Основы гидравлики и аэродинамики систем теплогазоснабжения и вентиляции

 

УДК 628.8:533 
ББК 38.762 
        Л87 
 
 
Рецензенты: 
доктор технических наук, профессор В.Г. Гагарин, 
член-корреспондент РААСН, главный научный сотрудник НИИСФ РААСН; 
кандидат технических наук С.М. Усиков,  
доцент кафедры ТГВ НИУ МГСУ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
      Лушин, Кирилл Игоревич. 
Л87        Основы гидравлики и аэродинамики систем теплогазоснабжения и вентиляции  
[Электронный ресурс] : учебно-методическое пособие / К.И. Лушин, Н.Ю. Плющенко ; 
М-во науки и высшего образования Рос. Федерации, Нац. исследоват. Моск. гос. 
строит. ун-т. — Электрон. дан. и прогр. (3,75 Мб). — Москва : Издательство МИСИ – 
МГСУ, 2019. — Режим доступа: http://lib.mgsu.ru/Scripts/irbis64r_91/cgiirbis_64.exe? 
C21COM=F&I21DBN=IBIS&P21DBN=IBIS. — Загл. с титул. экрана. 
ISBN 978-5-7264-1964-0 (сетевое) 
 
В учебно-методическом пособии представлены основные положения теплотехнического 
расчета ограждающих конструкций, гидравлики и аэродинамики систем теплогазоснабжения и 
вентиляции с использованием нормативных и справочных материалов, а также принципы конструирования 
систем отопления и естественной вентиляции жилых зданий. Даны рекомендации 
для подготовки к практическим занятиям и самостоятельной работе обучающихся. 
Для обучающихся по направлению подготовки 38.03.10 Жилищное хозяйство и коммунальная 
инфраструктура. 
 
 
 
Учебное электронное издание 
 
 
© Национальный исследовательский 
Московский государственный 
строительный университет, 2019 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Редактор Т.Н. Донина 
Корректор В.К. Чупрова 
Компьютерная правка и верстка О.В. Суховой 
Дизайн первого титульного экрана Д.Л. Разумного 
 
Для создания электронного издания использовано: 
Microsoft Word 2010, ПО Adobe Acrobat  
 
 
Подписано к использованию 30.04.2019 г. Объем данных 3,75 Мб. 
 
 
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение 
высшего образования  
«Национальный исследовательский  
Московский государственный строительный университет» 
129337, Москва, Ярославское ш., 26. 
 
Издательство МИСИ – МГСУ.  
Тел.: (495) 287-49-14, вн. 13-71, (499) 188-29-75, (499) 183-97-95. 
E-mail: ric@mgsu.ru, rio@mgsu.ru. 

 

Оглавление 

ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................................................5 

1. СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОФИЗИКА И ТЕПЛОТЕХНИКА, МИКРОКЛИМАТ 
ИСКУССТВЕННОЙ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ .....................................................................................7 

1.1. Определение климатических характеристик района строительства .....................................7 

1.2. Определение параметров внутреннего микроклимата проектируемого здания ..................7 

1.3. Расчет теплотехнических характеристик и определение толщины теплоизоляции ..........10 

1.3.1. Поэлементные требования к теплозащитной оболочке здания ................................10 

1.3.1.1. Определение нормируемого значения приведенного сопротивления 
теплопередаче ограждающей конструкции .....................................................................10 

1.3.1.2. Определение толщины теплоизоляции наружной стены ..................................12 

1.3.1.3. Выбор заполнения оконных проемов ..................................................................15 

1.3.2. Комплексное требование к теплозащитной оболочке здания ...................................17 

1.3.3. Санитарно-гигиеническое требование к теплозащитной оболочке здания .............20 

1.3.3.1. Проверка возможности конденсации водяных паров на внутренней 
поверхности наружного ограждения ................................................................................20 

