Системы центрального горячего водоснабжения зданий, их виды, особенности работы и конструкции.
Системы горячего водоснабжения подразделяются на местные и централизованные. При местном горячем водоснабжении вода нагревается непосредственно у места ее потребления. Система местного горячего водоснабжения обеспечивает водой один или несколько водоразборных приборов в смежных помещениях. Вода при местном горячем водоснабжении нагревается в индивидуальных водонагревателях паром, горячей сетевой водой, за счет сжигания топлива, электричеством. Используется также солнечный нагрев воды. Наиболее характерные примеры местного горячего водоснабжени - газовые водонагреватели и дачные душевые установки с солнечным нагревом.
Поскольку использование электричества значительно дороже газового нагрева, применение электроводонагревателей на проектной стадии должно иметь необходимое технико-экономическое обоснование. Использование газовых водонагревателей регламентируется нормами газоснабжения.
В системах центрального горячего водоснабжения вода приготавливается для потребителей целого здания, группы зданий, квартала, населенного пункта и т.п., а затем по трубопроводам подается к водоразборным приборам. Нагрев воды производится в водогрейных котлах, паро- или водоводяных нагревателях.
Местными системами оборудуются здания, не подключенные к системам централизованного теплоснабжения, не имеющие собственных котельных, или, если система не рассчитана на покрытие тепловой нагрузки горячего водоснабжения.
Системами центрального горячего водоснабжения оборудуются здания, подключенные к системам централизованного теплоснабжения или имеющие собственные котельные. Если число водоразборных точек в таких зданиях мало, экономически может быть обосновано и применение системы местного горячего водоснабжения.
Схемы систем центрального горячего водоснабжения
Рассмотрим основные виды классификации схем систем центрального горячего водоснабжения.
1. По обеспечению давления системы горячего водоснабжения могут быть работающими:
под давлением холодного водопровода;
под давлением тепловой сети;
под давлением, создаваемым насосом, установленным на холодном или горячем водопроводе;
под статическим давлением, создаваемым баком холодной или горячей воды.
2. По месту прокладки распределительных трубопроводов системы могут быть:
с нижней разводкой;
с верхней разводкой.
3. По наличию и способу обеспечения циркуляции:
без циркуляции;
с естественной циркуляцией;
с насосной циркуляцией.
4. По наличию и месту расположения баков-аккумуляторов горячей воды:
без аккумулятора;
с нижним баком;
с верхним баком.
Задачи и способы регулирования отпуска теплоты. Регулирование отпуска теплоты по нагрузке отопления. Область применения, достоинства и недостатки этого способа. Принципы построения температурных графиков.
Задачи и виды регулирования тепловой нагрузки
Системы теплоснабжения представляют собой взаимосвязанный комплекс потребителей тепла, отличающихся как характером, так и величиной теплопотребления. Режимы расходов тепла многочисленными абонентами неодинаковы. Тепловая нагрузка отопительных установок изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха, оставаясь практически стабильной в течение суток. Расход тепла на горячее водоснабжение и для ряда технологических процессов не зависит от температуры наружного воздуха, но изменяется как по часам суток, так и по дням недели. В этих условиях необходимо искусственное изменение параметров и расхода теплоносителя в соответствии с фактической потребностью абонентов. Регулирование повышает качество теплоснабжения, сокращает перерасход тепловой энергии и топлива.
В зависимости от места осуществления регулирования различают центральное, групповое, местное и индивидуальное регулирование.
