Файл: Конспект курса Инженерные сети - ЧАСТЬ 1.doc

Инженерные сети и оборудование зданий и территорий поселений

КОНСПЕКТ КУРСА. Часть 1

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Инженерные сети» может быть определена как наука о рациональном устройстве, размещении и строительстве инженерных сетей, служащих для обеспечения населенных мест и промышленных предприятий водой, различными видами энергии (теплом, газом, электричеством), а также для удаления ливневых, бытовых и промышленных стоков.

По своей сути нженерные сети (системы, коммуникации) – это системы, обеспечивающие жизнедеятельность потребителей: населения, коммунально-бытовых и промышленных предприятий.

Инженерные сети населенных пунктов проектируют как комплексную систему, объединяющую все внутренние и внешние (надземные, наземные и подземные) сети с учетом их развития на расчетный период.

Внутренние сети являются неотъемлемой частью здания и непосредственно определеют саму принципиальную возможность его эксплуатации в рабочем режиме. Они располагаются вдоль стен, либо в специально оборудованных каналах внутри стен здания или в коробах, делающих систему незаметной для жильцов. Внутренние сети представляют собой трубопроводы различного назначения, воздуховоды и кабели (силовые и сигнальные).

Система внешних инженерных сетей, большинство из которых относится к подземным коммуникациям, является составной частью инфраструктуры современного города в целом и определяет уровень его развития и благоустройства.

Подземные сети прокладывают преимущественно под улицами и дорогами. Для этого в поперечных профилях улиц и дорог предусматривают места для укладки сетей. Размещение распределительных трасс подземных сетей на территории микрорайона и жилых кварталов зависит от общего планировочного решения и рельефа местности и проектируется таким образом, чтобы их эксплуатация, ремонт и замена в аварийных ситуациях могли осуществляться в кратчайшие сроки и с меньшими затратами.

Всю совокупность подземных инженерных сетей можно разделить на три группы: трубопроводы, кабельные сети и коллекторы.

Трубопроводы подразделяют на магистральные (транзитные), обслуживающие город или его отдельные районы; разводящие, обслуживающие микрорайоны и кварталы; внутриквартальные, обслуживающие отдельные дома.

---

По функциональному назначению трубопроводы разделяют на общегородские (водопровод, канализация, теплопроводы, газопроводы, дренажи) и специальные промышленные (нефтепроводы, паропроводы, золопроводы и др.).

Кабельные сети – электрические сети высокого (до нескольких десятков киловольт) и низкого напряжения, а также сети слабого тока – телефонные, телеграфные, радиовещания, телевещания и компьютерные.

Коллекторы подразделяют на три группы:

– коллекторы-трубопроводы – трубы большого диаметра (больше 1,5 м) и тоннели, служащие для пропуска различных жидкостей, в основном канализационные и водосточные коллекторы;

– специальные коллекторы (каналы), в которых размещают один вид подземных инженерных сетей, чаще всего теплосеть или кабельные прокладки;

– общие или совмещенные коммуникационные коллекторы для совместной прокладки инженерных сетей различного назначения.

При проектировании инженерных сетей обязательно необходимо иметь чёткое представление о том, какие системы обслуживаются данными сетями, знать об их устройстве, особенностях монтажа и эксплуатации.

В ходе изучения дисциплины будут рассматриваться системы, являющиеся составной частью инженерных сетей.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ МИКРОКЛИМАТА

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

ЧТО ТАКОЕ МИКРОКЛИМАТ ПОМЕЩЕНИЯ?

Микроклимат помещения – совокупность тех факторов внутренней среды, которые непосредственно и ощутимо влияют на состояние человека и/или технологические процессы производства.

Какими физическими параметрами определяются микроклимат?

При решении задач контроля микроклимата учитываются две группы параметров:

1) тепловые условия:

• температура помещения (среднее арифметическое температуры воздуха t_В и радиационной температуры t_R (средней температуры всех внутренних поверхностей помещения));

• влажность воздуха;

• подвижность воздуха.

2) Состав внутреннего воздуха:

• концентрация кислорода

• концентрация примесей – углекислоты (продуктов дыхания), вредных газов и паров, пыли;

• концентрация микроорганизмов;

• озоно-ионный состав;

• запахи.

---

Все эти параметры могут изменяться под действием сил природы, человека и техники.

Какие ФИЗИЧЕСКИЕ процессы формируют и изменяют параметры микроклимата?

Параметры микроклимата формируется физическими процессами взаимодействия и трансформации потоков тепла, влаги и воздуха.

Потоки, вызывающие отклонение параметров от заданных величин, называются возмущающими воздействиями.

Потоки, приводящие параметры к норме – регулирующими воздействиями.

Откуда в помещение поступают возмущающие воздействия?

Возмущающие воздействия поступают в помещение:

• из внешней среды через наружные ограждения;

• из соседних помещений через внутренние ограждения;

• от людей;

• от внутренних источников (технологических и бытовых).

Откуда в помещение поступают регулирующие воздействия и когда?

