Учебное пособие 1015

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра теплогазоснабжения

ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ ДОМА

Методические указания к выполнению курсовой работы и дипломного проекта

по дисциплине «Теплоснабжение» для студентов специальности 270109 – «Теплогазоснабжение и вентиляция»

Воронеж 2009

2

Составитель В. В. Гончар

УДК 696.4 ББК 31.361

Горячее водоснабжение дома [Текст]: метод. указания к выполнению курс. работы и дипл. проекта для студ. спец. 270109/Воронеж. гос. арх. – строит. ун-т; сост.: В. В. Гончар – Воронеж, 2009. - 35 с.

Приведены необходимые указания для выполнения курсовой работы и дипломного проекта по расчету и выбору основного оборудования систем горячего водоснабжения жилого дома.

Предназначены для студентов специальности 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция» для всех форм обучения.

Ил. 7. Табл. 6. Прил. 15. Библиогр.: 5 назв.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного архитектурно-строительного университета.

Рецензент – Б. П. Новосельцев, к. т. н, проф. кафедры «Отопление и вентиляция» ВГАСУ

3

I. СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЕМ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Цель курсовой работы – закрепление знаний студентов и приобретение ими практических навыков при расчете и проектировании централизованной системы горячего водоснабжения жилого дома, получаемого тепло от водяной тепловой сети.

1.1. Исходные данные для проектирования

При разработке системы горячего водоснабжения жилого дома студенту выдается синька с планом типового этажа здания, на котором указываются следующие данные:

--количество секций, этажность;

--температурный график в тепловой сети;

--гарантированноедавлениевводопроводе: РВ =4 ат.=40 мм.в.ст.=400 кПа;

--тип разводки – верхняя, нижняя.

Впроектируемом здании должна быть предусмотрена установка следующих приборов: в ванной комнате – смесители у ванн и умывальников, на кухне – смеситель у мойки. В ванных комнатах предусматривается установка полотенцесушителей. Места точек водоразбора назначаются в соответствии с планомздания. Системапроектируетсяснасоснойциркуляциейводывстояках.

Система горячего водоснабжения дома присоединяется к тепловой сети ТЭЦ или районной котельной с параметрами теплоносителя 150/700. На абонентском вводе устанавливаются скоростные водоводяные подогреватели, подключаемые к тепловой сети по одной из схем (параллельной, предвключенной, 2-ступенчатой смешанной и 2-ступенчатой последовательной).

1.2.Содержание работы

Вкурсовой работе разрабатываются: принципиальная схема и внутридомовая сеть горячего водоснабжения с ее строительными и монтажными элементами, тепловой пункт с водонагревательной установкой и конструкцией теплообменного аппарата, с установкой повысительных и циркуляционных насосов.

Система горячего водоснабжения разрабатывается на основе новейшей техники с учетом максимальной экономии капитальных затрат на строительство и эксплуатацию системы.

Вкурсовой работе требуется:

1)определить расчетный расход воды и тепла на горячее водоснабжение, построить суточный график расхода тепла;

2)разработать схему снабжения жилого дома горячей водой;

3)дать схему системы горячего водоснабжения в аксонометрии;

4)нанести на план здания трубопроводы разводящей и циркуляционной системы горячего водоснабжения;

5)составить расчетную схему сети и произвести гидравлический расчет ее от самого дальнего водоразборного крана до подогревателя в тепловом пункте;

4

6)рассчитатьциркуляционнуюлиниюсистемыгорячеговодоснабжения;

7)произвести тепловой расчет (определить коэффициенты теплоотдачи

итеплопередачи, среднюю разность температур между теплоносителями, требуемую поверхность нагрева) и гидравлический расчет скоростного водоводяного подогревателя для системы горячего водоснабжения;

8)произвести выбор повысительного и циркуляционного насосов;

9)разработатьдренаживоздухоудалениесистемыгорячеговодоснабжения;

1.3.Объем работы

Всостав курсовой работы входят расчетно-пояснительная записка и графическая часть.

Расчетно-пояснительная записка (15-25 стр. текста) должна содержать: исходные данные и краткое описание объекта; описание принципиальной схемы снабжения горячей водой; расчет расходов воды и тепла; гидравлический расчет трубопроводов; расчет теплопотерь и циркуляционных расходов; подбор насосного оборудования; тепловой и гидравлический расчеты подогревательной установки; дренаж и воздухоудаление; тепловое и гидравлическое испытание системы горячего водоснабжения. Пояснительная записка должнаиметьтитульныйлист, оглавление, переченьиспользованнойлитературы.

Вобъем графической части (1 лист) входят:

1)план типового этажа и подвала (М 1:100) с нанесением точек водоразбора, стояков и трубопроводов по подвалу здания;

2)аксонометрическая схема системы горячего водоснабжения здания (на схеме указать диаметры всех участков трубопроводов, номера стояков, арматуру, воздушники, спускники, точки водоразбора, уклоны труб);

3)экспликация основного и вспомогательногооборудования, материалов.

