Санитарно-техническое оборудование зданий

Ю.М. ВАРФОЛОМЕЕВ, В.А. ОРЛОВ

Допущено 
Государственным комитетом Российской Федерации
по строительству и жилищнокоммунальному комплексу
в качестве учебника для студентов средних специальных
учебных заведений, обучающихся по специальности 
08.02.08 «Монтаж и эксплуатация оборудования 
и систем газоснабжения»

САНИТАРНОТЕХНИЧЕСКОЕ
ОБОРУДОВАНИЕ ЗДАНИЙ

УЧЕБНИК

Москва
ИНФРА-М
2021

Под общей редакцией 
профессора Ю.М. Варфоломеева

УДК 696(075.32)
ББК 38.76.5я723
 
В18

ISBN 978516012602-9 (print)
ISBN 978-5-16-102356-3 (online)

Р е ц е н з е н т ы:
декан факультета инженерных систем и экологии, зав. кафедрой «Теплогазоснабжение и вентиляция» Московской государственной академии 
коммунального хозяйства и строительства, профессор, канд. техн. наук 
Е.М. Авдолимов;
профессор кафедры «Отопление и вентиляция» Московского государственного строительного университета, канд. техн. наук Е.Г. Малявина

УДК 696(075.32)
ББК 38.76.5я723

Варфоломеев Ю.М.
Санитарнотехническое оборудование зданий : учебник / Ю.М. Варфоломеев, В.А. Орлов ; под общ. ред. проф. 
Ю.М. Варфоломеева. — Москва : ИНФРАМ, 2021. — 
249 с. — (Среднее профессиональное образование). — DOI 
10.12737/771.

В18

ISBN 978516012602-9 (print)
ISBN 978-5-16-102356-3 (online)

В учебнике изложены основные сведения по санитарнотехническим 
устройствам и оборудованию инженерных систем жилых и общественных зданий, коммунальных и промышленных объектов. Описание оборудования дано в соответствии с его функциональным назначением на 
объектах строительства — теплоснабжение и вентиляция, холодное и горячее водоснабжение, водоотведение и мусороудаление. В соответствии 
с нормативнометодическими требованиями отражены современные достижения науки и технологии строительства, ремонта и эксплуатации 
санитарнотехнического оборудования.
Учебник рассчитан на студентов санитарнотехнических специальностей 
строительных техникумов и колледжей, он может быть полезен руководителям и специалистам предприятий жилищнокоммунального комплекса.

© Варфоломеев Ю.М.,
Орлов В.А., 2005

Предисловие

Учебник по дисциплине «Санитарно-техническое оборудова
ние зданий» написан в соответствии с программой учебной дисциплины для специальности 2915 «Монтаж и эксплуатация оборудования и систем газоснабжения».

Представленный в учебнике материал отражает комплекс

вопросов, связанных с оборудованием современных гражданских зданий устройствами теплоснабжения, вентиляции, водоснабжения, водоотведения и мусороудаления зданий, т.е. с теми
инженерными системами строительной отрасли, которые имеют
приоритетное значение для обеспечения нормальной безопасной
жизнедеятельности человека на рабочем месте и комфортного
проживания в домашних условиях.

Основной задачей дисциплины является изучение вопросов

устройства, проектирования, монтажа и эксплуатации санитарно-технического оборудования жилых, общественных и коммунальных объектов, а также использование на практике приобретенных знаний для реального снижения энергетических затрат и
трудовых ресурсов при строительстве, ремонте и эксплуатации
инженерных систем и объектов.

Представленный в учебнике материал базируется на выпу
щенной в последние годы нормативно-технической документации и учитывает современные тенденции развития инженерной
инфраструктуры зданий и сооружений.

Полученные в результате изучения материала знания помогут

будущим специалистам технически грамотно и экономически
целесообразно организовать эксплуатацию санитарно-технических устройств жилых и коммунальных объектов, добиться экономии материальных и энергоресурсов, а также обеспечить надежную (безаварийную) длительную эксплуатацию указанных
устройств.

