Подбор оборудования для системы горячего водоснабжения

1. Циркуляционный насос. Используется для обеспечения циркуляции воды в системе, устанавливается на циркуляционном трубопроводе в ЦТП (см. рис. 8.1.). Производительность насоса должна соответствовать циркуляционному расходу всей системы q^cir, определенному по формуле (8.3); напор насоса должен быть больше потерь напора в большом кольце в режиме циркуляции Н_i. Марка насоса подбирается по каталогам

2. Повысительно-циркуляционный насос. Обеспечивает расчетное водопотребление в здании в случаях, описанных в п.9 раздела 8 и циркуляцию воды.

Производительность насоса должна соответствовать максимальному секундному водопотреблению горячей воды зданием (микрорайоном) q^h,cir, определенному по формуле (8.4). Напор насоса Н_нас должен восполнить недостаток напора на вводе в систему:

Н_нас= Н_тр - Н_в ,                          (10.1)

где Н_тр и Н_в определяются в соответствии с рекомендациями п.9 раздела 3.

3. Зимняя диафрагма. С помощью этой диафрагмы создается перепад давлений в обратном трубопроводе теплосети (при движении отработанного теплоносителя из системы отопления). Этот перепад должен быть достаточен для компенсации потерь напора в большом кольце при циркуляционном режиме. Диаметр диафрагмы определяется по формуле (9.2), где q – расход теплоносителя в системе отопления, л/с, при отсутствии точных данных допускается определять расход теплоносителя по укрупненным показателям:

                   (10.2)

где W – строительный объем здания, м³; t – расчетный перепад внутренней и наружной температур, при отсутствии таких данных можно принимать t = 40–50 ^оС.

Н_д в формуле (9.2) принимается равным сумме потерь напора в большом кольце при пропуске циркуляционных расходов Н₁, определенном по рекомендациям п. 4 раздела 9.

4. Летняя диафрагма.    При работе в летнем режиме вода на нужды горячего водоснабжения забирается из подающего трубопровода теплосети, а циркуляционный расход возвращается в обратный трубопровод. Перепад давлений между подающим и обратным трубопроводами теплосети обычно существенно больше, чем необходимо для обеспечения расчетной циркуляции в системе горячего водоснабжения. Летняя диафрагма гасит избыточный перепад давления. Расчет выполняется по формуле (9.2), где q – циркуляционный расход в системе горячего водоснабжения в режиме циркуляции q^cir , л/с;

    Н_д= ΔН - Н₁                    (10.3)

где ΔН – перепад напоров в подающем и обратном трубопроводах системы отопления, м.,

Н₁ – сумма потерь напора в большом кольце при пропуске циркуляционных расходов, м.

5. Водонагреватель. В расчет водонагревателя входит определение площади поверхности нагрева, основных конструктивных размеров и потерь напора. Водонагреватели рассчитываются на максимальный часовой расход воды q^h_hr м³/ч и теплоты Q^h_hrкВт:

                              (10.4)

где q^h_0,hr– расход горячей воды по санитарно-техническому прибору, л/ч, для жилых зданий принимается 200 л/ч; α_hr – коэффициент, определяемый по прил. 1 части 1 в соответствии с величинами N и P^h_hr:

                             (10.5)

           (10.6)

где t⁰ – температура холодной воды, ⁰С; Q^ht – общие теплопотери в системе горячего водоснабжения, кВт.

Теплопотери подающих трубопроводов определены в разделе 8, теплопотери циркуляционных трубопроводов рассчитываются дополнительно по той же методике.

По рекомендуемой скорости воды в водонагревателе V = 1 м/с определяется необходимая площадь трубок нагревателя, м²:

                               (10.7)

По каталогу водонагревателей (прил. 10) подбирается марка нагревателя, имеющая близкое значение F_cm, и определяется фактическая скорость нагреваемой воды, м/с:

                         (10.8)

Требуемая площадь поверхности нагрева, м², определяется из выражения:

                                 (10.9)

где k – коэффициент теплопередачи, принимается по прил.5; t – температурный напор, ⁰С; скорость греющей воды рекомендуется назначать 0,5 – 2,5 м/с,

                 (10.10)

где t_max и t_min – наибольшая и наименьшая разности температуры между теплоносителем и нагреваемой водой по концам теплообменника.

