Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Учебное пособие 2073

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
5.04 Mб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный технический университет»

Кафедра теплогазоснабжения и нефтегазового дела

ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ ЖИЛОГО ДОМА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению практических расчетов, курсового и дипломного проектирования для студентов направлений подготовки

08.03.01 «Строительство», 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника» всех форм обучения

Воронеж 2021

УДК 697.321(07) ББК 31.3я7

Составители: В. В. Гончар , Д. М. Чудинов, Н. М. Попова

Горячее водоснабжение жилого дома: методические указания к выпол-

нению практических расчетов, курсового и дипломного проектирования для студентов направлений подготовки 08.03.01 «Строительство», 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника» всех форм обучения / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост.: В. В Гончар , Д. М. Чудинов, Н. М. Попова. – Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2021. – 39 с.

В методических указаниях изложены принципы проектирования системы горячего водоснабжения жилого дома. Приведены рекомендации по расчету, выбору основного и вспомогательного оборудования теплоэнергетической системы.

Предназначены для студентов направлений подготовки 08.03.01 «Строительство», 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника» всех форм обучения.

Ил. 4. Табл. 7. Библиогр.: 5 назв.

УДК 697.321(07)

ББК 31.3я7

Рецензент – М. Н. Жерлыкина, канд. техн. наук, доцент кафедры жилищно-коммунального хозяйства ВГТУ

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

2

ВВЕДЕНИЕ

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

Исходные данные для проектирования. При разработке системы горячего водоснабжения жилого дома студенту выдается план типового этажа здания, на котором указываются следующие данные: количество секций; этажность; температурный график в тепловой сети; гарантированное давление в водопроводе: Рв = 4 ат = 40 мм. в. ст. = 400 кПа; тип разводки – верхняя, нижняя.

В проектируемом 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 планом здания. Система проектируется с насосной циркуляцией воды в стояках.

Система горячего водоснабжения дома присоединяется к тепловой сети теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) или районной котельной с параметрами теплоносителя 150/70 С0. На абонентском вводе устанавливаются скоростные водоводяные подогреватели, подключаемые к тепловой сети по одной из схем (параллельной, предвключенной, 2-ступенчатой смешанной и 2-ступенчатой последовательной).

Содержание работы. В курсовой 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.

В курсовой работе требуется: определить расчетный расход воды и тепла на горячее водоснабжение, построить суточный график расхода тепла; разработать схему снабжения жилого дома горячей водой; дать схему системы горячего водоснабжения в аксонометрии; нанести на план здания трубопроводы разводящей и циркуляционной системы горячего водоснабжения; составить расчетную схему сети и произвести гидравлический расчет ее от самого дальнего водоразборного крана до подогревателя в тепловом пункте; рассчитать циркуляционную линию системы горячего водоснабжения; произвести тепловой расчет (определить коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи, среднюю разность температур между теплоносителями, требуемую поверхность нагрева) и гидравлический расчет скоростного водо-водяного подогревателя для системы горячего водоснабжения; произвести выбор повысительного и циркуляционного насосов; разработать дренаж и воздухоудаление системы горячего водоснабжения.

3

Объем работы. В состав курсовой работы входят расчетно-пояснительная записка и графическая часть.

Расчетно-пояснительная записка (15-25 стр. текста) должна иметь титульный лист, оглавление, введение, основной текст (исходные данные и краткое описание объекта; описание принципиальной схемы снабжения горячей водой; расчет расходов воды и тепла; гидравли-ческий расчет трубопроводов; расчет теплопотерь и циркуляционных рас-ходов; подбор насосного оборудования; тепловой и гидравлический рас-четы подогревательной установки; дренаж и воздухоудаление; тепловое и гидравлическое испытание системы горячего водоснабжения), заключение, перечень использованной литературы, приложения (если есть).

В объем графической части (1 лист) входят: план типового этажа и подвала (М 1:100) с нанесением точек водоразбора, стояков и трубопроводов по подвалу здания; аксонометрическая схема системы горячего водоснабжения здания (на схеме указать диаметры всех участков трубопроводов, номера стояков, арматуру, воздушники, спускники, точки водоразбора, уклоны труб); экспликация основного и вспомогательного оборудования, материалов.

1. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСТРОЙСТВУ СИСТЕМЫ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Система горячего водоснабжения включает в себя (рисунок): 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) и запорную арматуру (13); водомер (2); полотенцесушители (8).

Схемы систем горячего водоснабжения

4

а, б – тупиковые схемы с нижней и верхней разводкой; в – «классическая схема» с парным подающим и циркуляционным стояками; 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.

2. РАСХОДЫ ВОДЫ И ТЕПЛА НА ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

2.1. Расчетная схема трубопроводов

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

На план типового этажа наносят водоразборные приборы: ванны, мойки, умывальники. 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 водо-снабжения.

