Отопление

1. Цели и задачи дисциплины

1.1. Задачи дисциплины:

- изучение теоретических основ и освоение техники проектирования системы отопления зданий и сооружений с учётом их регулирования и эксплуатации;

- расширение сведений и развитие творческого использования знаний в области отопления при решении конкретных задач в процессе дипломного проектирования.

1.2. Цели дисциплины:

- знакомство с видами систем отопления и используемых теплоносителей;

- приобретение навыков конструирования и теплогидравлического расчёта центральных и местных систем отопления;

- принципы регулирования и совершенствования систем отопления.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

- знать устройство отопительных систем и оборудования;

- уметь осуществлять проектирование системы отопления, в том числе с использованием САПР;

- освоить методики расчёта тепловой мощности системы отопления, теплогидравлического расчёта отопительных приборов, оборудования и теплопроводов.

3. Объем дисциплины и виды учебной работы.

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
7
Общая трудоёмкость дисциплины	176	176
Аудиторные занятия	102	102
Лекции	51	51
Практические занятия (ПЗ)	34	34
Лабораторные работы (ЛР)	17	17
Самостоятельная работа	74	40
Курсовой проект	34
Вид итогового контроля	экзамен

4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№ п\п	Раздел дисциплины	Лекции, час	ПЗ, час	ЛР, час
1	2	3	4	5
Введение	1
Характеристика систем отопления	2
2.1	Требования, предъявляемые к отопительным установкам	0,5
2.2	Основные элементы системы отопления	1
2.3	Характеристика теплоносителей	0,5
3	Тепловой режим здания	2
3.1	Физиологическое воздействие отопления на человека	1
3.2	Тепловые условия в помещении	0,5
3.3	Расчётные наружные условия	0,5
4	Тепловая мощность системы отопления	1
4.1	Тепловой баланс помещения	0,5	4
4.2	Расчётная мощность системы отопления	0,5
5	Отопительные приборы	8	2
5.1	Требования, предъявляемые к приборам	2
5.2	Коэффициент теплопередачи отопительных приборов	2	2	12
5.3	Расчёт площади нагревательной поверхности приборов	2	4
5.4	Регулирование теплоотдачи приборов	2	2
6	Конструирование систем отопления	5	4
6.1	Теплопроводы	1
6.2	Расширительный бак	2
6.3	Перемещение и удаление воздуха	2
7	Водяное отопление	14
7.1	Схемы систем водяного отопления	1
7.2	Система отопления с естественной циркуляцией воды	1	4
7.3	Расчёт давления в системе водяного отопления	1
7.4	Динамика давления в системе отопления	1
7.5	Естественное циркуляционное давление	3
7.6	Расчётное циркуляционное давление	1
7.7	Гидравлический расчёт системы водяного отопления. Основные положения	2	2
7.8	Гидравлический расчёт по удельным линейным потерям	2	2
1	2	3	4	5
7.9	Гидравлический расчёт по характеристикам сопротивления	2	2
8	Паровое отопление	8
8.1	Система парового отопления	3
8.2	Оборудование систем парового отопления	2
8.3	Гидравлический расчёт паровых систем отопления	3	8
9	Воздушное отопление	3
9.1	Система воздушного отопления
9.2	Количество и температура воздуха для отопления
9.3	Местное воздушное отопление
9.4	Рециркуляционные воздухонагреватели
9.5	Центральное воздушное отопление
10	Панельно-лучистое отопление	2	2
10.1	Система панельно-лучистого отопления
10.2	Конструкции отопительных панелей
10.3	Площадь и температура отопительных панелей
10.4	Теплопередача отопительных панелей
11	Электрическое отопление	2
12	Регулирование и надёжность системы отопления	3
12.1	Режим работы системы отопления
12.2	Регулирование систем водяного отопления
12.3	Надёжность системы  водяного отопления

4.2. Содержание разделов дисциплины

Введение.

Отопление как отрасль строительной техники и вид инженерного оборудования. Научные основы отопительной техники. Назначение и эволюция отопления. Значение отопления в климатических условиях России. Отопительный сезон.

Раздел 2. Характеристика систем отопления.

2.1.Требования, предъявляемые к отопительной установке: санитарно-гигиенические, экономические, строительные монтажные, эксплуатационные.

2.2.Система отопления, её основные элементы; теплоносители. Классификация систем отопления. Деление систем по  виду и способу создания циркуляции теплоносителя.

