РАСЧЁТ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СООРУЖЕНИЯ СПОРТИВНОГО КОМПЛЕКСА

Предъявляемые к современным сооружениям и зданиям теплотехнические требования для снабжения энергоэффективности строительных сооружений и зданий сконцентрировано на поиск технических решений, позволяющих увеличить уровень тепловой защиты зданий и понизить расходы на их отопление, освещение и горячее водоснабжение.
Только независимо от того, до какой степени современна та или иная избранная конструкция, насколько избранно техническое решение соответствует нужной теплозащите здания, здание не будет энерго-эффективным в случае, если качество строительных работ не будет соответствовать большим требованиям. Обеспечение большого качества строительства влечет за собой исполнение ряда дополнительных работ.
В свою очередь, теплотехнический расчет сооружений и зданий выполняется в целях определения наиболее необходимых параметров ограждающих конструкций, характеристик отопительных приборов и системы отопления, подбора параметров тепловых сетей и теплоносителей или мощности отопительных котлов для обеспечения наиболее хорошего микроклимата во внутренних помещениях.
Расчетную температуру наружного воздуха принимают, исходя из температуры самой холодной пятидневки для данного региона. При выявлении параметров температуры воздуха внутри помещений учитывают влажностный режим (мокрый, влажный, нормальный или сухой) в зависимости от условий эксплуатации и назначения помещений.
Огромное значение при теплотехническом расчете имеет выявление отапливаемых объемов внутренних помещений и площадей. Отапливаемая площадь здания определяется как сумма площадей всех этажей здания, включая цокольный и мансардный этаж, а также площади, занимаемые перегородками и внутренними стенами, в пределах периметра, образованного внутренними поверхностями наружных стен. Не включаются в отапливаемую площадь площади подвала, технического этажа, балконов и лоджий, чердаков и холодных веранд. Отапливаемый объем всего здания является произведением площади этажа в пределах внутренних поверхностей стен на высоту, которая измеряется от пола первого до потолка последнего этажа. Для теплотехнического расчета также нужно подсчитать площадь наружных ограждающих конструкций – стен, с учетом дверных и оконных проемов, и перекрытий, которая рассчитывается исходя из внутренних размеров здания.
При выявлении оптимальных конструктивных решений наружных ограждений применяются такие расчетные показатели как: теплоусвоения паропроницаемости, удельная теплоемкость, коэффициенты теплопроводности, термическое сопротивление прослоек и другие, которые устанавливаются для каждого вида материалов по таблицам в приложениях к СНиП. Используя расчетные показатели, выявляют более оптимальные конструкции ограждений с использованием эффективных утеплителей.
На основании теплотехнических расчетов составляется так называемый теплоэнергетический паспорт здания, который входит в перечень проектной, а затем приемосдаточной и исполнительной документации сооружения. С помощью теплоэнергетического паспорта обеспечивается контроль качества на всех этапах строительства, начиная с разработки проекта, прохождения экспертизы, при строительстве, приемке и дальнейшей эксплуатации сооружения. При составлении теплоэнергетического паспорта применяются определенная, установленная форма нормативными документами.
Для определения качества требуемых характеристик тепловой защиты зданий НИИСФом был разработан ряд нормативных документов (СНиП 23-02-2003 и СП 23-101-2000), которые поставили некоторые задачи перед строителями в вопросах энергосбережения.
Постановлением министерства строительства Российской Федерации от 11.08.95 предприняты изменения строительных правил и норм СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника», регламентирующие повышение теплозащитной способности ограждающих конструкций. «Новое строительство, модернизация, реконструкция и капительный ремонт зданий должны выполнятся в соответствии с выдвинутыми требованиями к теплозащите ограждающих конструкций зданий». «Департаменту архитектуры выполнить разработку проектных решений по повышению теплозащиты проектируемых, существующих и вновь строящихся зданий в согласно с установленными нормами».
Решению проблемы увеличения теплоэнергетических характеристик сооружений и зданий посвящено много значительных научно-практических исследований: [1,2,3,4,5,6,7,8]. Министерство Науки России поручило Российской Академии архитектуры и строительных наук разработку некоторой технологии воссоздания зданий с эффективным приминением энергии и термическую усовершенствование существующей застройки [9,10].
Среди разных сооружений, которые зависимы от теплотехнических параметров, можно определить спортивный комплекс.
Спортивный комплекс предназначен для внеаудиторной и учебной работы с учащимися образовательных учреждений разного уровня.
Спортивный комплекс может в себе содержать разные аудитории как водные бассейны, футбольные площадки, залы для катания на коньках и т.п. поэтому, в настоящее время, особенно важное имеет значение, задача оценки теплозащитных свойств конструкции сооружения.