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

Разрабатывается аксонометрическая схема (рисунок) 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 рисунка выбирают расчетное направление от теплового пункта до наивысшей водоразборной точки самого

5

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

2.2. 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 нормативным документам, 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:

G =5gα,

(2.1)

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).

Вероятность действия Р водоразборных приборов определяется по фор-

муле:

 

 

 

P =

gич V

,

(2.2)

3600 g N

 

 

 

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:

V =

F

,чел.,

(2.3)

f

 

 

 

где ΣF – суммарная жилая площадь квартиры (здания), м2;

6

f – норма жилой площади на 1 чел., f = 9-12, м2/чел.;

N – количество приборов, обслуживающих данный участок.

Аксонометрическая схема трубопроводов горячего водоснабжения

7

По найденному значению Р определяется произведение NP, а затем по [1], (прил. 4) находят α, а по формуле (2.1) – секундный расход G. Результаты расчетов по определению расхода воды сводят в таблице.

 

 

Расчет секундных расходов

 

Таблица

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кол-во

Кол-во

Расход

Вероятность

 

 

Секунд-

Номера

воды

Произве-

Коэф-

ный рас-

прибо-

потреби-

действия

участ-

ров

телей

при-

приборов

дение

фициент

ход на

ков

N, шт.

V, чел.

бором

Р

NP

α

участке

 

 

 

g, л/с

 

 

 

G, л/с

1

2

3

4

5

6

7

8

1-2

1

-

0,14

0,0185

0,0185

0,211

0,211

2-3

2

-

0,2

0,0185

0,0370

0,250

0,250

3-4

3

4

0,2

0,0185

0,0555

0,282

0,282

4-5

3

4

0,2

0,0185

0,0555

0,282

0,282

5-6

6

8

0,2

0,0185

0,110

0,355

0,355

6-7

9

12

0,2

0,0185

0,1665

0,415

0,415

7-8

12

16

0,2

0,0185

0,222

0,467

0,467

8-9

15

20

0,2

0,0185

0,2775

0,510

0,510

9-10

30

40

0,2

0,0185

0,555

0,710

0,710

10-11

60

80

0,2

0,0185

1,110

1,025

1,025

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

Gч =18 g Kи αч ,

(2.4)

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:

P =

P

.

(2.5)

 

ч

Kи

 

8

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

Gи = 0,001 gи V ,

(2.6)

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:

Gис = 0,001 gис V ,

(2.7)

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

2.3. 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):

Qгвм = Gч γ c(tг.ср. tx )/ 2,4 + ∆Qп + ∆Qц ,

(2.8)

б) среднечасовой (при наличии бака-аккумулятора):

 

Qгв = Qгвм / 2,4 ,

(2.9)

в) среднечасовой за сутки наибольшего водопотребления при определении емкости бака-аккумулятора:

Qср =

Gч γ с(tг.ср. tx )

+∆Q +∆Q ,

(2.10)

 

гв

24

п

ц

 

 

 

 

 

г) среднечасовой за неделю или за отопительный период при расчете потребления тепла системой:

Qср.н =

Gис γ с(tг.ср. tx )

+∆Q +∆Q ,

(2.11)

 

 

гв

24

 

п

ц

 

 

 

 

 

 

где γ – плотность воды, кг/м3;

9

с = 4,19 кДж/(кг∙К) – теплоемкость воды;

 

tг.ср. = 55 0С – средняя расчетная температура горячей воды в системе;

tх = 5 0С – расчетная температура водопроводной воды в зимнее время;

Qп, Qц – теплопотери подающими и циркуляционными трубопровода-

ми, кДж/ч, (определяется после нахождения диаметра соответствующих трубо-

проводов, раздел 3).

 

 

 

Среднечасовой расход тепла в летний период, ГДж/ч:

 

Qл

=Qср.н 55 tхл β 106 ,

(2.12)

гв

гв

55 tх

 

где β = 0,8 – коэффициент, учитывающий снижение расхода горячейводы; tхл = 15 0С – температура водопроводной воды в летний период. Годовой расход тепла на горячее водоснабжение, ГДж/год:

Qгод =Qср.н n

106 +Qл

(8400

n ),

(2.13)

гв

гв

0

гв

 

0

 

где n0 – продолжительность отопительного периода, ч/год.

3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ

3.1. Расчет подающих трубопроводов

Гидравлический расчет ведут сначала по наиболее удаленному направлению до наивысшей точки водоразбора. На рисунке в разделе 2 таким направлением является 11-10-9-4-1.

При известном расходе воды диаметр трубопровода на участке подбирают по допускаемой скорости движения воды, которую в подающих трубах принимают не более 1,5 м/с, а в подводках к приборам (4-1) – не более 2,5 м/с.

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.

Потери давления на отдельных участках сети определяют по формуле, Па:

Pуч = Rl l(1+ Kм ),

(3.1)

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.

10