2.3.Характеристика теплоносителей для отопления. Физические свойства. Сопоставление по технико-экономическим показателям. Достоинства и недостатки основных теплоносителей: воды, пара, воздуха.

       Раздел 3. Тепловой режим здания.

3.1.Физиологическое воздействие отопления. Значение отопления для самочувствия человека, для технологических процессов и сохранности здания.

3.2.Тепловые условия в помещении. Температура воздуха, радиационная температура, температура помещения. Теплообмен человека и условия комфортности.

3.3.Тепловой режим помещения. Характеристики наружного климата. Расчётные наружные условия. Обеспеченность расчётных внутренних условий.

Раздел 4. Тепловая мощность систем отопления.

4.1.Тепловой баланс помещения. Теплопотери через ограждающие конструкции; расчётная площадь и разность температур внутреннего и наружного воздуха. Добавочные теплопотери через ограждения. Теплозатраты на нагревание инфильтрующегося воздуха и холодных материалов. Теплопоступления в помещения от бытовых и производственных источников, от солнечной радиации.

4.2.Расчётная мощность системы отопления. Удельная тепловая характеристика здания. Работа системы отопления и теплозатраты в течение отопительного сезона.

Раздел 5. Отопительные приборы.

5.1.Требования, предъявляемые к приборам. Виды и сравнение различных приборов. Выбор и размещение отопительных приборов в помещении. Присоединение приборов к трубам. Унификация приборных узлов.

5.2.Теплопередача приборов. Теплообмен на внутренней и наружной поверхности прибора. Теплопередача через стенку прибора. Коэффициент теплопередачи прибора. Основные и дополнительные факторы, влияющие на значение коэффициента теплопередаче прибора. Области значений коэффициентов теплопередачи для основных видов приборов. Номинальная плотность теплового потока приборов.

5.3.Расчёт площади нагревательной поверхности отопительного прибора. Расчёт плотности теплового потока прибора. Влияние схемы присоединения приборов на плотность теплового потока. Определение площади нагревательной поверхности прибора с учётом теплоотдачи открыто проложенных  теплопроводов

5.4.Регулирование теплоотдачи отопительных приборов. Пусконаладочное и эксплуатационное регулирование систем отопления. Качественное и количественное эксплуатационное регулирование, местное и индивидуальное регулирование. Ручная и автоматически действующая арматура для индивидуального регулирования.

Раздел 6. Конструирование отопления.

6.1.Теплопроводы. размещение труб в зданиях. Расположение запорно-регулирующей арматуры. Компенсация теплового удлинения труб. Уклон труб. Тепловая изоляция и виброизоляция труб.

6.2.Расширительный бак. Трубы, соединяющие бак с системой отопления. Поддержание уровня воды в открытом баке. Определение вместимости открытого и закрытого баков. Автоматическое регулирование давления в системе с расширительным баком.

6.3.Перемещение и удаление воздуха, растворённое и свободное состояние воздуха в воде. Подъём, витание и унос водой скоплений воздуха. Локализация воздушных скоплений в системах отопления. Централизованное и местное удаление воздуха из системы. Арматура для удаления воздуха.

Раздел 7. Водяное отопление.

7.1.Система водяного отопления. Схемы системы. Зависимая и независимая схемы систем.

7.2.Система отопления с естественной циркуляцией воды. Особенности, область применения, количественное саморегулирование. Квартирное отопление.

7.3.Расчёт давления в системе водяного отопления. Давление циркуляционного насоса. Особенности работы и места установки. Циркуляционное давление смесительной установки.

7.4.Динамика давления в системе отопления. Динамика давления в местной системе с расширительным баком. Давление в зонах всасывания и нагнетания насоса. Точки минимального и максимального давления. Динамика давления в системе отопления без расширительного бака.

7.5.Естественное циркуляционное давление. Расчёт естественного давления в вертикальных и горизонтальных однотрубных системах. Естественное давление в малых циркуляционных кольцах.

7.6.Расчётное циркуляционное давление в насосных системах отопления. Расчётное давление в системах с естественной циркуляцией воды.