Учебник написан двумя авторами, имеющими богатый прак
тический опыт работы с инженерным оборудованием зданий и
сооружений, а также преподавательский опыт в вузах.

Главы учебника 1, 2, 4, 6 написаны проф. кафедры «Методо
логия лицензирования и аттестации» Государственной академии
профессиональной переподготовки и повышения квалификации
руководящих работников и специалистов инвестиционной сферы (ГАСИС), член-корр. Академии промышленной экологии,
канд. техн. наук Ю. М. Варфоломеевым.

Введение, главы 3, 5 написаны проф. кафедры «Водоснабже
ние и водоотведение» Московского государственного строительного университета (МГСУ) канд. техн. наук В. А. Орловым.

Глава 7 написана авторами совместно. Общее редактирование

выполнено Ю. М. Варфоломеевым.

Авторы выражают глубокую благодарность рецензентам за

ценные советы и пожелания, сделанные при подготовке рукописи учебника и ее рецензировании.

Отзывы и пожелания просим направлять по адресу: Россия,

129273, Москва, Трифоновская ул., д. 57, ГАСИС, каб. 306.
Тел./факс 688-87-72.

Введение

Комплекс санитарно-технического оборудования зданий и

сооружений является неотъемлемой составной частью инфраструктуры жилищно-коммунального хозяйства, состояние которого на сегодняшний день оценивается специалистами как критическое.

Жилищный фонд России приближается к 3 млрд м2. Из них

сегодня более 300 млн м2 требуют капитального ремонта, а более 250 млн м2 — реконструкции. Самой острой проблемой на
сегодняшний день является предотвращение старения жилого
фонда, его коммуникаций и оборудования.

Системы тепло- и водоснабжения имеют износ более 60 %, а

25 % фондов отслужили свой срок. Аварийность на наружных и
внутренних сетях за последние 10 лет возросла в 5 раз и составляет 70 случаев в год на 200 км тепловых и 100 км водопроводных сетей. Около 60 % эксплуатируемых водоотводящих очистных сооружений работают с перегрузкой, что отражается на качестве очищенной воды, сбрасываемой в природные водоемы.
Свыше 30 % очистных сооружений работают более 25 лет и требуют оперативной реконструкции и модернизации. Дефицит
мощностей очистных сооружений достигает 9 млн м3 в сутки.

Сложность стоящих проблем и угроза наступления техноген
ных катастроф на объектах жилищно-коммунального хозяйства
потребовали разработки программ их модернизации на государственном уровне.

В ноябре 2001 г. Правительством РФ была принята стратегия

реформы жилищно-коммунального хозяйства. В развитие данного решения Госстроем России был разработан проект «Основных направлений государственной технической политики модернизации жилищно-коммунального комплекса Российской
Федерации на 2004—2010 годы».

Согласно принятому документу в качестве базовых направле
ний выделяются три: модернизация основных фондов коммунальной энергетики, модернизация объектов водоснабжения и
водоотведения, санация жилищного фонда. Предусматривается,
что данные задачи должны решаться в рамках многоуровневой
системы модернизации, включающей подсистемы научно-технического, правового, финансового и организационного обеспечения. При этом главной целью «Основных направлений государственной технической политики модернизации жилищнокоммунального комплекса Российской Федерации на 2004—2010

годы» является предотвращение перехода критического состояния жилищно-коммунального хозяйства в катастрофическое,
обеспечение требуемого уровня надежности всех его объектов и
предоставления коммунальных услуг установленного качества
всем слоям населения. При этом особое внимание уделяется
также вопросам совершенствования технического обслуживания, своевременного и качественного ремонта санитарно-технического оборудования зданий и сооружений, что отражено, в
частности, в принятых в 2003 г. Госстроем России «Правилах и
нормах технической эксплуатации жилого фонда».

Важной вехой на пути решения поставленных задач модер
низации и реконструкции сложившейся инженерной инфраструктуры, а также строительства новых современных объектов
и грамотной их технической эксплуатации является подготовка
инженерно-технических специалистов, способных оперативно и
квалифицированно решать существующие проблемы.