1.3.3.2. Проверка возможности конденсации водяных паров в толще наружного 
ограждения ..........................................................................................................................21 

2. ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ ...................................................................................................28 

2.1. Определение тепловой мощности системы отопления .....................................................28 

2.2. Конструирование системы отопления .................................................................................36 

2.2.1. Особенности подбора отопительных приборов .........................................................45 

2.2.2. Конструирование и подбор оборудования ИТП здания ............................................48 

2.3. Конструирование систем вентиляции .................................................................................50 

Библиографический список .........................................................................................................55 

ПРИЛОЖЕНИЯ ....................................................................................................................................56 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ 

В учебно-методическом пособии представлены материалы для подготовки к практическим 
занятиям и выполнения самостоятельной работы обучающимися, направленные на формирование 
у них компетенций в сфере теплогазоснабжения и вентиляции и приобретение практических 
навыков теплотехнических расчетов и конструирования систем отопления и естественной 
вентиляции в жилых зданиях с использованием нормативных документов и справочных 
материалов, приведены необходимые нормативные и справочные сведения. Последова-

тельность изложения материала пособия соответствует последовательности выполнения прак-

тического задания. 
Текущий контроль по дисциплине «Основы теплогазоснабжения и вентиляции» предусмотрен 
в форме проверки выполнения практического задания. 
Тематика практического задания — отопление и вентиляция жилого здания. 

Состав типового задания на выполнение практического задания 

В качестве исходных данных практического задания «Отопление и вентиляция жилого 
здания» обучающемуся выдают планы жилого здания (1-й этаж, типовой этаж, подвал неотапливаемый 
и чердак). Планировка произвольная, но в здании должны быть следующие помещения: 
кухня, жилая комната (рядовая, угловая), санузлы (совмещенные, раздельные), лестничная 
клетка. Задаются этажность здания и тип конструкции наружного ограждения, ориентация 
главного фасада здания, а также район строительства. Для конструирования системы отопления 
задаются: тип системы отопления (двух- или однотрубная, с тупиковым или попутным движением 
теплоносителя, с верхней или нижней разводкой); вид отопительных приборов; температурные 
параметры теплоносителя; перепад давления в тепловой сети. 
В рамках практического задания обучающийся должен выполнить задание по конструированию 
системы отопления и вентиляции в жилом многоквартирном здании. Практическое 
задание состоит из графической части и пояснительной записки, в которую входят следующие 
разделы:  
1. Строительная теплофизика и теплотехника, микроклимат искусственной среды обитания. 
1.1. Определение климатических характеристик района строительства. 
1.2. Определение параметров внутреннего микроклимата проектируемого здания. 
1.3. Расчет теплотехнических характеристик и определение толщины теплоизоляции. 

1.3.1. Поэлементные требования к теплозащитной оболочке здания. 
1.3.1.1. Определение нормируемого значения приведенного сопротивления 
теплопередаче ограждающей конструкции. 
1.3.1.2. Определение толщины теплоизоляции наружной стены. 
1.3.1.3. Выбор заполнения оконных проемов. 
1.3.2. Комплексное требование к теплозащитной оболочке здания. 
1.3.3. Санитарно-гигиеническое требование к теплозащитной оболочке здания. 

 

1.3.3.1. Проверка возможности конденсации водяных паров на внутренней 
поверхности наружного ограждения. 
1.3.3.2. Проверка возможности конденсации водяных паров в толще 
наружного ограждения. 

 
2. Отопление и вентиляция. 

2.1. Определение тепловой мощности системы отопления. 
2.2. Конструирование системы отопления. 

2.2.1. Особенности подбора отопительных приборов. 
2.2.2. Конструирование и подбор оборудования индивидуального теплового пункта 

(ИТП) здания. 
2.3. Конструирование систем вентиляции. 