7.7.Гидравлический расчёт системы водяного отопления. Задачи и принципы расчёта. Участки и циркуляционные кольца системы. Потери давления на участке. Тепловая нагрузка и расход воды на участке. Тепловая нагрузка и расход воды на участке. Коэффициент гидравлического трения. Коэффициент местного сопротивления (КМС). Значения КМС конструктивных элементов и отопительных приборов.

7.8.Способы гидравлического расчёта. Гидравлический расчёт системы по удельным линейным потерям давления. Выбор и расчёт основного циркуляционного кольца системы. Расчёт дополнительных циркуляционных колец однотрубных систем с замыкающими участками. Определение коэффициента затекания воды в прибор. Расчёт ветвей горизонтальных однотрубных систем.

7.9.Гидравлический расчёт системы по характеристикам сопротивления. Физико-математическое обоснование метода. Выбор диаметра труб по удельной характеристике. Характеристика сопротивления узла параллельно соединённых участков. Коэффициент затекания воды в один из участков узла. Характеристика сопротивления систем и потери давления в системе.

Раздел 8. Паровое отопление.

8.1.Система парового отопления. Сравнение паровых систем по капитальным и эксплуатационным затратам с водяными системами. Достоинства и недостатки, область применения. Схемы замкнутой и разомкнутой систем. Образование и удаление из паропроводов попутного конденсата. Размещение запорно-регулирующей арматуры у отопительных приборов. Возвращение конденсата. Виды конденсатопроводов. Удаление воздуха из системы.

8.2.Оборудование систем парового отопления. Водоотделители. Редукционные клапаны, принцип действия и подбор. Гидравлические затворы, поплавковые и термические конденсатоотводчики, , принцип действия и подбор. Бак-сепаратор, определение объема. Конденсатный бак, определение вместимости. Конденсатные насосы, подбор и правила установки. Предохранительные приспособления и клапаны.

8.3.Выбор начального давления пара в замкнутой и разомкнутой системах. Гидравлический расчёт системы парового отопления. Гидравлический расчёт паропроводов низкого и высокого давления. Гидравлический расчёт самотечных, напорных и двухфазных конденсатопроводов. Последовательность гидравлического расчёта систем высокого давления. Дросселирующие шайбы.

Раздел 9. Воздушное отопление.

9.1.Система воздушного отопления. Достоинства и недостатки, область применения. Схемы местной и центральной системы. Полная и частичная рециркуляция воздуха. Прямоточная система.

9.2.Количество и температура воздуха для отопления. Теплозатраты на нагревание воздуха в рециркуляционой и прямоточной отопительно-вентиляционных системах.

9.3.Местное воздушное отопление. Условия применения местного отопления. Отопительные агрегаты, рециркуляционные воздухонагреватели. Уровень, температура и скорость выпуска из агрегата. Температура и скорость движения воздуха в рабочей зоне помещения. Кратность воздухообмена в помещении.

9.4.Рециркуляционные воздухонагреватели. Достоинства и недостатки, область применения. Выбор теплоносителя и нагревателя. Схемы присоединения к теплопроводам основной системы отопления.

9.5.Центральное воздушное отопление. Условия применения. Особенности конструирования систем. Начальная скорость движения и температура воздушной среды. Принципы теплового расчёта воздуховодов.

Раздел 10. Панельно-лучистое отопление.

10.1.Система панельно-лучистого отопления. Особенности, область применения. Тепловой комфорт при панельно-лучистом отоплении. Средняя температура поверхности ограждений помещений.

10.2.Конструкции отопительных панелей. Металлические и бетонные панели. Совмещённые и приставные панели. Стеновые панели, плинтусные, перегородочные, подоконные.

10.3.Площадь, температура отопительных панелей. Температурное поле на поверхности бетонной панели. Средняя температура поверхности панели. Допустимая температура поверхности потолочных, панельных и стеновых  панелей. Определение площади нагревательной поверхности панелей.

10.4.Расчёт теплопередачи отопительных панелей. Теплопередача через лицевую и тыльную стороны бетонной отопительной панели. Дополнительные теплопотери и тепловая изоляция тыльной поверхности панели в ограждении.

Раздел 11. Электрическое отопление.

Технико-экономическая характеристика. Достоинства и недостатки, область применения. Виды электрического отопления. Классификация электроотопительных приборов. Электрические отопительные приборы и оборудование. Приборы радиационного, радиационно-конвективного и конвективного типов. Электрические теплоаккумулирующие печи. Регулирование теплового потока приборов. Высокотемпературные подвесные излучатели. Электрические тепловые  излучатели. Электрические тепловые насосы компрессорные и полупроводниковые. Перспективы развития электрического отопления.