Г л а в а  1. ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ЗДАНИЙ

1.1. Передача теплоты через

ограждающие конструкции

Передача теплоты всегда происходит от более теплой среды к

более холодной. Процесс переноса теплоты за счет разности
температур из одной точки пространства в другую называется
теплопередачей и является собирательным, так как включает в
себя три элементарных вида теплообмена: теплопроводность,
конвекцию и излучение.

Теплопроводность – вид передачи теплоты между неподвиж
ными частицами твердого, жидкого или газообразного вещества.
При определении теплопроводности вещество рассматривается
как сплошная масса, его молекулярное строение игнорируется.
В чистом виде теплопроводность встречается только в твердых
телах, так как в жидких и газообразных средах практически невозможно обеспечить неподвижность вещества.

Коэффициент теплопроводности λ является одной из основ
ных тепловых характеристик материала. Если выразить значение
λ в единицах измерения системы СИ, то численно коэффициент
теплопроводности равен количеству теплоты, проходящей через
1 м2 поверхности однородной стенки толщиной 1 м за 1 с при
разности температур на ее поверхностях, равной 1 оС.

Чем больше λ, тем интенсивнее в таком материале процесс

теплопроводности, больше тепловой поток. За один и тот же
промежуток времени через стенку из материала с большим коэффициентом теплопроводности пройдет больше теплоты, чем
через стенку из материала с меньшим λ. Поэтому теплоизоляционными материалами принято считать материалы с коэффициентом теплопроводности менее 0,3 Вт/(м.оС).

Чем выше плотность материала, тем больше значение его ко
эффициента теплопроводности. Понятно, что легкие теплоизоляционные материалы имеют сравнительно небольшую плотность.

Нормативные значения λ для различных строительных мате
риалов с указанием их плотности приведены в СП 23-101-2004
«Проектирование тепловой защиты зданий». Диапазон этих значений очень широк: для металлов — 30—490 Вт/(м.оС); для каменной кладки — 0,5—3,5 Вт/(м.оС); для древесины — 0,2—
0,5 Вт/(м.оС); для теплоизоляционных материалов — 0,03—
0,35 Вт/(м.оС). Наименьшей теплопроводностью обладает не

подвижный воздух — λ ≈ 0,0243 Вт/(м.оС), поэтому наличие в
конструкциях воздушных пор и прослоек, а также уменьшение
их плотности (ρ, кг/м3) способствуют снижению величины λ
строительных материалов и конструкций.

Тепловой поток Qт, Вт, через однородную стенку толщиной

δ, м, с коэффициентом теплопроводности λ, Вт/(м.оС), площадью поверхности F, м2, и разностью температур на ее поверхностях t1и t2 можно определить по выражению

Qт = (λ/ δ)(t1 – t2)F = [(t1 – t2)F] / Rт.
(1.1)

Термическое сопротивление (сопротивление теплопроводности)

материального слоя толщиной δ и теплопроводностью λ обозначают символом Rт, оно равно

Rт = δ / λ , м2.оС/Вт.
(1.2)

Сопротивление теплопроводности численно равно разности

температур на противоположных поверхностях слоя при прохождении через него теплового потока с поверхностной плотностью
1 Вт/м2.

Рис. 1.1. Основные виды обмена теплотой

а — теплопроводность; б — конвективный теплообмен; в — лучистый теплооб
мен; г — теплопередача

а)
б)
в)
г)

t1
λ
F

Q
t2

δ

αк

t1
Qк

t2

F

F1

t1

Qл

αл
t2

F2

t1

K

F
Q

t2

Конвекция – перенос теплоты движущимися частицами ве
щества. Конвекция имеет место только в жидких и газообразных веществах, а также между жидкой или газообразной средой
и поверхностью твердого тела. При этом происходит передача
теплоты также и теплопроводностью. Совместное воздействие
конвекции и теплопроводности в пограничной области у поверхности называют конвективным теплообменом (рис. 1.1, б).

Конвекция играет значительную роль в теплообмене между

водой и внутренней поверхностью отопительных приборов водяных систем отопления, между воздухом и поверхностями воз

духонагревателя. Конвекция имеет место на наружной и внутренней поверхностях ограждений здания.