При различных параметрах теплоносителя в летнее и зимнее время f рассчитывается на оба режима работы.

Число секций водонагревателя определяется по формуле:

                                  (10.11)

где f₀ – площадь нагрева одной секции, м².

Потери напора в водонагревателе, (м), определяются по формуле:

                        (10.12)

где k₃ – коэффициент, учитывающий зарастание трубок, принимается k₃ = 2 ÷ 4.

Пример 2.

Конструирование и расчет закрытой системы горячего водоснабжения.

Исходные данные: здание согласно исходным данным в примере 1. Теплоноситель – вода непитьевого качества, Т= 95⁰.

Решение.

Поскольку в данном примере рассматривается одно здание, принято решение разместить водонагреватель в подвале проектируемого здания. Точка отбора воды из трубопровода холодного водопровода для горячего водоснабжения назначена в примере 1 части 1.

Система монтируется из стальных оцинкованных труб. Прокладка подающих трубопроводов предусматривается совместно с холодным водопроводом на отметке – 1,1 м. Магистрали и стояки утепляются. На стояках устанавливаются полотенцесушители. Для обеспечения циркуляции подающие стояки объединены в секционный узел кольцующей перемычкой под потолком последнего этажа. По циркуляционному стояку охлажденная вода возвращается в водонагреватель. На вводах в квартиры предусмотрены счетчики воды. Ответвления в квартирах и дальнейшая разводка выполняется на высоте 0,42 м от пола. По результатам конструирования построена аксонометрическая схема горячего водопровода (рис.5.1), полотенцесушители не показаны.

1. Гидравлический расчет в режиме максимального водоразбора. На расчетной схеме выбрана расчетная ветвь – от врезки в холодный водопровод до диктующего прибора, участки ветви пронумерованы. Вероятность действия санитарно-технических приборов в здании определена по формуле (8.1.):

Для участков от точки 1 до точки 10 определены: число обслуживаемых приборов N, произведение N· P^h, (по прил. 1) - α, по формуле (8.2) – q^h. Результаты сведены в табл. 10.1.

Рис. 10.1. Аксонометрическая схема горячего водопровода

Таблица 10.1

Гидравлический расчет сети горячего водоснабжения в режиме максимального водоразбора.

По расходам назначены предварительные диаметры подающих трубопроводов и по прил. 8 определены теплопотери всех подающих трубопроводов.

Таблица 10.2

Расчет теплопотерь подающих трубопроводов.

Вид трубопроводов	l, м	Удельные теплопотери q, Вт/м	Теплопотери Qht = q·l, Вт
Изолированные водоразборные стояки с полотенцесушителями d= 20мм, 2х 13,82м	27,64	20,6	569,6
Изолированный распределительный трубопровод в подвале d= 25мм	11,80	19,1	225,4
Итого:

Циркуляционный расход в системе определен по формуле (8.3)

Этот расход распределяется поровну между стояками по 0,01 л/с.

Для участка 9–10 от врезки в холодный водопровод до первого водоразборного стояка проверяется необходимость корректировки расхода

По прил. 9 установлено, что К_cir = 0, корректировка не требуется, для всех участков q^h,cir = q^h и можно принять к расчету предварительно назначенные диаметры. Удельные потери напора i и скорости определены по прил. 6 с учетом зарастания труб. Потери напора рассчитаны по формуле (8.5), результаты представлены в табл. 10.1.

Счетчик воды на вводе в квартиру назначен диаметром 15 м. По формуле (5.8) потери напора составляют:

Требуемый напор для горячего водоснабжения определяется по формуле (8.6):

Напор Н_В в точке питания от холодного водопровода определяется как гарантированный напор в наружной холодного водоснабжения сети минус разница отметок трубопровода наружной сети и точки питания (точка 11 на расчетной схеме холодного водопровода), минус потери напора на этом участке, минус потери напора на водомере, т.е. по данным примера 1 части 1 имеем

Сравнение величин Н_тр и Н_в показывает, что необходимо предусмотреть установку повысительно-циркуляционного насоса.