2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСТРОЙСТВУ СИСТЕМЫ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Система горячего водоснабжения включает в себя (рис. 2.1): водоподогревательную установку (4); подающий трубопровод (1), состоящий из магистрального трубопровода (5) и подающих водоразборных стояков (6); циркуляционные стояки (7) и магистрали (10); циркуляционный насос (11); водоразборную(12) изапорнуюарматуру(13); водомер(2); полотенцесушители(8).

3.РАСХОДЫ ВОДЫ И ТЕПЛА НА ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

3.1.Расчетная схема трубопроводов

Взадании на проектирование указывается количество жилых комнат (секций), этажность и расположение водозаборных приборов.

На план типового этажа наносят водоразборные приборы: ванны (В), мойки (М), умывальники (У). Водоразборные стояки целесообразно размещать в специальных шахтах (нишах) в санузлах. Там же размещаются обычно стояки канализации и холодного водоснабжения. Наносят подводки от приборов к стоякам. Все стояки нумеруются. После определения количества водоразборных стояков и их месторасположения на плане здания, необходимо приступить к составлению схемы системы горячего водоснабжения.

5

На плане подвала изображаются магистральные трубопроводы (прокладываются под перекрытием подвала) и подводки к стоякам.

Рис. 2.1. Схемы и основные системы

а, б – тупиковые схемы с нижней и верхней разводкой; в – “классическая схема” с парным подающим и циркуляционным стоякам; г – схема с полотенцесушителями на подающих стояках;

д – схема с секционным узлом и общим циркуляционным стояком; (1 – водопровод, 2 – водомер, 3 – обратный клапан, 4 – скоростной водоводяной

подогреватель, 5 – подающий магистральный трубопровод, 6 – водоразборный стояк, 7 – циркуляционный стояк, 8 – полотенцесушители, 9 – кольцующая перемычка, 10 – циркуляционный трубопровод, 11 - циркуляционный насос, 12 – водоразборная арматура, 13 – запорная арматура, 14 – регулировочный клапан, 15 – воздушники).

Разрабатывается аксонометрическая схема (рис. 3.1) сети горячего водоснабжения. На ней изображаются не все стояки, а только характерные, имеющие различное количество приборов или наиболее удаленные от подогревателя. Остальные стояки показываются в виде обрывов с соответствующей нумерацией. Полотенцесушители (8) устанавливаются на циркуляционных стояках (7) или на подающих стояках (5). Трубопроводы необходимо прокладывать с уклоном не менее 2% в сторону теплового пункта, что обеспечит одновременно и удаление воздуха при водоразборе через верхние краны и слив воды в тепловой пункт.

Для спуска воды из системы в нижних ее точках рекомендуется устанавливать спускники, а для выпуска воздуха в верхних точках – воздушники (15) или водоразборные краны на верхних этажах здания.

Запорную арматуру располагают у оснований подающих и циркуляционных стояков (в подвале) и на подводках к приборам в каждую квартиру.

Трубопроводы, прокладываемые в подвале и на чердаке здания, должны иметь тепловую изоляцию. Водоразборные и циркуляционные стояки выполняются без тепловой изоляции. На основании рис. 2.1 и 3.1 выбирают расчетное направление от теплового пункта до наивысшей водоразборной

6

точки самого удаленного стояка. Производят нумерацию отдельных участков и указывают их длины.

3.2. Секундные и часовые расходы воды

Количество потребляемой горячей воды зависит от многих факторов: режима водопотребления (времени суток, дня недели), количества и характеристик водозаборных приборов, численности потребителей и т.д.

Согласно СНиП [1], в зависимости от степени благоустройства зданий, установлены нормы расхода горячей воды на бытовые нужды. Однако ввиду не одновременности потребления горячей воды, фактический расход воды по трубопроводам существенно отличается от нормального. Этот расход принимается за расчетный и служит для определения диаметра трубопроводов. Расчетные секундные расходы горячей воды, л/с, при водоразборе и на участках трубопроводов следует определять по формуле:

где g – расход воды одним водоразборным прибором, л/с, который определяется по прил. 1. Если на расчетных участках сети установлены различные по производительности водоразборные приборы, то значение g следует принимать по такому из них, для которого расход горячей воды является наибольшим. Для жилых домов, в которых имеются ванны, этот расход принимается по смесителю ванны, g = 0,2 л/с;

α – безразмерная величина, зависящая от общего количества N водоразборных приборов на расчетном участке сети и вероятности их действия P в час наибольшего водопотребления, определяется по [1], прил. 4), α = f (N P).

ВероятностьдействияРводоразборныхприборовопределяетсяпоформуле:

где gич – норма расхода горячей воды одним водоразборным прибором в час наибольшего водопотребления, л/с, принимается по прил. 2;

V - количество потребителей (жителей) горячей воды, находится из выражения

где ΣF – суммарная жилая площадь квартиры (здания), м2; f – норма жилой площади на 1 чел., f = 9-12, м2/чел.;

N – количество приборов, обслуживающих данный участок.