Тепловой поток, передаваемый конвекцией, зависит от режи
ма движения жидкости или газа, от температуры, плотности и
вязкости движущейся среды, от шероховатости и площади поверхности F, от разности между температурами поверхности tст
и омывающей ее среды twг. Он определяется по уравнению

Qк = αк(twг – tст)F, Вт.
(1.3)

Интенсивность его оценивается коэффициентом теплоотдачи

конвекцией αк, Вт/(м2.оС).

Коэффициент теплоотдачи конвекцией αк равен тепловому по
току, передаваемому конвекцией от жидкости или газа 1 м2 поверхности твердого тела при разности между температурами
поверхности и жидкости/газа в 1 оС.

Излучение (лучистый теплообмен) – перенос теплоты с по
верхности на поверхность электромагнитными волнами через лучепрозрачную среду (рис. 1.1, в).

Например, лучистый теплообмен происходит между поверх
ностями, обращенными в помещения, между наружными поверхностями различных зданий, поверхностями земли и неба.
Важен лучистый теплообмен между внутренними поверхностями ограждений помещения и поверхностью отопительного прибора. Во всех этих случаях лучепрозрачной средой, пропускающей тепловые волны, является воздух.

В практических теплотехнических расчетах для расчетов теп
лового потока Qл, Вт, при лучистом теплообмене используют
упрощенную формулу

Qл = αл( t1 – t2)F,
(1.4)

где t1и t2 — температуры поверхностей, обменивающихся лу
чистой теплотой, оС;

αл — коэффициент лучистого теплообмена на поверхно
сти стенки, Вт/(м2.оС);

F — площадь лучевоспринимающей поверхности, м2.

Коэффициент лучистого теплообмена αл равен тепловому по
току, передаваемому излучением от 1 м2 одной поверхности к другой при разности между температурами поверхностей в 1 оС.

Процесс передачи теплоты от нагретой среды к холодной че
рез разделяющее их ограждение происходит всеми видами теплообмена – на поверхностях имеют место конвективный и лучистый теплообмен, а в материальных слоях — теплопровод

ность. Этот сложный процесс, называемый теплопередачей, схематически показан на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Передача теплоты через ограждение

а — однослойное; б — многослойное; в — определение температуры в произ
вольном сечении ограждения

а)
б)
в)

αв

tв
t1

Q1

λ

Q2

Q

δ

Q=Q1=Q2=Q3

αн

t2

tн

Q3

1
2
n n+1

λ1 λ2
λn λn+1

q

Воздушная прослойка

δ1 δ2
δn δn+1

R1 R2 Rв.п RnRn+1
Rо

tв
t1

tx

t2

tн

Rв
Rв–x

Rо

x

x

Сопротивление теплопередаче многослойной конструкции

определяется как сумма термических сопротивлений отдельных
ее слоев и сопротивлений теплообмену на ее поверхностях. Эта
величина называется сопротивлением теплопередаче ограждения
Ro (рис. 1.2, б) и определяется по формуле

Ro = Rв+ ΣRт,i + Rн, м2.оС/Вт,
(1.5)

где Rв = 1/ αв; Rн = 1 / αн — сопротивления теплообмену на

внутренней и наружной поверхностях, м2.оС/Вт;

Rт,i — термическое сопротивление i-го слоя, м2.оС/Вт.
Сопротивление теплопередаче ограждения численно равно раз
ности температур сред по разные его стороны при прохождении
через ограждение теплового потока с плотностью 1 Вт/м2.

Величина, обратная сопротивлению теплопередаче, называет
ся коэффициентом теплопередачи

К = 1 / Ro, Вт/(м2.оС).
(1.6)

Коэффициент теплопередачи ограждения равен плотности

теплового потока, проходящего через него, при разности температур сред по разные стороны ограждения в 1 оС.

Тепловой поток, проходящий через ограждение, может быть

найден по формуле

Q = (1 / Rо)(tв – tн)F = К(tв – tн)F, Вт.
(1.7)