В процессе эксплуатации материал конструкций и само здание в общем подвергаются естественному старению, эрозии, испытывают механические воздействия при движениях грунта, переменные тепловые нагрузки, вибрации, ветровом напоре, при обледенении.
Теплозащитные свойства ухудшаются необратимо, прежде всего, из-за увеличения образования механических повреждений и проницаемости материала стен.
Ухудшение теплозащитных свойств в различных зонах фасадов зданий является предвестником спада прочности конструкции и появление механических дефектов.
Поэтому расчет по определению фактических теплотехнических характеристик конструкций имеют еще один особый аспект практического применения – оценку надежности сооружений и зданий, прочности, особенно если их теплозащитная оболочка является в то же время и несущей конструкцией.
Выше перечисленные проблемы обуславливают актуальность данной работы, а также на основании проведенного обследования инженерных систем, поддерживающих заданные микроклиматические параметры в ангарах спортивно-оздоровительного комплекса, была выявлена необходимость проведения реконструкции, включая наладку и ремонт существующего оборудования, с полной заменой систем управления и контроля. А также доукомплектование дополнительным оборудованием с целью исключения возникновения конденсата на световых проёмах и выпадения капельной влаги.
Трудность проблемы оценки теплотехнических параметров оболочки сооружений и зданий в реальных природных условиях контактными и дистанционными измерениями, получаемые на практике неверные результаты вызывают «крайне ограниченное применение» тепловизионных методов обследования, отводя им роль только способа визуального обнаружения дефектов.
Известен метод определения теплотехнических характеристик лишь ограждающих конструкций, включающих измерение плотности теплового потока и температуры и определение теплофизических характеристик по соответствующим теоретическим зависимостям [11].
Недостатком этого метода является неудобство проведения измерений в связи с установкой датчика на наружной стороне ограждающей конструкции.
Также известен метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций, включающий натурные измерения плотности и температуры тепловых потоков в реперной точке, выявление сопротивления теплопередаче в реперной точке, тепловизионную съемку ограждающей конструкции с последующим определением сопротивления теплопередаче в произвольных точках [12].
Недостатком этого способа является применение дорогостоящего и сложного тепловизионного оборудования, нужного для выявления теплофизических характеристик строительных конструкций, которое вынуждает дополнительных экономических затрат.
Обязательным элементом энергоэффективных зданий, обеспечивающим до 50 % экономии тепловой энергии, нужной на отопление, является принудительная система вентиляции с возвратом тепла вентиляционных выбросов. Возврат тепла в системе вентиляции выполняется с применением теплообменников разных конструкций. Независимо от вида агрегата параметром сравнения теплообменных аппаратов является их эффективность, то есть отношение возвращенной при теплообмене энергии к максимально возможной. Как правило, этот параметр получают обычно при сухом теплообмене. Такая оценка является достаточной для условий эксплуатации, не угрожающих замерзанием конденсирующейся в вытяжном канале теплообменника влаги. В условиях эксплуатации с низкой температурой окружающего воздуха для теплообменника важен показатель высокой эффективности возврата тепла во всем диапазоне возможных условий эксплуатации. Этот выбор, во многом должен диктоваться особенностями системы предотвращения замерзания.
Известны технические решения теплообменников с дополнительным байпасным каналом приточной вентиляции, в который часть приточного воздуха направляют при уменьшении температуры в вытяжном канале до 0°С. Это решение уменьшает энергетическую эффективность теплообменника, так как частично наружный воздух поступает в помещение, минуя теплообменник. Имеются и другие технические решения. В [13] для этой цели предлагается конструкция теплообменника с переменным значением термического сопротивления межканальной перегородки. Однако это снижает энергетическую эффективность при фиксированных габаритах и затрудняет конструкцию теплообменника.
Техническим результатом предлагаемого решения для роста теплотехнических параметров сооружения является реконструкция систем теплоснабжения приточных установок, систем вентиляции, систем автоматизации приточных установок спортивно-оздоровительного комплекса.
