1.5. Расход теплоты на горячее водоснабжение

Расчетно-нормативное среднечасовое, Вт ( , ) и годовое, КДж ( ) потребление теплоты на горячее водоснабжение в средние сутки за неделю в отопительный период

, (1.20)

летом

, (1.21)

годовое

, (1.22)

где m-число человек, находящихся в здании;

-норма расхода воды на горячее водоснабжение при температуре 55С на одного человека в сутки, проживающего в здании;

b-норма расхода воды на горячее водоснабжение, потребляемой в общественных зданиях;

n_г.в.- расчетное число суток в году работы системы горячего водоснабжения (при отсутствии данных следует принимать 350 суток);

-коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному периоду (=0,8 для жилищно-коммунального сектора и =1 для организаций).

2.Гидравлический расчет тепловых сетей и разработка гидравлического режима.

2.1. Определение расчетных расходов теплоносителя в тепловых сетях

Расчетные расходы воды, кг/ч:

на отопление:

, (2.1)

где и - температура сетевой воды, соответственно, в падающей и обратной магистралях.

на вентиляцию:

, (2.2)

на горячее водоснабжение:

, (2.3)

Суммарный расчетный расход сетевой воды; кг/ч

, (2.4)

где - коэффициент, учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, принимаем

2.2. Методика гидравлического расчёта.

Расчет производится в два этапа: предварительныый и проверочнй.

Предварительный расчет диаметров трубопроводов.

Для расчета диаметра участка известны:

G – расход сетевой воды, кг/с;

– удельные потери давления по длине, Па/м;

– постоянный коэффициент, зависящий от шероховатости трубопровода R_э, для водяных тепловых сетей по [3] k_э = 0,0005 м, = 117.10^–3 м^0,62/кг^0,19.

Предварительный расчет диаметров участков трубопроводов производиться по формуле:

, м. (2.5)

Проверочный расчет.

Уточняется диаметр трубопровода d' до ближайшего по ГОСТ.

Стандартный ряд условных проходов труб, d_у, мм:

25, 32, 40, 50, 70, 80, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400.

Производится расчет действительного удельного линейного падения давления по формуле:

, Па/м. (2.6)

где - постоянный коэффициент, зависящий от шероховатости трубопровода, при k_э = 0,0005 м = 13,64.10^–6.

При полученном диаметре d' уточняется величина коэффициентов местных потерь Sz и определяется эквивалентная длина местных сопротивлений

l_э = А_еSz(d')^1,25, м, (2.7)

где А_е - постоянный коэффициент, зависящий от k_э, при k_э = 0,0005 м А_е= 60,5 м^–0,25 [11, т.6.16];

– сумма коэффициентов местных сопротивлений, которые приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1.

Коэффициенты местных сопротивлений трубопроводов.

Наименование	x	Примечание
Клапаны проходные d = 50 ¸ 400 мм	4–8
Клапаны «Косва»	0,5–2
Задвижки нормальные	0,3–0,5
Кран угловой	0,4
Кран проходной	0,6–2	Зависит от сечения вентиля
Компенсатор:
шаровидный гладкий	1,7
Волнистый	2,5
Сальниковый	0,2
Водоотделитель	8–12
Грязевик	4–6
Угольник 90°	1,0
Калена 90°:
Гнутые гладкие R = 1,0d	1,0
Гладкие R = 2d	0,7
Гладкие R > 4d	0,3
Сварное колено (один шов):
b = 22,5° b = 45° b = 60° b = 90°	0,11 0,32 0,68 1,27
Тройник (встречный ток)	3,0
Входные насадки	1,0	Острая кромка
Входные насадки	0,5–1
Входные насадки с Плавным изменением сечения	0,3–0,6
Труба Вентури		Наивыгодней-ший угол b = 6 ¸ 8 °

Коэффициенты местного сопротивления задвижек и клапанов при частичном открытии:

, (2.8)

где n – отношение открытой площади к полной площади клапана.

Далее определяется падение давления и напора в подающих и обратных линиях участка:

, Па; (2.9)

, м; (2.10)

где - потери давления соответственно в подающей и обратной линиях;

- потери напора соответственно в подающей и обратной линиях;

- удельный вес воды.

Скорость теплоносителя:

, м/c (2.11)

После определения потерь давления по участкам строиться пьезометрический график (рис. 2.1).

Пьезометрический график определяет полный напор и располагаемый напор в отдельных точках тепловой сети. По абсциссам этих графиков откладываются длины участков сетей от оси сетевых насосов вплоть до характерного узла на трассе этих сетей, обычно до отпускающего теплового пункта.

В качестве ординат на таких графиках наносятся отметки поверхности земли по трассе сетей с привязкой к ним в случае надобности высот присоединенных зданий, затем наносятся графики изменения напоров в подающих и обратных трубопроводах по трассе сетей.

