5 Определение потребного напора

Определим величину напора, требуемого для подачи нормативного расхода воды к диктующему водоразборному устройству при наибольшем хозяйственно-питьевом водопотреблении с учётом потерь напора на преодоление сопротивлений по пути движения воды:

где H_геом – геометрическая высота подъёма воды от точки присоединения ввода к наружной сети до диктующего водоразборного устройства;

h_вв – потери напора на вводе;

h_сч – потери напора в счётчике воды;

– сумма потерь напора по длине;

1,3 – коэффициент, учитывающий потери напора в местных сопротивлениях;

H_f – свободный напор у диктующего водоразборного устройства; согласно [1] H_f = 3м.

Так как H_тр = 70,21 м > H_гар,=64,0 то требуется подбор повысительных насосов.

Требуемый напор насосов Н_нас, м, составит:

Н_нас=70,21-64,0=6,21 м.

Cогласно [5] устанавливаем 2 насоса типа К8/18 (1 рабочий, 1 резервный).

На случай пожара устанавливаем 2 противопожарных повысительных насоса типа К8/18 (1 рабочий, 1 резервный) [5].

6 Расчет системы горячего водоснабжения

Для хозяйственно-бытовых нужд в здании предусматривается централизованная система горячего водоснабжения, так как в районе дома имеются тепловые сети от ТЭЦ.

Система питается от холодного водоснабжения, к которому она подключается после насосной установки.

Система горячего водоснабжения включает:

1) устройство для нагрева воды;

2) распределительную и циркуляционную сети;

3) арматуру.

В качестве подогревателя воды принимаем скоростной водонагреватель, имеющий незначительные размеры. Водонагреватель устанавливается в ЦТП.

Распределительную сеть принимаем двухтрубной с нижней разводкой.

Стояки прокладывают в одной шахте со стояками холодного водоснабжения, справа от них. Разводки в квартирах идут параллельно разводкам холодного водоснабжения. На стояках устанавливаются полотенцесушители. Сети монтируются из стальных оцинкованных труб по ГОСТ 3262–75, соединяемых на резьбе. Магистрали и стояки, за исключением полотенцесушителей, покрывают сухой теплоизоляцией из минеральной ваты.

В качестве водоразборной арматуры используют смесители, в качестве запорной - латунные вентили (ГОСТ 9086–74), устанавливаемые у оснований и вверху стояков, на квартирных разводках. На магистралях монтируются задвижки.

Исходные данные для расчета приведены в таблице 1.

Максимальный секундный расход q на расчётном участке определяем по формуле:

где – нормативный расход одним прибором, принимаем по приложению 3 [1] равным 0,18 л/с.

Величина принимается по приложению 3 [1].

Вероятность действия приборов P для участков сети, обслуживающих в зданиях или сооружениях группы одинаковых потребителей, определяем по формуле:

где – норма расхода воды одним потребителем в час наибольшего водопотребления, принимаем равной 10 л/ч в соответствии с [1].

N – общее число приборов, обслуживающих потребителей; N=144.

U – общее число потребителей в здании.

Определяем вероятность действия приборов:

N^{h .} P^h =144^. 0,017 = 2,448.

Тогда =1,644 (по приложению 4 таблице 2 [1]).

Следовательно,

q^h = 5 ^. 0,18 ^. 1,644 = 1,480 л/с.

Часовой расход определяют по формуле

где q_hr – часовой расход воды, принимаемый для жилых зданий по прибору с максимальным часовым расходом;

- коэффициент, определяющий число одновременно работающих водоразборных точек в течение часа, определяется в зависимости от Р_hr; N

где Р, – вероятность и секундный расход водоразборной арматуры.

Суточные расходы вычисляем по формуле:

где U_i – число однотипных водопотребителей в здании;

q_u,I –суточная норма водопотребления, л/сут на 1 чел.

