10881

81

Рис. 1.52 Двухступенчатая схема подключения к тепловой сети теплообменников ГВС и системы отопления (через элеватор)

В двухступечатой схеме (См. рис. 1.52) холодная вода сначала поступает в теплообменник первой ступени, где подогревается до температуры примерно

+37°С, а затем поступает в теплообменники второй ступени, где догревается до требуемой температуры. В первой ступени греющей средой является теплоно-

ситель, возвращающийся из системы отопления с температурой +40-70°С, (в летнее время – теплоноситель после второй ступени). Во второй ступени горячая вода нагревается от высокотемпературного теплоносителя, поступающего из подающего трубопровода тепловой сети Т1 с температурой +70-150°С.

В состав системы ГВС может быть включено следующее оборудование и устройства: теплообменники, насосы, регуляторы расхода, регуляторы давления, фильтры сетчатые и грязевики, счетчики, баки-аккумуляторы, а также трубопроводы, различного вида арматура, контрольно-измерительные приборы (КИП) и устройства для автоматического управления.

Теплообменники системы ГВС бывают:

−водоводяные и пароводяные – по виду греющего теплоносителя;

−кожухотрубные (труба в трубе) и пластинчатые (ALFA LAVAL, Ридан,

Danfoss). См. рис. 1.53-1.55.

82

а) б) в)

а) схема устройства, направление движения греющей и нагреваемой воды; б) внешний вид; в) внутреннее строение секции двухсекционного кожухотрубного теплообменника.

Рис. 1.53 Кожухотрубные теплообменники

а) схема устройства, направление движения греющей и нагреваемой воды; б) внешний вид; в) самый маленький типоразмер.

Рис. 1.54 Пластинчатые теплообменники

На каждом патрубке теплообменника устанавливают отключающее устройство, термометр и манометр, а перед входными патрубками пластинчатых, кроме того, – сетчатые фильтры (для исключения дополнительных потерь давления вследствие загрязнения межпластинчатого пространства).

Побудителем движения воды в ГВС служат насосы системы ХВС, расположенные в насосной станции системы холодного водоснабжения населенного пункта, – в режиме водоразбора, и циркуляционные насосы – в отсутствии водоразбора.

83

Рис. 1.55 Пластинчатые теплообменники, установленные в котельной (слева) и тепловом пункте (справа)

Циркуляционные насосы обеспечивают режим циркуляции горячей воды в системе для предотвращения остывания воды в трубопроводах. Циркуляционные насосы устанавливают на обратном трубопроводе системы ГВС в тепловом пункте здания, в центральном тепловом пункте (если система теплоснабжения двухступенчатая) или в котельной (если система теплоснабжения одноступенчатая четырехтрубная).

Насосы всегда устанавливаются в количестве не менее двух – один рабочий и один резервный. Монтаж одного насоса допускается при условии хранения резервного насоса в непосредственной близости от места расположения насосной установки. После насоса по ходу движения воды устанавливают обратный клапан для предотвращения тока воды через лопатки насоса в обратную сторону. До насоса и после обратного клапана устанавливают запорную арматуру для возможности обеспечения отключения насоса при его замене (см. рис. 1.52 и 1.56). До и после насоса для контроля напора воды устанавливаются манометры.

Теплообменники, циркуляционные насосы, фильтры, КИП и автоматика устанавливаются в центральном тепловом пункте или в тепловом пункте здания

– ИТП.

84

Рис. 1.56 Обвязка насосов (движение воды снизу вверх)

В тепловых пунктах (центральных или индивидуальных) для измерения потребления горячей воды надлежит устанавливать счетчики на трубопроводах холодного водопровода, подающих воду к водонагревателям. При непосредственном разборе горячей воды из тепловой сети (открытые системы теплоснабжения) в зданиях и сооружениях счетчики горячей воды следует устанавливать после смесительных узлов и на общем циркуляционном (обратном) трубопроводе.

Рис. 1.57 Узел учета расхода воды

Методика теплового и гидравлического расчета пластинчатых теплообменников систем ГВС

1. Методика расчета пластинчатых теплообменников систем ГВС осно-

85

вана на использовании в них всего располагаемого напора теплоносителей с целью получения оптимальной скорости каждого теплоносителя и соответственно максимального значения коэффициента теплопередачи.