2. Подбор водонагревателя. Часовая вероятность для горячего водоснабжения определяется по формуле (10.5):

    Число приборов в системе горячего водоснабжения – 30 шт., тогда и по прил. 1 части 1 α_hr=1,452.

    Максимальный часовой расход воды определяется по формуле (10.4):

    Для определения максимального часового расхода тепла по формуле (10.6) в дополнение к теплопотерям подающих трубопроводов по той же методике определены теплопотери циркуляционных трубопроводов. Диаметр циркуляционного стояка конструктивно назначен 15 мм, в магистраль – 20 мм. Длина магистрали назначена приближенно. Результаты представлены в табл. 10.3.

Таблица 10.3

Расчет теплопотерь циркуляционных трубопроводов

Вид трубопроводов	l, м	Удельные теплопотери q, Вт	Теплопотери Qht = q·l, Вт
Изолированные циркуляционный стояк d= 15 мм,	13,82	9,7	134,0
Изолированный циркуляционный трубопровод в подвале d= 25 мм	8,00	19,1	139,2
Итого:

    По формуле (10.7) при рекомендуемой скорости V = 1 м/с определяется необходимая площадь трубок водонагревателя:

    По прил. 10 подобран водонагреватель ВТИ – Мосэнерго №02, F_ст =0,00062 м².

    Фактическая скорость нагреваемой воды:

    Предусматривается противоточное подключение нагревателя. Вода нагревается от +5⁰С до 50⁰С, навстречу ей движется теплоноситель, охлаждающийся с +95°С до 70°С, по концам нагревателя Δt_max = 70 – 5 = 65˚C и Δt_min = 95 – 50 = 45˚C.

    По формуле (10.10) определяется температурный напор (средняя разность температур):

    Для рассчитанной скорости нагреваемой воды 0,65 м/с и назначенной скорости греющей воды 1,0 м/с по прил. 5 определен коэффициент теплопередачи 1500 Вт/м^{2 °}С.

    Требуемая площадь поверхности нагрева по формуле (10.9):

    Принято две секции нагревателя, размещенных одна над другой. Потери напора определены по формуле (10.12):

H_нагр= 0,75·2·0,65²·2 = 1,26 м

3. Подбор повысительно-циркуляционного насоса. Производительность насоса должна быть не менее q^h,cir на начальном участке, т.е. q^h,cir = 0,68 л/с.

    Требуемый напор насоса Н_нас определяется по формуле (10.1):

Н_нас = 40,68- 24,26 = 16,42 м

    По прил. 6 подобран насос К 8/18.

4. Гидравлический расчет в режиме циркуляции.    На аксонометрической схеме нумеруются участки самого протяженного циркуляционного кольца с постоянными диаметрами и циркуляционными расходами А – Б – В – Г – Д – Е – А. Диаметры и величины циркуляционных расходов определены ранее. Необходимо рассчитывать потери напора в режиме циркуляции.

Таблица 10.4.

Гидравлический расчет в режиме циркуляции

№ участка	l, м	qcir л/с	d,мм	V,м/с	1000 i мм/м	Кl	Нl,м
А – Б	4,0	0,02	25	0,05	0,8	0,5	0,005
Б – В	6,1	0,01	25	0,03	0,5	0,2	0,004
В – Г	15,8	0,01	20	0,1	2,0	0,5	0,05
Г – Д	6,1	0,01	15	0,2	17	0,2	0,12
Д – Е	19,0	0,02	15	0,3	30	0,1	0,63
Е – А	5,0	0,02	15	0,3	30	0,5	0,22
Итого:

Таким образом, для поддержания расчетной циркуляции необходим напор 1,02 м. Ранее подобранный повысительно-циркуляционный насос создает напор 16,42. Излишек напора Н_g = 16,42 – 1,02 = 15,40 м гасится диафрагмой на циркуляционном трубопроводе. Диаметр отверстия определен по формуле (9.2):