Центральное регулирование выполняют на ТЭЦ или в котельной по преобладающей нагрузке, характерной для большинства абонентов. В городских тепловых сетях такой нагрузкой может быть отопление или совместная нагрузка отопления и горячего водоснабжения. На ряде технологических предприятий преобладающим является технологическое теплопотребление. Групповое регулирование производится в центральных тепловых пунктах для группы однородных потребителей. В ЦТП поддерживаются требуемые расход и температура теплоносителя, поступающего в распределительные или во внутриквартальные сети. Местное регулирование предусматривается на абонентском вводе для дополнительной корректировки параметров теплоносителя с учетом местных факторов. Индивидуальное регулирование осуществляется непосредственно у теплопотребляющих приборов, например у нагревательных приборов систем отопления, и дополняет другие виды регулирования. Тепловая нагрузка многочисленных абонентов современных систем теплоснабжения неоднородна не только по характеру теплопотребления, но и по параметрам теплоносителя. Поэтому центральное регулирование отпуска тепла дополняется групповым, местным и индивидуальным, т. е. осуществляется комбинированное регулирование. Комбинированное регулирование, состоящее из нескольких ступеней, взаимно дополняющих друг друга, создает наиболее полное соответствие между отпуском тепла и фактическим теплопотреблением.
По способу осуществления регулирование может быть автоматическим и ручным. Качественное регулирование осуществляется изменением температуры при постоянном расходе теплоносителя. Качественный метод является наиболее распространенным видом центрального регулирования водяных тепловых сетей. Количественное регулирование отпуска тепла производится изменением расхода теплоносителя при постоянной его температуре в подающем трубопровод.
В двухтрубных водяных тепловых сетях открытых систем теплоснабжения центральное качественное регулирование отпуска теплоты, как и в закрытых системах, осуществляют по нагрузке отопления или по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. Если тепловая нагрузка жилищно-коммунального сектора составляет 65% и более от суммарной тепловой нагрузки, то регулирование отпуска теплоты осуществляют по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. При меньшей нагрузке на жилищно-коммунальные нужды ц отношении 0,15 - регулирование осуществляют по нагрузке отопления.
При центральном качественном регулировании отпуска теплоты по отопительной нагрузке в тепловой сети поддерживается отопительнобытовой температурный график. Системы отопления и горячего водоснабжения абонентов присоединяют к тепловым сетям по принципу несвязанной подачи теплоты. В этом случае расход сетевой воды на отопление поддерживается постоянным при помощи регулятора расхода РР, установленного перед элеватором системы отопления, и не зависит от переменного расхода воды на горячее водоснабжение.
При регулировании отпуска теплоты по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения потребители системы отопления и горячего водоснабжения присоединяются к тепловым сетям по принципу связанной подачи теплоты. Для этого регулятор расхода РР устанавливают на подающем трубопроводе абонентского ввода перед отбором воды на горячее водоснабжение, он поддерживает постоянный расход сетевой воды на ввод, равный расчетному на отопление, без учета нагрузки на горячее водоснабжение.
Регулирование отпуска тепловой энергии в открытых системах теплоснабжения рекомендуется (п.4.6 [3]) осуществлять по температурному графику, скорректированному с учетом отклонения фактических значений расхода теплоносителя от оптимальных значений под влиянием водоразбора непосредственно из трубопроводов тепловых сетей и функционирования циркуляционных контуров в местных системах горячего водоснабжения.
Для расчета скорректированного температурного графика регулирования отпуска тепловой энергии необходимо принять:
• отношения среднего часового значения теплового потока на горячее водоснабжение и расчетного часового значения теплового потока на отопление и приточную вентиляцию у всех потребителей тепловой энергии одинаковы;
• значения расхода теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети на выводах источника теплоснабжения, а также располагаемый напор, задаются только для установления расчетного гидравлического режима функционирования тепловой сети и в дальнейшем не регулируются.
Способы регулирования отпуска теплоты по совмещённой нагрузке на отопление и горячее водоснабжение в закрытых системах теплоснабжения. Область применения, достоинства и недостатки. Принципы построения температурного графика.
Основные принципы, формулы и особенности гидравлического расчёта водяных тепловых сетей. Оптимальные потери давления в трубопроводах водяной тепловой сети. Определение расчётных расходов теплоносителя.