Регулирующие воздействия подаются в помещение системами отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВК) в виде потоков тепла, влаги и воздуха при отклонении параметров микроклимата от заданных значений. Приведение параметров к норме достигается нейтрализацией и компенсацией возмущающих воздействий.

Система отопления поддерживает требуемую температуру в помещении. Система вентиляции – обеспечивает нормативный воздухообмен (при этом может проводиться обработка подаваемого или удаляемого воздуха). На остальные параметры микроклимата эти системы также оказывают опосредованное воздействие, но – без возможности их коррекции.

Система кондиционирования позволяют автоматически поддерживать любые параметры микроклимата в обслуживаемой зоне независимо от внешних и внутренних условий.

Как происходит теплообмен?

Существует 3 вида теплообмена:

• конвекция (передача тепла от одного тела к другому посредством подвижной теплоёмкой среды),

• излучение / радиация (передача тепла от одного тела к другому посредством электромагнитного излучения),

• теплопроводность (передача тепла в пределах одного тела между разными его частями).

В помещении могут наблюдаться все 3 вида теплообмена одновременно.

---

Во всех случаях тепловой поток направлен от более нагретого тела к менее нагретому. Интенсивность протекающего теплообмена тем выше, чем больше разница температур тел. Явление теплопроводности в пределах одного тела возникает при неравномерности распределения в нём температуры.

Тепловые потоки, направленные из помещения и приводящие к потерям тепла, называются – стоки тепла.

Тепловые потоки, приносящие тепло в помещение – источники тепла. Источниками тепла в помещении, как правило, являются:

• тепловыделения от технологического оборудования

• людей

• искусственного освещения

• систем ОВК

• теплопоступления от солнечной радиации через окна.

Как происходит конвективный теплообмен?

Конвективный теплообмен происходит при посредстве промежуточной подвижной теплоёмкой среды, переносящей теплоту от одного тела к другому, конвекция – перенос теплоты движущимися частицами вещества..

Внутри здания теплообмен протекает между поверхностями ограждений (в том числе оборудования) и людьми с одной стороны и воздухом помещения – с другой.

При этом воздух непосредственно контактирует с поверхностью, нагреваясь или охлаждаясь ею (в зависимости от температур поверхности и воздуха), после переместившись к другим поверхностям, нагревает или охлаждает уже их. Люди и оборудование при этом могут выделять потоки воздуха с той или иной температурой, смесь которых с воздухом помещения принимает непосредственное участие в конвективном теплообмене.

Конвекция также возникает в объёме неравномерно нагретой воздушной среды при взаимном перемещении и смешивании слоёв воздуха, имеющих различную температуру.

Извне конвективные тепловые потоки поступают в помещение с нагретым (либо охлажденным) воздухом – в основном от систем вентиляции и кондиционирования воздуха, либо через неплотности в ограждающих конструкциях.

Интенсивность конвективного теплообмена также зависит и от подвижности воздуха.

Конвективное тепло поступает непосредственно в воздух, который не обладает тепловой инерцией, что приводит к быстрому изменению его температуры.

В помещениях большого объема происходит медленное перемешивание воздуха, что приводит к неравномерному распределению температуры воздуха.

---

Как происходит лучистый теплообмен?

Лучистый теплообмен происходит посредством излучения и поглощения телами электромагнитных, преимущественно инфракрасных, волн. Излучение – перенос теплоты с поверхности на поверхность электромагнитными волнами через лучепрозрачную среду..

В теплообмене этого рода роль воздуха невелика. В нём участвуют поверхности, обращенные в помещение. Поверхности тел (в зависимости от их температур) отдают или воспринимают тепло от других тел, находящихся в прямой видимости друг от друга.

Распределение лучистых потоков в помещении носит, как правило, неравномерный или ассиметричный характер, что приводит к неравномерному нагреву отдельных поверхностей. Так как поверхности ограждений обладают тепловой инерцией, теплообмен протекает в нестационарном режиме.

Как происходит теплообмен при явлении теплопроводности?

Перемещение тепловых потоков в толще тел между частями с разной температурой протекает в ходе явления теплопроводности. Этот процесс, как правило, наблюдается при теплопотерях через наружные ограждения помещения, когда внутренняя поверхность ограждения имеет более высокую температуру, чем наружная. Разумеется, движение теплового потока направлено в противоположную сторону, если температура наружной поверхности выше, чем внутренней.

Как происходит перемещение потоков воздуха?

Помимо тепла воздух переносит также содержащуюся в нём влагу в виде водяных паров, примеси (пыль и иные вредности) и запахи. Кроме того, свежий воздух необходим для дыхания.

Перемещение потоков воздуха имеет место как между помещениями в пределах здания, так и в пределах одного помещения. Помимо этого, в помещение через наружные ограждения поступает наружный или удаляется внутренний воздух.

Перемещение воздуха по вертикали здания обусловлено вертикальным распределением разности давления снаружи и внутри здания при разности плотности наружного и внутреннего воздуха. В большинстве случаев плотность наружного воздуха больше, поэтому потоки воздуха направлены снизу вверх.

---