Графическая часть состоит из одного листа формата А2 (420×594 мм). Допустимо пере-

компоновывать графическую часть на стандартные листы меньшего размера. Если чертежи 
распечатывают на тонких листах, то рекомендуется их объединять в единый том с пояснительной 
запиской. Планы здания вычерчивают в масштабе 1:100 упрощенно и тонкими линиями. На 
чертеже указывают лишь габаритные размеры здания и размеры в осях, а также отметки пола 
этажей и номера помещений. На планах этажей должны быть отображены магистральная разводка 
системы отопления, положение стояков и отопительных приборов, а также вытяжные 
каналы естественной системы вентиляции. 

 
 

1. СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОФИЗИКА И ТЕПЛОТЕХНИКА, 
МИКРОКЛИМАТ ИСКУССТВЕННОЙ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ 

1.1. Определение климатических характеристик района строительства 

По [10] определяют основные климатические характеристики района строительства. По 
табл. 3.1 [10] принимают климатические параметры холодного периода года: 

t5
0,92, °С — температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 

(прил. 1, столб. 5); 

zоп, сут, tоп, °С — соответственно продолжительность и средняя температура наружного 

воздуха периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 8 °С (прил. 1, столб. 11 и 12); 

vхп, м/с — максимальная из средних скорость ветра по румбам за январь (прил. 1, столб. 19); 
φн, % — средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца 
(прил. 1, столб. 15). 

По табл. 5.1 [10] принимают среднюю температуру наиболее холодного месяца tх.м, °C 

(прил. 2). 
Также по карте зон влажности территории РФ [10] определяют зону влажности (прил. 3). 

Пример 1 
Необходимо определить основные климатические характеристики г. Астрахани. 

Решение 
По табл. 3.1 [10] (прил. 1): 

t5
0,92  = –21 °С;   zоп = 164 сут;   tоп = –0,8 °С;   vхп = 3,8 м/с;   φн = 83 %. 

По табл. 5.1 [10] (прил. 2): 

tх.м = –4,8 °C. 

По карте зон влажности территории РФ [10] (прил. 3) г. Астрахань находится в сухой 
зоне влажности. 

1.2. Определение параметров внутреннего микроклимата проектируемого здания 

По [14] параметры внутреннего микроклимата при отоплении и вентиляции помещений 
принимают по [5]. В холодный период года в обслуживаемой зоне жилых помещений 
принимают минимальную из оптимальных температуру воздуха, в обслуживаемой зоне жилых 
зданий — минимальную из допустимых. 

По [13] относительную влажность воздуха ϕв, %, для помещений жилых зданий 

принимают равной 55 %. 
Влажностный режим помещений зданий в холодный период года определяют по табл. 1 
[13] в зависимости от относительной влажности и температуры внутреннего воздуха. 

Пример 1 
Необходимо определить расчетные условия и характеристики внутреннего микроклимата 
жилого здания в г. Астрахани. 

Решение 
По табл. 1 [5] (табл. 1 данного пособия) в холодный период года в обслуживаемой зоне 
жилых помещений принимают минимальную температуру воздуха из оптимального диапазона 
температур: 

Наименование помещения
Температура воздуха в помещении tв, °С

Рядовая жилая комната
20

Угловая жилая комната
22

Кухня
19

Туалет
19

Ванная, совмещенный санузел
24

Примечание. Температуру воздуха в угловой жилой комнате принимают на 2 °С выше, чем в 

рядовой. 
 
По табл. 1 [5] (табл. 1) в холодный период года в обслуживаемой зоне жилых зданий 
принимают минимальную температуру воздуха из допустимого диапазона температур: 

Наименование помещения
Температура воздуха в помещении tв, °С

Межквартирный коридор
16

Вестибюль, лестничная клетка
14

 

Относительная влажность воздуха помещений жилых зданий по [13]  ϕв = 55 %. 

Влажностный режим помещений жилых зданий в холодный период года по табл. 1 [13] 

при  50 % < ϕв < 60 %   и   12 °С ≤ tв < 24 °С  принимают нормальный. 