Гидравлические расчеты трубопроводов водяных тепловых сетей являются необходимым этапом их проектирования, следующим за определением расчетных тепловых нагрузок, выбором трассы и определением расчетных расходов сетевой воды. Такие расчеты выполняют отдельно по каждому участку сетей, на протяжении которого внутренние диаметры труб и расчетные расходы сетевой воды остаются неизменными и предназначены для решения следующих основных задач:
Определения по заданным расчетным расходам воды внутренних диаметров труб для каждого участка сетей, причем этими диаметрами в сочетании с длинами трубопроводов и способом их прокладки в основном определяются капитальные вложения и расходы металла на сооружение сетей;
Определения перепадов давления теплоносителя в пределах каждого участка при заданных расходов его, а также известных внутренних диаметрах и длинах труб на данном участке. Эти перепады давления являются исходными для последующего определения потребных напоров перекачивающих сетевых насосов, а в сочетании с данными о давлениях воды в сетях при неработающих насосах (статические режимы) – также для анализа гидравлических режимов сетей при работающих насосах (динамические режимы);
Определения расходов теплоносителя на данном участке, соответствующих известным диаметрам труб и выбранным значениям перепадов давления, отнесенным к одному метру длины трубы. Такие расчеты необходимы при рассмотрении аварийных режимов работы тепловых сетей, а также при разработке проектов их расширения и реконструкции.
Результатом гидравлического расчета является потокораспределение.
Помимо гидравлических расчетов водяных тепловых сетей приходится дополнительно производить расчеты по определению давлении воды в различных точках сетей и при разных режимах. Такие расчеты требуются для обоснованного выбора насосов, используемых для перекачки сетевой воды – циркуляционных, подпиточных, подкачивающих, смесительных и т.п. Кроме того, значения давления воды являются исходными при разработке схем присоединения систем теплоиспользования.
Основные формулы для гидравлического расчета водяных тепл.сетей.
В результате гидр. расчета теплосети определяют диаметры всех участков теплопроводов, потери давления теплоносителя. По полученным потерям давления рассчитывают напоры насосов.
При выполнении гидравлического расчета трубопроводов необходимо знать располагаемый перепад давлений в точке присоединения и расход сетевой воды. Особенности расчета:
1 абсолютная эквивалентная шероховатость принимается равной 0,5 мм;
2. скорость воды в сетях принимается не более 3,5 м/с;
3 главная магистраль от источника теплоты до наиболее удаленного потребителя рассчитывается на оптимальные удельные потери, т.е. d=f(G, Rопт)
4 Распределительные сети и ответвления рассчитываются по располагаемому перепаду давления Δр расп.
5 Диаметры труб в распределительных сетях должны приниматься не менее 32 мм.
Gсет = Gо+ Gв+ Gгвсет
Gо=
Gв.р=
Qо,в – расчетный часовой расход теплоты на отопление, вентиляцию, кДж/ч, с- теплоемкость воды, τ1’ – расчетная температура теплоносителя в подающем трубопроводе сети, tо – в обратном трубопроводе после сети.
При
повышенном графике и последовательной
двухступенчатой схеме на ГВ Gгв
сет = 0, при отопительном графике и
последовательной двухступенчатой схеме
Смешанная
схема:
Порядок гидравлического расчета: 1.намечается трасса тепловой сети,2. составляется расчетная схема на которой указывается номера участков, длины участков и расчетные расходы тепла. 3.Rопт для главной магистрали для всех остальных участков и ответвлений определяется располагаемый перепад и ср. удел. Потери давления
Δр расп = (Р1 – Р2) –Δр аб
Δр аб – необходимый перепад давления для работы теплового пункта, который затрачивается на преодаление гидравлического сопративления системы отопления СО, ПГВ,грязевиков, регуляторов и арматуры. Обычно для жилых зданий при элеваторной схеме присоединения 15-20м.диаметры должны подбираться исходя из из располагаемых перепадов давления. По величине ср. уд. Потерь давления Rср и расходу воды на участке G принимаем d, Rтабл., ωтабл.
Δр = Rтабл.l (1+α) ,
(ΣΔр под+ΣΔр обр)+Δр аб. = Δр расп.
По результатам расчетов строится пьезометрический график.