Оптимальное соотношение числа ходов для греющей Х1 и нагреваемой Х2 воды находится по формуле

Если соотношение ходов получается > 2, то для повышения скорости движения воды целесообразна несимметричная компоновка, то есть число ходов теплообменивающихся сред будет неодинаковым.

2. Для выбора необходимого типоразмера пластинчатого теплообменника предварительно задаемся оптимальной скоростью движения воды в каналах

Wопт = 0,4 мс , которая позволит получить потери давления в установке не более

150 кПа и обеспечит высокий коэффициент теплопередачи.

Выбрав тип пластины рассчитываемого теплообменника системы горячего водоснабжения, по оптимальной скорости находим требуемое количество каналов по нагреваемой воде mн:

где fк - живое сечение одного межпластинчатого канала. Полученное значение округляем в большую сторону до целого числа.

3. Компоновка теплообменника симметричная, т.е. mгр = mн. Число пластин в пакете находят по соотношению:

4. Общее живое сечение каналов в пакете по ходу греющей и нагреваемой

86

воды:

где ρ н ,ν н , сн , λн - плотность, кинематическая вязкость, удельная

теплоемкость, коэффициент теплопроводности воды при t н ср .

88

Критерий Нуссельта рассчитывается по зависимости:

9.Коэффициент теплоотдачи со стороны хода греющей воды к стенке

10. Коэффициент теплопередачи k, Вт/(м2 ° С), определяется по формуле:

где β - коэффициент, учитывающий уменьшение коэффициента теплопередачи из-за термического сопротивления накипи и загрязнений на пластине, в зависимости от качества воды принимается равным 0,7 - 0,85.

11. При заданной величине расчетной производительности QSP и по полученным значениям коэффициента теплопередачи k и температурному напоруtср определяется необходимая поверхность нагрева Fтр по формуле

где QhSP - расчётная тепловая производительность теплообменников системы ГВС, Вт;

tср - среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой, ° С;

k - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·°С).

При сборке водоподогревателя из двух раздельных теплообменников и более теплопроизводительность уменьшается соответственно в 2 раза и более.

где fпл - поверхность нагрева одной пластины, м2.

89

13. Действительная поверхность нагрева всего теплообменника определяется по формуле

Гидромеханический расчёт

1. Вычисляем коэффициент общего гидравлического сопротивления единицы относительной длины канала для обеих сред:

LП - приведенная длина канала вдоль одной пластины, определяемая по

формуле LП = f пл .

b

3. Проверяем скорости движения греющей и нагреваемой воды в штуцерах:

рассчитаем местное гидравлическое сопротивление водяного штуцера, приняв

ζ шт = 1,5 :

90

Трубопроводы системы горячего водоснабжения должны выполняться из труб и соединительных деталей, срок службы которых при температуре +75 °C и нормативном давлении – не менее 25 лет, при этом гидравлические сопротивления должны оставаться неизменными в течение всего срока эксплуатации. В системах ГВС используются трубы стальные водогазопроводные по ГОСТ 3262-75 и полимерные, рассчитанные на давление 10-20 атм. (PN10, PN15, PN20)

и выдерживающие температуру не менее +75°С.

Прокладку распределительных сетей трубопроводов горячего водоснабжения в жилых и общественных зданиях следует предусматривать в подпольях, подвалах, технических этажах и чердаках, а в случае отсутствия чердаков – на первом этаже в подпольных каналах совместно с трубопроводами отопления или под полом с устройством съемного покрытия, а также по конструкциям зданий, по которым допускается открытая прокладка трубопроводов, или под потолком нежилых помещений верхнего этажа.

Стояки и вводы горячей воды в квартиры и другие помещения, а также запорную арматуру, измерительные приборы, регуляторы следует размещать в коммуникационных шахтах с устройством специальных технических шкафов, обеспечивающих свободный доступ к ним технического персонала.

Прокладку стояков и разводки допускается предусматривать в шахтах, открыто – по стенам душевых, кухонь и других аналогичных помещений с