5.9. Гидравлический расчет циркуляционной сети

Рассчитывая систему внутреннего холодного водоснабжения здания (или распределительную сеть горячего водоснабжения), мы, определив расчетные расходы воды и руководствуясь экономическими скоростями движения воды по трубопроводу, находим экономически выгодные диаметры отдельных участков трубопровода, которые должны пропускать найденные расходы воды. На основании этого находят потери напора и требуемый напор для нормальной работы системы. Это так называемая “прямая” задача.

Определение расходов, диаметров и потерь давления необходимо для того, чтобы составить спецификацию материалов и оборудования данной системы и затем на основании ее смету (или калькуляцию).

Для расчета циркуляционной сети системы горячего водоснабжения (так же, как и для системы газоснабжения, отопления и т.п.) применяется “обратная” задача. Для этой задачи цели те же (после определения расчетных расходов, подбирают диаметры, затем находят спецификацию и наконец смету), однако, решение достигается на основании заданных потерь напора (рассчитанных) т.е. среднего гидравлического уклона (см. приложение 8). В этом случае, на основании среднего гидравлического уклона, подбирают диаметры таким образом, чтобы сумма потерь напора по подобранным диаметрам была бы приблизительно равна заданным (рассчитанным) перепадам напора. Если равенство (в пределах 10-ти процентов) не возможно достичь, его уравнивают с помощью диафрагмы.

Чтобы определить диаметры циркуляционной сети, необходимо понимать, что вся система горячего водоснабжения жилого дома представляет собой замкнутую сеть (при наличии циркуляции). То есть вода должна двигаться по замкнутому контуру: водонагреватель – потребитель – водонагреватель. Таких колец много, так как много потребителей – стояков. Этот процесс (процесс циркуляции по всем стоякам) будет осуществляться только в том случае, если потери давления по этим параллельным кольцам будут равны.

Таким образом, все циркуляционные кольца (через каждый водоразборный стояк) состоят из распределительных трубопроводов (первая часть кольца), диаметры которых уже были подобраны в режиме максимального водоразбора, и циркуляционных (вторая часть кольца). Поэтому гидравлический расчет циркуляционных колец для режима циркуляции производится в 2 этапа:

• расчет потерь напора в распределительных трубопроводах при условии отсутствия водоразбора и пропуска только циркуляционных расходов воды;

• расчет потерь напора в циркуляционных трубопроводах при пропуске циркуляционных расходов воды.

Цель расчета – определение диаметров циркуляционных трубопроводов, потерь давления в них и по кольцам в целом.

Порядок гидравлического расчета циркуляционных трубопроводов тот же, что и расчет подающих распределительных трубопроводов. Потери давления определяются по номограмме (прил. 6 [1]), таблицам в прил. 7 настоящих указаний. Диаметры циркуляционных трубопроводов рекомендуется принимать на 1-2 калибра меньше диаметров соответствующих участков подающих распределительных трубопроводов, таким образом, чтобы потери в циркуляционной части были в 2 – 4(8) раза больше, чем в подающей. Причем, диаметр циркуляционного стояка принимается постоянным по всей его высоте, а магистральные трубопроводы циркуляционной сети увеличиваются по мере увеличения циркуляционного расхода.

При определении потерь напора, м, на участках подающих трубопроводов при пропуске только циркуляционного расхода, можно пользоваться следующей формулой:

, м (5.9.1)

где , – расчетные значения потерь напора и расхода на участке, взятые из гидравлического расчета подающих трубопроводов.

Таким образом, определив потери напора в подающих распределительных и циркуляционных трубопроводах при пропуске циркуляционного расхода необходимо подсчитать сумму потерь напора в параллельных кольцах (относительно общих точек схода) и решить вопрос о равенстве потерь в сравниваемых кольцах.

Потерями напора в циркуляционном кольце называется сумма потерь напора в подающих распределительных трубопроводах кольца и циркуляционных при пропуске только циркуляционного расхода. Диаметры трубопроводов циркуляционных стояков определяются при условии, что при движении циркуляционных расходов в стояках или секционных узлах потери давления между точками присоединения их к распределительному подающему и сборному циркуляционному трубопроводам не отличались более чем на 10%. При этом, разность потерь напора в различных циркуляционных кольцах допускается также не более 10 %. При невозможности увязки потерь напора путем изменения диаметров трубопроводов на участках циркуляционной сети предусматривается установка диафрагм у основания циркуляционных стояков. Диаметр отверстия диафрагм, мм, определяется по формуле:

,мм (5.9.2)

где и –безразмерные коэффициенты, зависящие от размерности q^cir:

для "л/с": =11; =97;

для "м³/ч": =20; =350.

– расход воды через диафрагму, л/с или м³/ч;

– внутренний диаметр трубы, мм, на которой устанавливается диафрагма.

– избыточный напор, которое необходимо погасить диафрагмой, (в м), определяемой как разность давлений в параллельных циркуляционных кольцах.

Если при расчете диаметр диафрагмы получается менее 10 мм, то вместо нее нужно устанавливать кран для регулировки давления. Допускается увязывать потери давления в циркуляционных кольцах путем увеличения гидравлического сопротивления стояков, вводя в их нижнюю часть вставки труб меньших диаметров. Гидравлический расчет циркуляционных колец сводится в таблицу.

Таблица 5.9.1. – Гидравлический расчет циркуляционных колец

№ уч.	l, м	qcir, л/с	Dу, мм	Скорость			Гидравлический уклон			kl	hц, м	p, МПа	Р, МПа
				V, м/с	Kv	V·kv, м/с	1000i	ki	1000i·ki
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14

Примечание: В курсовом проекте необходимо осуществить гидравлическую увязку 2-х циркуляционных колец: через дальний и ближний стояки.