Средние часовые расходы горячей воды находят по формуле при периоде потребления Т = 24 ч:

Суточные расходы теплоты определяют по формуле

где - количество теплоты, требуемой для нагрева 1 л воды до расчетной температуры;

- cуточные расходы горячей воды, м³/сут на чел.;

C – теплоемкость воды, кДж/(кг ^{. 0} С), равная 4,19 кДж/(кг ^{. 0} С);

- плотность воды, кг/м³ , равная равная 1000 кг/м³;

t^h – температура горячей воды, ⁰ С, равная 55 ⁰ С;

t^c – температура холодной воды в отопительный период (+2 ⁰С), ⁰С;

К – коэффициент, учитывающий потери теплоты трубопроводами, принимаем равным 0,25.

Средние часовые расходы теплоты вычисляем по формуле:

Максимальные часовые расходы теплоты вычисляем по формуле

При g^h = 222 МДж/м³; = 0,22 ГДж/ч; = 3,493 м³/ч

Водонагреватель рассчитываем на максимальный часовой расход воды = 3,493 м³/ч и тепла = 0,78 ГДж. Для предварительного подбора водонагревателя определим расход нагреваемой воды по формуле

При = 0,78 ГДж и g^h = 222 МДж/м³

Определяем площадь трубок водонагревателя, приняв скорость нагреваемой воды 1 м/с:

Подбираем водонагреватель 04 ОСТ 34588-68, имеющий площадь живого сечения трубок F = 0,00108 м²; площадь поверхности нагрева одной секции F_H = 1,31 м².

Определяем фактическую скорость движения воды при часовом расходе:

При максимальном секундном расходе q^h = 1,480 л/с

Поверхность нагрева водонагревателя определим по формуле

где – расчетное количество теплоты, КДж/ч;

- коэффициент запаса, равный 1,1;

- коэффициент, учитывающий снижение теплопередачи в связи с зарастанием, равный 0,7;

К – коэффициент передачи нагревательной поверхности, Вт/(м^{2 . 0}С), равный 2900 Вт/(м^{2 . 0}С);

- расчетная разность температур теплоносителя и нагреваемой воды, ⁰С.

При параметрах теплоносителя = 130 ⁰С; =70 ⁰С и нагреваемой воды = 5 ⁰С; =60 ⁰С (зимний режим)

Проверим площадь нагрева при работе водонагревателя в летнем режиме: =70 ⁰C; = 30 ⁰C; =10 ⁰C; = 60 ⁰C.

По большей площади (9,26 м²) определяем число секций водонагревателя:

n = F / F_H = 9,26 / 1,31 = 7.

Принимаем к установке семь секций водонагревателя 04 ОСТ 34588-68.

Потери напора вычисляем при = 2 по формуле

Расчет системы в режиме водоразбора

Расчетные секундные расходы в сети горячего водоснабжения определены по формуле при P^h = 0,017. Данные расходы приведены в таблице 4, потери напора – в таблице 5. Аксонометрическая схема системы горячего водоснабжения приведена на рисунке 3.

Потери давления определяются по формуле:

,

,

где - удельные потери давления на трение при расчётном расходе воды;

- длина участка, м;

K - коэффициент, учитывающий соотношение потерь давления на местные сопротивления и на трение: величина его принимается в распределительных трубопроводах 0,2; в трубопроводах в пределах тепловых пунктов 0,5; в водоразборных стояках с полотенцесушителями и в квартирных разводках – 0,5; без полотенцесушителей – 0,1; в подключающих участках водоразборных стояков – 0,5.