Раздел 12. Регулирование  и надёжность системы центрального отопления.

12.1. Режимы работы системы отопления. Обеспечение гидравлического и теплового режимов при вводе системы в эксплуатацию. Эксплуатационный режим системы отопления. Гидравлическая тепловая устойчивость. Влияние естественного циркуляционного давления на эксплуатационный режим. Особенности эксплуатационного режима различных систем отопления.

12.2.Режим регулирования системы отопления. Задачи регулирования. Виды и места проведения регулирования. Ручное и автоматическое регулирование. Способы автоматического регулирования системы водяного отопления. Регулирование по “возмущению” и по “отклонению”. Схемы регулирования. Особенности регулирования различных систем отопления.

12.3.Надёжность системы водяного отопления. Понятие о надёжности. Работоспособность при нарушении структуры системы и отклонении параметров теплоносителя от расчётных.

5.Лабораторный практикум

№ п/п	№ раздела дисц.	Кол-во часов	Темы практических занятий
1	5	8	Определение коэффициента теплопередачи отопительного прибора (чугунного радиатора, панельного стального радиатора, конвектора)
2	5	4	Определение коэффициента затекания в отопительный прибор
3	5	2	Определение технико-экономических показателей отопительных приборов
4	5	2	Определение эффективности регулирования теплоотдачи конвектора воздушным клапаном.

       

6.Перечень практических занятий.

№ п/п	№ раздела дисц.	Кол-во часов	Темы практических занятий
1	4	4	Расчёт тепловых потерь зданием
2	6	4	Конструирование насосной водяной системы отопления
3	5	4	Тепловой расчёт отопительных приборов
4	5	2	Расчёт радиаторного  узла с замыкающими участками
5	7	6	Гидравлический расчёт водяной системы отопления
6	7	4	Конструирование и расчёт квартирного отопления
7	8	4	Конструирование и гидравлический расчёт паровой системы отопления низкого давления
8	8	4	Гидравлический расчёт паровой системы отопления высокого давления
9	10	2	Расчёт отопительных панелей

       7.Курсовое проектирование.

Основные разделы курсового проекта “Отопление жилого дома” (34 ч.)

7.1.Расчёт тепловых потерь.

7.2.Конструирование системы отопления.

7.3.Гидравлический расчёт системы отопления.

7.4.Тепловой расчёт отопительных приборов.

7.5.Вычерчивание планов с нанесением системы отопления и аксонометрической схемы расчётного  циркуляционного кольца.

7.6.Оформление пояснительной записки.

8. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

       8.1. Рекомендуемая литература

       а) Основная литература:

       1. , . Отопление. Учебник для вузов – М.: АСВ, 2005 г. 576 с.

       2. , , . Отопление  и вентиляция жилого здания. Уч. пособие – М.: АСВ, 2003 г. 129 с.

       3. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование. М.: ФГУП ЦПП, 2004 г.

б) Дополнительная литература:

1. , . Отопление. Учебник для вузов. М.: Стройиздат, 1991 г. 735 с.

2. Справочник проектировщика “Внутренние санитарно-технические устройства”, часть 1 “Отопление”/Под. ред. , 4 изд. М.: Стройиздат, 1990 г. 343 с.

8.2. Методическая литература.

1. Проектирование водяной системы отопления. Часть 1. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине “Отопление”/, , . Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ,  2004 г. 39 с.

2. Проектирование водяной системы отопления. Часть 2 Определение мощности системы отопления. Тепловой расчет отопительных приборов: Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине “Отопление”/, , . Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ,  2004 г. 43 с.

3. Проектирование водяной системы отопления. Часть 3 Гидравлический расчет. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине “Отопление”/, , . Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ,  2003 г. 40 с.

       9. Материально-техническое обеспечение дисциплины.

       9.1. Лабораторная установка системы отопления.

ЛИСТ РЕГИСТРАЦИЙ ИЗМЕНЕНИЙ

Номер листа изменений	Номер протокола заседания кафедры	Дата заседания кафедры	Всего листов в документе	Подпись ответственного за внесение изменений
1	5	29.05.2008	1
2	18	02.07.2009	1
3	19	01.07.2010	1
4	18	05.07.2011	1