Пример 2 
Необходимо определить расчетные условия и характеристики внутреннего микроклимата 

жилого здания в г. Костроме (t5
0,92 = –31 °С). 

Решение 
По табл. 1 [5] (табл. 1) в холодный период года в обслуживаемой зоне жилых помещений 
принимают минимальную температуру воздуха из оптимального диапазона температур: 

Наименование помещения
Температура воздуха в помещении tв, °С

Рядовая жилая комната
21

Угловая жилая комната
23

Кухня
19

Туалет
19

Ванная, совмещенный санузел
24

Примечание. Температуру воздуха в угловой жилой комнате принимают на 2 °С выше, чем в 

рядовой. 
 
По табл. 1 [5] (табл. 1) в холодный период года в обслуживаемой зоне жилых зданий 
принимают минимальную температуру воздуха из допустимого диапазона температур: 

Наименование помещения
Температура воздуха в помещении tв, °С

Межквартирный коридор
16

Вестибюль, лестничная клетка
14

 

Относительная влажность воздуха помещений жилых зданий по [13]  ϕв = 55 %. 

Влажностный режим помещений жилых зданий в холодный период года по табл. 1 [13] 

при  50 % < ϕв < 60 %   и   12 °С ≤ tв < 24 °С  принимают нормальный. 

 

Таблица 1 

Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха  
в обслуживаемой зоне помещений жилых зданий и общежитий (табл. 1 [5]) 

Период 

года 
Наименование помещения 

Температура воздуха, °С 

Результирующая

температура, °С 

Относительная
влажность, % 
Скорость движения воздуха, м/с 

оптимальная 

допустимая 

оптимальная 

допустимая 

оптимальная 

допустимая, не более 

оптимальная, не более 

допустимая, не более 

Холодный 

Жилая комната 
20…22 
18…24

(20…24) 
19…20 
17…23

(19…23) 
45…30 
60 
0,15 
0,2 

Жилая комната в районах 

с температурой наиболее холодной 
пятидневки (обеспеченностью 0,92) 

–31 °С и ниже 

21…23 
20…24 
(22…24) 
20…22 
19…23 
(21…23) 
45…30 
60 
0,15 
0,2 

Кухня
19…21
18…26
18…20
17…25

Не нормируется 

0,15
0,2

Туалет
19…21
18…26
18…20
17…25
0,15
0,2

Ванная, совмещенный санузел
24…26
18…26
23…27
17…26
0,15
0,2

Помещения для отдыха 

и учебных занятий 
20…22 
18…24 
19…21 
17…23 
45…30 
60 
0,15 
0,2 

Межквартирный коридор
18…20
16…22
17…19
15…21
45…30
60
0,15
0,2

Вестибюль, лестничная клетка
16…18
14…20
15…17
13…19
Не нормируется 
0,2
0,3

Кладовые
16…18
12…22
15…17
11…21
Не нормируется

Теплый
Жилая комната
22…25
20…28
22…24
18…27
60…30
65
0,2
0,3

 

Примечание. Значения в скобках относятся к домам для престарелых и инвалидов. 
 

1.3. Расчет теплотехнических характеристик и определение толщины теплоизоляции 

1.3.1. Поэлементные требования к теплозащитной оболочке здания 

Приведенное сопротивление теплопередаче отдельных ограждающих конструкций 
должно иметь величину не меньше нормируемой. 

1.3.1.1. Определение нормируемого значения приведенного сопротивления 
теплопередаче ограждающей конструкции 

Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей 

конструкции 
,
норм
о
R
 (м2 ⋅ °С)/Вт, следует определять по формуле 

норм
тр
о
о
р,
R
R
m
=
⋅
(1) 

где 
,
тр
о
R
 (м2 ⋅ °С)/Вт — базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче ограждающей 

конструкции, следует принимать в зависимости от градусо-суток отопительного периода 

(ГСОП), °С ⋅ сут/год, региона строительства и определять по табл. 3 [13] или табл. 2; 

mр — коэффициент, учитывающий особенности региона строительства, для стен 
принимается не менее 0,63, для светопрозрачных конструкций — не менее 0,95, для остальных 
ограждающих конструкций — не менее 0,8. 

