для расчета воздухоохладителей…………………………………………… 287

Для создания и поддержания в помещениях, зданиях и сооружениях требуемых параметров воздушной среды (температуры и влажности), а также скорости движения, газового состава и чистоты воздуха применяют системы вентиляции и кондиционирования воздуха. В соответствии с определенными требованиями воздух в системах вентиляции и кондиционирования при обработке нагревают, охлаждают, осушают и увлажняют. Система отопления предназначена для создания в помещениях здания в холодный период года температурной обстановки, соответствующей комфортным параметрам для человека и отвечающей требованиям технологического процесса. Решая задачу отопления здания, необходимо рассчитать ограждения и обогревающие устройства так, чтобы они обеспечивали требуемые тепловые условия в обслуживаемой зоне помещения, прежде всего в наиболее суровый период зимы, который считается расчетным.

Потребность в систематизированно изложенном материале для подготовки инженеров-строителей по специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» по дисциплинам «Отопление», «Вентиляция», «Кондиционирование воздуха и холодоснабжение» назрела давно. Задачи, подобные приведенным в настоящем учебном пособии, представлялись ранее в соответствующих учебниках и справочниках, однако в основном в формальном, отвлеченном от нормативных требований и конкретных ситуаций, виде.

Учебное пособие состоит из трех частей, касающихся систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха с общим библиографическим списком и приложениями, включающими в себя необходимые справочные данные для расчетов. В списке рекомендуемой литературы представлены нормативные документы, справочники, на основе которых приводятся расчеты систем отопления, вентиляции и кондиционирования

воздуха, а также учебная литература по специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция».

Каждая часть пособия содержит разделы с теоретическими положениями, изложенными в компактной форме, при этом теоретические положения по вентиляции и кондиционированию воздуха совмещены. Совмещение касается расчета производительности систем вентиляции и кондиционирования воздуха, а также теоретических основ расчета процессов изменения тепловлажностного состояния воздуха с помощью I — d -диаграммы

в системах вентиляции и кондиционирования воздуха.

В третью часть авторы также включили материал, полученный в результате научно-исследовательской работы по тепломассообмену в оросительных камерах. Приводится сравнение результатов расчета оросительной камеры кондиционера воздуха (КВ) на основе физико-математической модели, разработанной на кафедре ОиВ ТГАСУ под руководством профессора М.И. Шиляева, с расчетами по методике ВНИИКондиционер. Показывается, что физико-математическая модель дает возможность оптимизировать режим работы оросительной камеры, методика ВНИИКондиционер этого сделать не позволяет.

Разделы 1 «Отопление» и 3 «Кондиционирование воздуха» написаны к.ф.-м.н., доц. Е.М. Хромовой, раздел 2 «Вентиляция» – д.т.н., проф. М.И. Шиляевым и к.т.н., доц. Ю.Н. Дорошенко. Авторы выражают благодарность всем сотрудникам каф. ОиВ ТГАСУ, принявшим участие в обсуждении и подготовке рукописи к печати.

1.1. Расчет тепловой мощности системы отопления

1.1.1. Уравнение теплового баланса здания

Температурная обстановка в помещении зависит от тепловой мощности системы отопления, а также от расположения обогревающих устройств, теплозащитных свойств наружных ограждений, интенсивности других источников поступления и потерь теплоты. В холодное время года помещение теряет теплоту через наружные ограждения, теплота расходуется на нагрев наружного воздуха, на нагрев материалов, транспортных средств, изделий, одежды, которые холодными попадают с улицы в помещение. Системой вентиляции в помещение может подаваться воздух с более низкой температурой, технологические операции могут быть связаны с процессами, сопровождаемыми затратами теплоты. Теплота поступает в помещение от технологического оборудования, источников искусственного освещения, инсоляции, нагретых материалов, изделий, людей. Впомещениях могут осуществляться технологические процессы свыделением теплоты[13, 25].

Сведением всех составляющих поступлений и расхода теплоты в тепловом балансе помещения определяется дефицит или избыток теплоты. Дефицит теплоты указывает на необходимость устройства в помещении отопления, избыток теплоты обычно ассимилируется воздухом и с ним отводится из помещения вентиляцией. Для определения тепловой мощности системы отопления составляют баланс часовых расходов теплоты для расчетного зимнего периода в виде

Q o Q огр Q д Q и Q техн ,

где Q огр – основные потери теплоты через ограждающие конструкции здания, Вт; Σ Q д – суммарные добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции здания, Вт; Q и – расход тепла на нагревание воздуха, поступающего в помещение при инфильтрации и вентиляции, если эти составляющие не учтены в тепловом балансе для расчета вентиляции, Вт; Q техн – дебаланс между

Шиляев, М. И. Типовые примеры расчета систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха : учебное пособие. — Томск, 2012

Шиляев, Михаил Иванович. Типовые примеры расчета систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха : учебное пособие / М. И. Шиляев, Е. М. Хромова, Ю. Н. Дорошенко. — Томск : Издательство Томского государственного архитектурно-стоительного университета, 2012. — 287 с. : ил. ; 21 см.

Содержание :

• Введение.
• ОТОПЛЕНИЕ
• Расчет тепловой мощности системы отопления.
• Уравнение теплового баланса здания.
• Основные потери теплоты через ограждающие конструкции зданий.
• Дополнительные потери теплоты через ограждающие конструкции зданий.
• Расчет расхода теплоты на нагрев инфильтрующегося наружного воздуха.
• Дополнительные бытовые теплопоступления в помещения.
• Водяное отопление.
• Гидравлический расчет системы водяного отопления.
• Гидравлический расчет главного циркуляционного кольца по удельной линейной потере давления.
• Гидравлический расчет второстепенного циркуляционного кольца.
• Гидравлический расчет по характеристикам сопротивления и проводимостям.
• Тепловой расчет отопительных приборов.
• Воздушное отопление.
• ВЕНТИЛЯЦИЯ
• Аэродинамический расчет систем вентиляции.
• Аэродинамический расчет систем вентиляции с естественным побуждением движения воздуха.
• Аэродинамический расчет систем вентиляции с принудительным побуждением движения воздуха.
• Расчет воздуховодов для равномерной раздачи воздуха.
• Расчет воздуховодов для равномерного всасывания воздуха.
• Подбор диаметров ответвлений при расчете воздуховодов.
• Закономерности струйного течения.
• Примеры расчетов устройств воздухораспределения на основе теории свободной изотермической струи.
• Движение неизотермической свободной струи.
• Стесненные струи.
• Вытяжные зонты.
• Бортовые отсосы.
• Воздушные души.
• Использование теории свободной струи для расчета воздушных душей.
• Метод расчета воздушных душей (горизонтальными и наклонными струями), предложенный П. В. Участкиным.
• Расчет воздушных душей для уменьшения концентрации вредных выделений.
• Воздушные завесы.
• Завесы шиберующего типа.
• Завесы смесительного типа.
• Обработка приточного воздуха.
• Калориферы.
• Фильтры.
• Определение влаговыделений и тепловыделений при испарении жидкости.
• Аэрация промышленного здания.
• КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
• Производительность систем вентиляции и кондиционирования воздуха (СКВ).
• Определение воздухообмена в помещении.
• Определение параметров наружного воздуха.
• Определение параметров внутреннего воздуха.
• Определение параметров удаляемого воздуха.
• Определение параметров приточного воздуха.
• Построение процессов СКВ на I-d-диаграмме влажного воздуха.
• Построение луча процесса.
• Прямоточная схема СКВ для теплого периода.
• Прямоточная схема СКВ для холодного периода.
• Схема СКВ с первой рециркуляцией для теплого периода.
• Схема СКВ с первой рециркуляцией для холодного периода.
• Основное оборудование центральных СКВ.
• Камеры орошения.
• Расчет камеры орошения по методике ВНИИКондиционер.
• Расчет камеры орошения с использованием модели тепломассообмена.
• Расчет воздухонагревателей.
• Расчет воздухоохладителей.
• Расчет воздухоохладителей при сухом охлаждении.
• Расчет воздухоохладителей при охлаждении и осушении воздуха.
• Список рекомендуемой литературы.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Таблица для гидравлического расчета трубопроводов водяного отопления при перепадах температуры воды в системе 95-70 °С, 105-70 °С и Аш= 0,2 мм.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Коэффициент местных сопротивлений ξ для стальных трубопроводов.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Потери давления на местные сопротивления для расчетов трубопроводов водяного отопления.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Теплоотдача открыто проложенных стальных трубопроводов.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Техническая характеристика отопительных приборов.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Размеры каналов из кирпича.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Площадь живого сечения каналов из шлакогипсовых и шлакобетонных плит, м 2 .
• ПРИЛОЖЕНИЕ 8. Нормируемые размеры круглых воздуховодов из листовой стали.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 9. Нормируемые размеры прямоугольных воздуховодов из листовой стали.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 10. Абсолютная эквивалентная шероховатость материалов, применяемых для изготовления воздуховодов.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 11. Номограмма для определения потерь давления на трение в круглых воздуховодах естественной вентиляции.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 12. Номограмма для определения потерь давления на трение в круглых воздуховодах механической вентиляции.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 13. Коэффициент шероховатости поверхности канала.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 14. Значения коэффициентов местных сопротивлений.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 15. Определение относительной скорости по оси зонта.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 16. Определение относительной центральной скорости.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 17. Высота спектра вредных выделений.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 18. Удельная величина отсасываемого воздуха, поправка на глубину уровня.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 19. Поправка на скорость движения воздуха в помещении.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 20. Относительный расход воздуха К.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 21. График для определения коэффициентов b и с для расчета воздушных душей.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 22. Номограмма для определения типоразмера ПД.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 23. Расстояние по вертикали от центра проема до уровня нулевых давлений.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 24. Основные расчетные показатели боковых двухсторонних воздушно-тепловых завес.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 25. Определение Q для боковой завесы.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 26. Поправочный коэффициент к₂ для завес смешивающего типа.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 27. Данные для подбора воздухонагревателей КСкЗ.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 28. Технические данные фильтров.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 29. I-d-диаграмма влажного воздуха.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 30. Количество форсунок по рядам в камере орошения ОКФ-3.
• ПРИЛОЖЕНИЕ 31. Технические характеристики воздухонагревателей (без обводного канала).
• ПРИЛОЖЕНИЕ 32. Показатель N, для расчета воздухоохладителей.

Ключевые слова

ОГРАНИЧЕННЫЙ ПРОСМОТР : общий вид издания, доступ к аннотации и содержанию.

Представлены основы расчета теплового и воздушного баланса зданий различного назначения и приведены примеры построения процессов состояния влажного воздуха на I-d-диаграмме. Рассмотрены закономерности струйных течений и примеры расчетов устройств воздухораспределения. Приведены методики гидравлического и аэродинамического расчета систем отопления и вентиляции, типовые примеры расчетов элементов систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Дан необходимый для расчетов справочный и нормативный материал, представленный в приложениях и списке рекомендуемой литературы.