Научная новизна состоит в комплексном обследовании спортивного сооружения и определение теплотехнических характеристик их в данный момент эксплуатации, а также применение реконструкции средств которые влияют на теплотехнические параметры с целью выбора в дальнейшем наиболее правильного применения системы распределения тепла и ее внедрения для получения эффекта минимального расхода топливно-энергетических ресурсов.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 6
1 Общая характеристика объекта 13
1.1 Характеристика комплекса 13
1.2 Характеристика воздухоопорного сооружения 13
1.3 Характеристика тентокаркасного сооружения 17
2. Расчёт и выбор оборудования для сооружения спортивного комплекса 18
2.1 Формы оболочки и их крепление 19
2.2 Тепловые потери основания 21
2.3 Поддержание внутреннего давления 22
2.4 Выбор вентилятора 24
2.5 Выбор нагревателя воздуха 25
2.6 Потери, связанные с утечками воздуха 26
2.7 Потери теплоты через пол 28
2.8 Потери теплоты через оболочку 29
2.9 Расчет теплопотерь воздухоопорных сооружений 30
2.9.1 Расчет теплопотерь воздухоопорного сооружения ВОС1 30
2.9.2 Расчет теплопотерь воздухоопорного сооружения 2 35
3 Система отопления и кондиционирования сооружения спортивного комплекса 42
3.1 Принцип работы системы воздухонагревания и кондиционирования 42
3.2 Применяемое оборудование 43
4 Эксплуатация систем кондиционирования воздуха 50
4.1 Подготовка к пуску СКВ 52
4.2 Пуск СКВ 53
4.3 Останов СКВ 55
4.4 Действия персонала при эксплуатации СКВ 57
4.5 Техническое обслуживание СКВ 62
4.6 Испытание и регулирование СКВ 64
Заключение 69
Список использованных источников и литературы 70

4. Задание:

4.1. Исходные данные: общая характеристика объекта; колличество спортсменов и колличество зрителей на тенисные корты; параметры воздуха внутри воздухоопорного спортивного сооружения; тепловыделения и влаговыделения на одного спортсмена и одного зрителя; мощность установленного осветительного оборудования; проектный расход приточного и наружного воздуха.
4.2.Содержание: расчёт и выбор оборудования для сооружения спортивного комплекса; система отопления и кондиционирования сооружения спортивного комплекса; эксплуатация систем кондиционирования воздуха;
5. Перечень графического, иллюстративного материала (с точным указанием чертежей, рисунков, демонстрационных плакатов, слайдов и т.п.)
1. Конструкция воздухоопорного сооружения
2. Воздухоопорное сооружение комплекса "Теннисный центр"
3. Существующая система распределения воздуха
4. Подключение калорифера
5. Циркуляционный насос Grundfos UPS 80-120 F 3х400В PN06. Приточная установка VENTUS VTS VS-230-R-M/H
6. Смесительный узел
7. Камера смешения VS 230
8. Теплообменник VS 230 WCL 4
9. Выводы

1. Ивянский А.З. Сокращение эксплуатационных затрат на теплоснабжение зданий. // Водоснабжение и санитарная техника. № 6, 1994. с. 27 – 29.
2. Исследования по строительной теплофизике. Сб. трудов ин-та / НИИ строит, физики: Под ред. И.Н. Бутовского.- М.: НИИСФ, 1989. – 278 с.
3. Исследования по строительству. Строительная теплофизика. Долговечность конструкций: Сборник статей] / НИИ строительства Министерства строительства Эстонии [Гл. ред. В.Г1. Полонский]. Таллинн: 1990. – 95 с.
4. Линевег Ф. Измерения температур в технике. М.: Металлургия, 1980. – 544 с.
5. Теплообмен излучением: Справочник. / А.Г. Блох, Ю.А. Журавлев, Л.Н. Рыжков – М. Энергоатомиздат, 1991 – 431 с.
6. Теплозащитные свойства ограждающих конструкций зданий: Сб. тр. ин-та / НИИ Стр. физики: Под ред. Дроздова В.А. – М.: НИИСФ, 1980. – 113 с.
7. Теплофизические свойства горных пород / В.В. Бабаев, В.Ф. Будымка, Т.А. Сергеева и др. – М.: Недра, 1987. – 156 с.
8. ASTM Standard C1060./ Thermographic Inspection of Insulation in Envelope Cavities in Wood Frame Buildings.- Philadelphia (USA): ASTM, 1987.
9. Богословский В.Н. «Аспекты создания здания с эффективным использованием энергии» // Журнал АВОК, № 5, 2000. с. 34-39.
10. Богословский В.Н. «Три аспекта создания здания с эффективным использованием энергии», Журнал АВОК, № 3, 1998. с. 34-37.
11. Патент РФ № 2421711, 2009 г. – аналог.
12. Патент РФ № 2285915, 2004 г. – прототип.
13. Рекуперативный теплообменник: а. с. 1188500 СССР / С. Н. Осипов, У. О. Саука // Изобретения в СССР и за рубежом. – 1985. – № 40. – С. 147.
14. Типовая инструкция по эксплуатации систем кондиционирования воздуха с центральными кондиционерами и пароводяными эжекторными холодильными машинами ТИ 34-70-036-84