Градусо-сутки отопительного периода, °С ⋅ сут/год, определяют по формуле 

в
оп
оп
ГСОП
(
) 
,
t
t
z
=
−
(2)

где  tв — расчетная температура внутреннего воздуха здания (табл. 1 п. 1.2 по рядовой жилой 

комнате), °С; 

tоп, zоп — соответственно продолжительность и средняя температура наружного воздуха 

периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 8 °С (см. п. 1.1). 

Таблица 2 

Базовые значения требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций (табл. 3 [13]) 

Здания и помещения,  
коэффициенты a и b 
ГСОП,  
°С ⋅ сут/год 

Базовые значения требуемого сопротивления теплопередаче 

,
тр
о
R
 (м2 ⋅ °С)/Вт, ограждающих конструкций 

стен 

перекрытий чердачных, 
над неотапливаемыми  

подпольями и подвалами

окон и балконных 

дверей, витрин  

и витражей

Жилые, лечебно-профилактические 
и детские учреждения, 
школы, интернаты, 
гостиницы и общежития 

2000
2,1
2,8
0,30

4000
2,8
3,7
0,45

6000
3,5
4,6
0,60

8000
4,2
5,5
0,70

10000
4,9
6,4
0,75

12000
5,6
7,3
0,80

a
—
0,00035
0,00045
—

b
—
1,4
1,9
—

Примечания 
1. Формула для интерполяции по табл. 2 может иметь вид 

 
тр
б
м
о
м
м
б
м

(
)
(ГСОП
ГСОП )
.
(ГСОП
ГСОП )
R
R
R
R
−
=
−
+
−

 
(3) 

2. Значения 
,
тр
о
R
 (м2 ⋅ °С)/Вт, для величин ГСОП, отличающихся от табличных, следует определять по 

формуле 

тр
о
ГСОП
,
R
a
b
=
⋅
+
 
(4) 

где a и b — коэффициенты, значения которых следует принимать по данным табл. 2 для соответствующих 

групп ограждающих конструкций, за исключением столб. 5, где для интервала до 6000 °С⋅сут/год: a = 0,000075, 

b = 0,15; для интервала 6000…8000 °С ⋅ сут/год: a = 0,00005, b = 0,3; для интервала 8000 °С ⋅ сут/год и более:  

a = 0,000025, b = 0,5. 
 
Пример 1 
Необходимо 
определить 
нормируемое 
значение 
приведенного 
сопротивления 
теплопередаче наружной стены (НС), перекрытий чердачных (ПТ), над неотапливаемыми 
подпольями и подвалами (ПЛ), окон (ОК) жилого здания в г. Астрахани. 

Решение 
Основные климатические характеристики г. Астрахани указаны в примере 1 п. 1.1, 
расчетные условия и характеристики внутреннего микроклимата жилого здания — в примере 1 
п. 1.2. 
Определим по формуле (2) 

ГСОП
(20
( 0,8)) 164
3412 С сут/год.
=
− −
=
° ⋅

По табл. 3 [13] или табл. 2 определим базовое значение требуемого сопротивления 
теплопередаче ограждающих конструкций: 

• наружной стены (НС): 

 

тр
2
о
(2,8
2,1)
(3412
2000)
2,1
2,59 (м
С)/Вт;
(4000
2000)
R
−
=
−
+
=
⋅°
−
 
 

• перекрытий чердачных, над неотапливаемыми подпольями и подвалами (ПТ, ПЛ): 

 

тр
2
о
(3,7
2,8)
(3412
2000)
2,8
3,44 (м
С)/Вт;
(4000
2000)
R
−
=
−
+
=
⋅°
−
 
 

• окон (ОК): 

 

тр
2
о
(0,45
0,30) (3412
2000)
0,30
0,41 (м
С)/Вт.
(4000
2000)
R
−
=
−
+
=
⋅°
−
 
 

Примечание. Для определения базового значения требуемого сопротивления теплопередаче 
ограждающих конструкций используем формулу (3). 
 