При разработке гидравлического режима необходимо учитывать:

1. Давление в обратном трубопроводе (и в верхних точках системы отопления) не должно быть ниже атмосферного. В принципе это достигается варьированием давления подпитки.

2. Давление в обратном трубопроводе по условиям прочности не должно превышать 6 кгс/см², то есть пьезометр обратной линии не должен пересекать линию напоров (60м) относительно поверхности земли.

3. Давление в подающей линии не должно быть меньше давления вскипания при максимальной (расчетной) температуре теплоносителя и больше допустимого по условиям прочности.

4. Давление в подающем трубопроводе не должно быть меньше давления насыщения, соответствующего расчетной температуре сетевой воды.

При невозможности соблюсти все это требования одновременно используют следующие технические средства: установку повысительных (понизительных) насосных станций на подающем или обратном трубопроводах; установку дроссельных подстанций; независимое присоединение потребителей.

По результатам гидравлического расчета производиться выбор сетевых насосов, а на основании разработанного гидравлического режима – подпиточных насосов.

Сетевые насосы подбираются по максимальному расходу сетевой воды (поэтому гидравлический расчет сетевой воды ведется в точке излома, где расход сетевой воды наибольший) и величине напора, которая подсчитывается по зависимости:

, (2.12)

где – потери напора в коммуникациях источника теплоснабжения (принимаются =10415 м);

– потери напора в подающем и обратном трубопроводах, которые определены по данным гидравлического расчета;

– располагаемый напор у потребителей.

Рис.2.1.

Подпиточный насос подбирается по величине подпитки, которая равна:

- в закрытой системе:

G_ПН = G_УГ

- в открытой системе:

G_ПН = G_УГ + G_Г,

где G_УГ – утечка сетевой воды через не плотности системы теплоснабжения ( в соответствии с [7] утечки нормируются в размере 0,5% от емкости системы теплоснабжения),

G_Г – расход воды в системах горячего теплоснабжения.

Напор подпиточного насоса должен быть таков, чтобы обеспечивалась надежная заливка всех подключенных систем отопления (статическое давление), а также соблюдалось условие не превышения допустимых давлений во всех точках системы. При невозможности соблюсти оба эти условия возможны различные технические решения:

- подключение потребителей по независимой схеме;

- установка дроссельных и насосных подстанций, организация нескольких статических зон, для каждой из которых соблюдаются вышеуказанные условия.

Пример.

Произвести гидравлический расчет магистральных теплопроводов двухтрубной водяной тепловой сети закрытой системы теплоснабжения с П-образными компенсаторами. Расчетная схема приведена на рис 2.2.

Расчетная схема тепловой сети.

Рис. 2.2.

Примечание: расход G указан в л/ч.

Решение.

Расчет производим для максимального зимнего режима.

По расчетным расходам находим G в кг/с, задавшись удельным давлением по R_л = 80 Па/м подбираем ближайшие стандартные диаметры труб, действительные значения R_л и скорости v. Расчет сводим в таблицу 2.2.

Расчет 17 участка (самого отдаленного). По выражению (2.5) определяется диаметр трубопровода

м.

Полученный диаметр округляем до ближайшего стандартного = 100 мм.

Производится расчет действительного удельного линейного падения давления по формуле (2.6):

Па/м.

Определяем коэффициент местных потерь Sz:

Sz = 0,4 – одна задвижка.

Эквивалентная длина местных сопротивлений

l_э = 60,7.0,4.0,1^1,25 = 1,365 м.

Падение давления в подающей и обратной магистрали

Dр_п = Dр_о = 87,32.(30 + 1,365) = 2739 Па = 2,739 кПа.

Скорость теплоносителя

м/с.

Таблица 2.2.

Результаты гидравлического расчета для примера 2.2

№ уч.	d, мм	D', мм	, Па/м	lэ, м	, Па	v, м/с
17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1	10,74 13,97 16,30 20,19 23,13 26,65 27,66 32,35 54,95 59,09 67,52 75,82 81,22 103,84 109,28 121,43 141,67	25 25 25 25 25 25 32 32 50 70 70 80 80 100 125 125 150	0,98 3,90 8,78 27,06 55,37 116,64 38,87 88,60 138,26 34,66 69,93 63,82 91,71 103,55 41,98 73,12 63,21	0,24 0,24 0,24 0,24 0,48 0,24 0,33 0,33 0,57 0,87 0,87 1,03 2,07 2,73 0,00 1,80 4,53	0,03 0,05 0,35 0,87 1,69 3,76 1,72 3,75 3,54 2,28 1,11 1,34 1,57 9,08 1,26 4,52 2,18	0,0340 0,0679 0,1019 0,1788 0,2558 0,3712 0,2501 0,3775 0,6233 0,3851 0,5470 0,5681 0,6810 0,8319 0,6089 0,8037 0,8374