Рисунок 4  Схема для расчёта системы горячего водоснабжения в режимах водоразбора и циркуляции

Таблица 4 Определение расходов в сети горячего водоснабжения в режиме водоразбора

Номер участка	Nh	PhNh		qh, л/с
1	2	3	4	5
1–2	3	0,017	0,051	0,274
2–3	6		0,102	0,343
3–4	9		0,153	0,405
4–5	12		0,204	0,453
5–6	15		0,255	0,497
6–7	18		0,306	0,538
7–8	21		0,357	0,580
8–9	24		0,408	0,617
9–10	27		0,459	0,652
10–11	30		0,510	0,685
11–12	33		0,561	0,717
12–13	36		0,612	0,748
13-14	39		0,663	0,779
14-15	42		0,714	0,810
15-16	45		0,765	0,838
16-17	48		0,816	0,872
17-18	96		1,632	1,273
18-ВУ	144		2,448	1,644
ВУ-ЦТП	144		2,448	1,644

Таблица 5 Гидравлический расчет системы горячего водоснабжения в режиме водоразбора

Номер участка	l,м	qh, л/с	d, мм	, м/с	К	потери
						Удельные i, мм/м	Суммарные il(1+K),м
1	2	3	4	5	6	7	8
1–2	5,95	0,247	25	0,590	0,5	58,50	0,52
2–3	3,30	0,309	25	0,720	0,5	80,92	0,40
3–4	3,30	0,365	25	0,864	0,5	18,68	0,09
4–5	3,30	0,408	25	0,980	0,5	152,10	0,75
5–6	3,30	0,447	25	1,080	0,5	184,50	0,91
6–7	3,30	0,484	25	1,153	0,5	214,29	1,06
7–8	3,30	0,522	25	0,649	0,5	18,92	0,09
8–9	3,30	0,555	25	0,690	0,5	47,34	0,23
9–10	3,30	0,587	32	0,730	0,5	52,71	0,26
10–11	3,30	0,617	32	0,767	0,5	58,27	0,29
11–12	3,30	0,645	32	0,802	0,5	63,81	0,32
12–13	3,30	0,673	32	0,837	0,5	69,35	0,34
13-14	3,30	0,701	32	0,872	0,5	74,69	0,37
14-15	3,30	0,729	32	0,906	0,5	81,57	0,40
15-16	3,30	0,754	32	0,938	0,5	87,06	0,43
16-17	7,20	0,785	32	0,976	0,2	94,16	0,81
17-18	1,70	1,146	50	0,790	0,2	20,89	0,04
18-ВУ	5,90	1,480	50	0,810	0,2	34,50	0,24
ВУ-ЦТП	67,60	1,480	50	0,810	0,2	34,50	2,80

h_l = 7,58 м; h_вв = 2,80 м.

Расчет системы в режиме циркуляции

Таблица 6 Гидравлический расчет системы горячего водоснабжения в режиме циркуляции

Номер участка	l,м	q, л/с	d, мм	, м/с	К	потери
						Удельные i, мм/м	Суммарные il(1+K),м
1	2	3	4	5	6	7	8
1’ – 2’	104,9	0,247	25	0,56	0,2	58,50	9,20
2’ – 3’	1,7	0,494	32	0,56	0,2	38,10	0,10
3’ – ВУ	5,9	0,741	50	0,64	0,2	8,48	0,08
ВУ - ЦТП	41	0,741	50	0,64	0,2	8,48	0,87

h_l = 9,38 м; h_вв = 0,87 м.

Определение потребного напора насосов

Определим величину напора, требуемого для подачи нормативного расхода воды к диктующему водоразборному устройству при наибольшем хозяйственно-питьевом водопотреблении с учётом потерь напора на преодоление сопротивлений по пути движения воды:

где H_геом – геометрическая высота подъёма воды от точки присоединения ввода к наружной сети до диктующего водоразборного устройства, равная 57,6м;

h_вв – потери напора на вводе;

h_wh – потери напора в водонагревателе;

– сумма потерь напора;

H_f = 3 м.

Требуемый напор насосов Н_нас, м, составит:

Н_нас=85,84-64,0=21,84 м.

Cогласно [5] устанавливаем 2 насоса типа К8/18 (1 рабочий, 1 резервный).

Требуемый напор при циркуляции определим по формуле:

Cогласно [5] устанавливаем 2 циркуляционных насоса типа К20/30 (1 рабочий, 1 резервный).