По формуле (1) определим нормируемое значение приведенного сопротивления 
теплопередаче ограждающих конструкций: 

• НС: 

 
норм
2
о
2,59 0,63
1,63 (м
С)/Вт;
R
=
⋅
=
⋅°
 
 

 

• ПЛ, ПТ: 

 
норм
2
о
3,44 0,8
2,75 (м
С)/Вт;
R
=
⋅
=
⋅°
 
 

• ОК: 

норм
2
о
0,41 0,95
0,39 (м
С)/Вт.
R
=
⋅
=
⋅°

Пример 2 
Необходимо 
определить 
нормируемое 
значение 
приведенного 
сопротивления 
теплопередаче НС, ПТ, ПЛ, ОК жилого здания в г. Сочи. 

Решение 
Определим по формуле (2) 

ГСОП
(20
6,6) 94
1260 С сут/год,
=
−
=
° ⋅

где расчетная температура внутреннего воздуха здания tв = 20 °С (по табл. 1 [5] или табл. 1); 

продолжительность отопительного периода zоп = 94 сут; средняя температура наружного 

воздуха отопительного периода tоп = 6,6 °С (по табл. 3.1 [10]). 

По табл. 3 [13] или табл. 2 определим базовое значение требуемого сопротивления 
теплопередаче ограждающих конструкций: 

• НС: 

тр
2
о
0,00035 1260 1,4
1,84 (м
С)/Вт;
R
=
⋅
+
=
⋅°
 

• ПЛ, ПТ: 

тр
2
о
0,00045 1260 1,9
2,47 (м
С)/Вт;
R
=
⋅
+
=
⋅°
 

• ОК: 

тр
2
о
0,000075 1260
0,15
0,24 (м
С)/Вт.
R
=
⋅
+
=
⋅
 

Примечание. Для определения базового значения требуемого сопротивления теплопередаче 
ограждающих конструкций используем формулу (4). 
 
По формуле (1) определим нормируемое значение приведенного сопротивления 
теплопередаче ограждающих конструкций: 

• НС: 

норм
2
о
1,84 0,63
1,16 (м
С)/Вт;
R
=
⋅
=
⋅°

• ПЛ, ПТ: 

норм
2
о
2,47 0,8
1,98 (м
С)/Вт;
R
=
⋅
=
⋅°
 

• ОК: 

норм
2
о
0,24 0,95
0,23 (м
С)/Вт.
R
=
⋅
=
⋅°
 

1.3.1.2. Определение толщины теплоизоляции наружной стены 

Расчетное сопротивление теплопередаче много-

слойной наружной стены (рис. 1) 
р
о ,
R
 (м2 ⋅ °С)/Вт, 

определяют по формуле 

р
норм
о
о
в
н
1

1
1
,
α
α

i

Тi
R
R
R
=
+
+
=
∑
 
(5) 

где RTi, (м2 ⋅ °С)/Вт — термическое сопротивление 

теплопередаче отдельного слоя стены 

δ
λ
Тi
R =
, 
(6) 

здесь δ, м — толщина слоя НС; 

λ, Вт/(м ⋅ °С) — коэффициент теплопровод-

ности слоя НС; 

 

Рис. 1. Конструкция НС 

αв, Вт/(м2 ⋅ °С) — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей 

конструкции, принимается по табл. 4 [13]. Для НС  αв = 8,7 Вт/(м2 ⋅ °С);