По найденному значению Р определяется произведение NP, а затем (по [1], прил. 4) находят α, а по формуле (3.1) – секундный расход G. Результаты расчетов по определению расхода воды сводят в табл. 3.1.

Максимальный часовой расход, м3/ч, который соответствует вечернему пику потребления горячей воды и используется при определении поверхности нагрева водоподогревателей, определяется по формуле:

где Ки – коэффициент использования водоразборного прибора в час наибольшего водопотребления, принимается по прибору, для которого часовой расход воды gx является характерным (прил. 1) для данного здания или группы зданий. Для жилого здания – это кран смесителя у ванны, для которого Ки = 0,28;

8

Таблица 3.1

Расчет секундных расходов

где Ки – коэффициент использования водоразборного прибора в час наибольшего водопотребления, принимается по прибору, для которого часовой расход воды gx является характерным (прил. 1) для данного здания или группы зданий. Для жилого здания – это кран смесителя у ванны, для которого Ки = 0,28;

αч – безразмерная величина, зависящая от числа приборов и вероятности их использования в час наибольшего водопотребления Рч, определяется аналогично α по (1, прил. 4) в зависимости от произведения NPч.

Вероятность использования водоразборных приборов вычисляется из выражения

Расход горячей воды за сутки наибольшего водопотребления (используется для определения емкости бака-аккумулятора), м3/сут

где gи – норма расхода горячей воды за сутки наибольшего водопотребления, л/сут, (принимается по прил. 2).

Среднесуточный расход воды, м3/сут., за отопительный период при расчете потребления тепла системой горячего водоснабжения

где gис – среднесуточная норма расхода горячей воды за отопительный период, л/сут (принимается по прил. 2).

9

3.3. Расходы тепла

Часовые расходы тепла в системе горячего водоснабжения определяются по следующим формулам, кДж/ч:

а) максимальный часовой для определения поверхности нагрева водонагревателей (при отсутствии баков—аккумуляторов):

где γ – плотность воды, кг/м3; с = 4,19 кДж/(кг·К) – теплоемкость воды;

tг.ср. = 550С – средняя расчетная температура горячей воды в системе; tх = 50С – расчетная температура водопроводной воды в зимнее время;

Qп, Qц – теплопотери подающими и циркуляционными трубопроводами, кДж/ч, (определяется после нахождения диаметра соответствующих трубопроводов, разд. 4).

где β = 0,8 – коэффициент, учитывающий снижение расхода горячей воды; tхл = 150С – температура водопроводной воды в летний период. Годовой расход тепла на горячее водоснабжение, ГДж/год:

где n0 – продолжительность отопительного периода, ч/год. 4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ

4.1. Расчет подающих трубопроводов

Гидравлический расчет ведут сначала по наиболее удаленному направлению до наивысшей точки водоразбора. На рис. 3.2 таким направлением яв-

ляется 11-10-9-4-1.

При известном расходе воды диаметр трубопровода на участке подбирают по допускаемой скорости движения воды, которую в подающих трубах принимаютнеболее1,5 м/с, авподводкахкприборам(4-1) – неболее2,5 м/с.

10

Расчет производится по таблице (прил. 3), которая составлена с учетом зарастания труб в процессе эксплуатации. Расход воды и ее скорость однозначно определяют диаметр трубы и удельные потери напора на участке.

Потеридавлениянаотдельныхучасткахсетиопределяютпоформуле, Па:

где Rl – удельные потери давления на трение с учетом зарастания труб, Па/м; l – длина расчетного участка по плану, м;

Км – коэффициент, учитывающий потери напора в местных сопротивлениях в долях от линейных потерь, принимается по прил. 5.

Общие потери давления в подающем трубопроводе от подогревателя до наиболее удаленной и высоко расположенной точки водоразбора определяются как сумма потерь на каждом из расчетных участков:

i=1

Результаты предварительного расчета подающих трубопроводов заносятся

втабл. 4.1.

4.2.Гидравлический расчет циркуляционных трубопроводов

4.2.1.Расчет теплопотерь и циркуляционных расходов

Всистеме горячего водоснабжения жилых зданий с количеством этажей более четырех, с целью предотвращения остывания воды при отсутствии водоразбора, предусматривается циркуляция горячей воды. Циркуляционные трубопроводы прокладываются рядом с подающими или в ванных комнатах совместно с полотенцесушителями.

Требуемый циркуляционный расход воды, необходимый для компенсации теплопотерь, следует определять по формуле

где Qмп – потери тепла подающими трубопроводами, кДж/ч; С = 4,19 кДж/(кг·К) – теплоемкость воды;

t – допустимое остывание воды во всех подающих трубопроводах, принимается 50С, обычно t = 100С.

Суммарные теплопотери всех подающих трубопроводов: