Система водоснабжения
план-конспект занятия

ТЕМА.  СИСТЕМЫ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

1. Выбор схемы.

Системы горячего водоснабжения подразделяются на местные и централизованные. Радиус действия местных систем очень невелик и часто ограничивается одной квартирой. Приготовление горячей воды в таких системах происходит в местных генераторах теплоты (газовые водонагреватели, малометражные котлы и т. п.).

Схема централизованного водоснабжения выбирается в зависимости от условий приготовления и подачи горячей воды в здание. Централизованные системы могут быть открытыми и закрытыми.

Открытые системы применяются при водозаборе непосредственно из теплосети, если вода в ней питьевого качества.

При открытых схемах горячая вода в зимнее время разбирается из обратного трубопровода системы отопления. В летнее время, а также в начале и конце отопительного сезона, когда в систему отопления подается теплоноситель  с пониженной температурой (60–70 оС), вода в систему горячего водоснабжения поступает непосредственно из подающего трубопровода теплосети.

Присоединение системы горячего водоснабжения  к теплосети осуществляется в тепловом (элеваторном) узле каждого здания (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Схема теплового узла открытой системы горячего водоснабжения: 1, 2 – подающий и обратный трубопроводы теплосети; 3, 4 – подающий и обратный трубопроводы системы отопления; 5 – гидроэлеватор; 6, 7 – подающий и обратный трубопроводы системы горячего водоснабжения; 8 – зимняя диафрагма; 9 – летняя диафрагма; 10 – грязевик; 11 – манометр; 12 – термометр

 При закрытой схеме горячего водоснабжения первичный теплоноситель (пар, вода) из тепловой сети используется для подогрева водопроводной воды в водонагревателях, устанавливаемых в центральных тепловых пунктах (ЦТП) и обслуживающих, как правило, группу зданий. В отдельных случаях водонагреватели могут размещаться в специальных помещениях непосредственно в подвалах жилых зданий. Схема горячего водоснабжения с ЦТП приведена на рис. 2.2.

2. Конструирование

При открытой системе по генеральному плану выполняется трассировка ввода теплосети, намечается место размещения элеваторного узла в подвале здания (по возможности ближе к центру здания) и производится трассировка внутренних трубопроводов.

При закрытой схеме по генеральному плану намечается место расположения ЦТП (обычно совместно с насосной станцией подкачки холодного водопровода), производится трассировка внутриквартальной тепловой сети и внутренних трубопроводов.

В жилых зданиях, как правило, магистрали, стояки и подводки к приборам горячего водоснабжения прокладываются совместно с соответствующими трубопроводами холодного водопровода с установкой на стояках полотенцесушителей в ванных комнатах.

Особенностью работы систем горячего водоснабжения является необходимость поддержания достаточно высоких температур воды в ночное время, когда водоразбор отсутствует. Для этого по специальным трубопроводам осуществляется циркуляция, позволяющая за  счет притока горячей воды компенсировать теплопотери трубопроводов.

В жилых зданиях высотой свыше 4 этажей группы близкорасположенных водоразборных стояков (обычно от 3 до 7) объединяют поверху кольцующими перемычками в секционные узлы с присоединением каждого секционного узла одним циркуляционным трубопроводом (стояком) к сборному циркуляционному трубопроводу системы. Кольцующие перемычки прокладывают по теплому чердаку, по холодному чердаку под слоем теплоизоляции или под потолком верхнего этажа. По циркуляционному трубопроводу охлажденная вода возвращается в водонагреватель (при закрытой схеме) либо в обратный трубопровод теплосети (при открытой схеме).

Счетчики горячей воды  (на температуру воды до 90о) предусматривают на вводе в каждую квартиру, а также на вводах в здания на подающем и циркуляционном трубопроводах горячего водоснабжения без обводных линий с установкой обратного клапана на циркуляционном трубопроводе.

На внутренних сетях горячего водоснабжения используются те же трубы, что и в холодном водопроводе. Все подающие и циркуляционные трубопроводы, кроме подводок к санитарно-техническим приборам, оборудуются теплоизоляцией с толщиной теплоизоляционного слоя не менее 10 мм и теплопроводностью теплоизоляционного материала не более 0,05 Вт/(м× оС).

Запорная арматура устанавливается у основания и на верхних концах закольцованных по вертикали стояков, а также на вводе в каждую квартиру перед водомером. На полотенцесушителях предусматривается запорная арматура для их отключения в летний период.

По итогам конструирования вычерчивается расчетная (аксонометрическая) схема системы горячего водоснабжения и производится ее расчет. Гидравлический расчет сети горячего водоснабжения выполнятся  в два этапа:

·     в режиме максимального водоразбора;

·     в режиме циркуляции.

3. Гидравлический расчет в режиме максимального водозабора

Прежде чем преступать к расчетам, необходимо проверить, не превышает ли гидростатический напор у санитарно-технических приборов нижнего этажа 45 м. Для закрытых систем горячего водоснабжения, питающихся от холодного водопровода, эта проверка была проведена при расчете системы холодного водоснабжения. Для открытых систем такой напор определяется как 

Н1э = Нв  – Нгеом ,                                                                                                   (2.1)

где Нгеом – разница отметок приборов 1-го этажа и отметки обратного трубопровода теплосети в элеваторном узле (в подвале здания); Нв– напор в обратном трубопроводе системы теплоснабжения, м. Если рассчитанный напор превышает предельное значение, необходимо предусматривать установку регулятора давления на подающем трубопроводе системы горячего водоснабжения.

Задачей расчета является подбор диаметров и определение напора, необходимого для нормальной работы системы Нтр в точке присоединения к теплосети (в открытых системах) или к трубопроводу холодного водопровода (в закрытых системах).

Расчет рекомендуется вести в следующем порядке.

1. На расчетной схеме выбирается расчетная ветвь – от теплового узла в подвале здания при открытой схеме или ЦТП в отдельно стоящем здании при закрытой схеме до диктующего прибора, выделяются и нумеруются участки ветви.

2. Определяется вероятность действия санитарно-технических приборов в здании Рh (для горячего водоснабжения):

                                                                                                       (2.2)

где  – норма расхода горячей воды, л, потребителем в час наибольшего потребления; – расход горячей воды, л/с, санитарно-техническим прибором; для жилых зданий  = 10 л/ч, = 0,18 л/c; U и N назначаются в соответствии с комментариями к формуле (1.3), причем следует учесть, что число приборов, потребляющих горячую воду, меньше  общего числа приборов в здании (за счет унитазов).

3. Определяются расчетные расходы горячей воды на участках qh, л/с:

 ,                                                                                                          (2.3)

где  – секундный расход одним прибором, для жилых зданий  = 0,18 л/с; a определяется в соответствии с указаниями к формуле (1.4).

4. По таблицам для гидравлического расчета (при открытых схемах горячего водоснабжения) по расчетным расходам с учетом рекомендуемых скоростей (до 3 м/с) назначаются предварительные диаметры труб на расчетных участках и по аналогии – всех остальных подающих трубопроводов. При закрытых схемах в системы горячего водоснабжения поступает вода из холодного водопровода, не прошедшая антикоррозионную и противонакипную обработку, и при гидравлическом расчете следует пользоваться номограммой, учитывающей эти неблагоприятные факторы (прил. 13).

5. Для назначенных диаметров с учетом условий прокладки трубопроводов по прил. 8, 9 определяются теплопотери всеми подающими трубопроводами системы горячего водоснабжения здания (при закрытой схеме горячего водоснабжения – всех зданий микрорайона и внутриквартальной сети) Qht, Вт.

6. Определяется циркуляционный расход горячей воды в системе qcir, л/с, компенсирующий эти теплопотери:

                                                                                                     (2.4)

где b – коэффициент разрегулировки циркуляции; Dt – разность температур в подающих трубопроводах от теплового узла до наиболее удаленной водоразборной точки, при одинаковом сопротивлении секционных узлов или стояков следует принимать b = 1,3; Dt = 8,5 oC. Циркуляционный расход qcir распределяется между обслуживаемыми зданиями, стояками поровну.

7. Производится корректировка расчетных расходов на участках с учетом пропуска дополнительных циркуляционных расходов

                                                                                              (2.5)

где Кcir – коэффициент, принимаемый для участков от теплового узла (центрального теплового пункта) до первого водоразборного стояка по прил. 10, для остальных участков сети – равным 0, т. е. для остальных участков qh,cir = qh.

8. Определяются потери напора на отдельных участках и во всей расчетной ветви.

Для открытых систем горячего водоснабжения, подающих воду, прошедшую антикоррозийную и противонакипную обработку, расчет производится по формуле (1.7) с использованием тех же таблиц и коэффициентов, что и для холодного водопровода.

В закрытых системах горячего водоснабжения  вода поступает из холодного водопровода, обработку не проходит, требуется учитывать зарастание труб. В этом случае потери напора на отдельных участках и во всей ветви Нl , м, определяются как

                                                                                                (2.6)

где i – удельные потери напора, учитывающие зарастание труб, принимаются по прил. 13; Кl = 0,2 – для подающих и циркуляционных распределительных трубопроводов; Кl = 0,5 – для трубопроводов в пределах тепловых пунктов и для водоразборных стояков с полотенцесушителями; Кl = 0,1 – для водоразборных стояков без полотенцесушителей и циркуляционных стояков.

9. По результатам гидравлического расчета определяется требуемый напор в начальной точке сети горячего водоснабжения, м,

                                                          (2.7)

где Нгеом – разница отметок диктующего санитарно-технического прибора и отметки минимального уровня воды в гидропневматическом баке (в закрытых системах) или отметки трубопровода теплосети в месте отбора воды для горячего водоснабжения (в открытых системах);Нвод,зд и Нвод,кв – потери напора на счетчиках воды, устанавливаемых на вводах в здание и в квартиру, определяются в соответствии с указаниями п. 1.3.1; Ннагр – потери напора в водонагревателе (в закрытых системах), определяются в соответствии с указаниями подразд. 2.5.

В закрытых системах горячего водоснабжения полученное значение Нтр необходимо сравнить с Нв – напором в точке питания, т. е. присоединения к сети холодного водоснабжения. Для систем с гидропневматическим баком

 Нв = 0,1 Pmin,                                                                                         (2.8)

 где Нв выражается в метрах, а Pmin – кПа.

Если требуемый напор Нтр незначительно превышает Нв, целесообразно скорректировать диаметры системы горячего водоснабжения и соответственно потери напора Нl, чтобы не пересматривать ранее принятую марку насоса подкачки.

Если это не удается, а Нтр превышает Нв не более чем на 10 м, следует вновь произвести расчет параметров и подбор насоса подкачки и гидропневматического бака из условий обеспечения горячего водоснабжения. При этом Pmin , кПа, принимается равным 10 Нтр, м, определенному по формуле (2.7). В такой системе для обеспечения циркуляции дополнительно предусматривается циркуляционный насос на циркуляционном трубопроводе (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Схема установки повысительного и циркуляционного насосов:

1, 2 – подающий и циркуляционные трубопроводы системы горячего водоснабжения;

3 – водонагреватель; 4 – подающий трубопровод системы холодного водоснабжения;

5 – гидропневматический бак; 6 – насос подкачки (повысительный); 7 – циркуляционный насос

Если Нтр превышает Нв более чем на 10 м, предусматривается повысительно-циркуляционный насос, который устанавливается на подающем трубопроводе (рис. 2.4). В этом случае дополнительный циркуляционный насос не требуется. Подбор насосов производится по рекомендациям подразд. 2.5.

Рис. 2.4. Схема установки повысительного и  повысительно-циркуляционного насосов:

1–6 – см. обозначения на рис. 2.3; 7 – повысительно-циркуляционный насос

В открытых системах полученное значение Нтр сравнивается с Нв – напором в обратном трубопроводе системы теплоснабжения – и при необходимости (Нтр > Нв) предусматривается повысительно-циркуляционный насос, устанавливаемый на трубопроводе 6 (см. 
рис. 2.1).

4. Гидравлический расчет в режиме циркуляции

Цель расчета – назначить диаметры циркуляционных трубопроводов и подобрать оборудование, необходимое для обеспечения расчетной циркуляции воды в системах горячего водоснабжения при отсутствии водоразбора. Расчет рекомендуется вести в следующем порядке.

1.  На аксонометрической схеме выделяются циркуляционные кольца, состоящие из подающих и циркуляционных трубопроводов и замыкающиеся на тепловом узле в открытых системах или на водонагревателе в закрытых системах.

2.  На кольце наибольшей протяженности нумеруются расчетные участки с постоянным циркуляционным расходом. Места изменения диаметра трубопровода также являются расчетными точками. Величины циркуляционных расходов на участках принимаются по материалам гидравлического расчета системы в режиме максимального водоразбора исходя из равномерного распределения циркуляционного расхода  между всеми зданиями и водоразборными стояками.

Циркуляционные расходы на участках циркуляционного трубопровода равны расходам на соответствующих участках подающего трубопровода.

3.  Определяются диаметры циркуляционных трубопроводов.

Диаметры циркуляционных трубопроводов  назначаются конструктивно по сортаменту на один-два размера меньше диаметров подающих труб, пропускающих тот же циркуляционный расход воды. Минимальный диаметр циркуляционных трубопроводов – 15 мм. Циркуляционные стояки должны иметь постоянный диаметр по всей высоте.

4.  Производится гидравлический расчет большого кольца на пропуск циркуляционных расходов.

 Расчет выполняется по обычной методике, в закрытых системах горячего водоснабжения – с учетом образования накипи.

В итоге определяется сумма потерь напора в большом кольце при пропуске циркуляционных расходов Нl.

Для обеспечения дальнейшей увязки циркуляционных колец за счет регулирования диаметров циркуляционных трубопроводов желательно добиться того, чтобы из всех потерь напора в большом кольце около 80–90 % приходилось на подающий и циркуляционный стояки, а на магистрали – 10–20 %.

5. Производится увязка потерь напора в различных циркуляционных кольцах. В данном проекте необходимо произвести увязку потерь напора рассчитанного большого кольца и кольца минимальной протяженности (ближайшего к вводу).

Для этого по результатам расчета большого кольца определяется перепад давлений между точками присоединения малого кольца к большому (точки 2 и 2' рис. 2.5).

Рис. 2.5. Схема увязки циркуляционных колец

Этот перепад равен сумме потерь напора на участках большого кольца, не входящих в состав малого кольца (на рис. 2.5 это участки 2-3, 3-4, 4-3', 3'-2').

Для нормальной работы системы в режиме циркуляции необходимо добиться того, чтобы сумма потерь напора в необщих участках малого кольца примерно равнялась рассчитанному перепаду, т. е.

Н2-3 +Н3-4 +Н4-3¢ +Н3¢-2¢ =Н2-а + На-2¢ .                                                                          (2.9)

При этом диаметр подающего стояка на малом кольце принимается обычно таким же, как и на большом, и регулирование потерь напора возможно только за счет изменения диаметра циркуляционного стояка на малом кольце. Допускается невязка в равенстве (2.9) до 10%.

При невозможности увязки давлений в сети трубопроводов путем соответствующего подбора диаметров труб следует предусматривать установку диафрагмы на циркуляционном стояке малого кольца.

Диаметр отверстия диафрагмы, мм, определяется по формуле

(2.10)

 где q – расход, проходящий через диафрагму, л/с; – потери напора, создаваемые диафрагмой (недоувязанная разница потерь напора необщих участков большого и малого циркуляционных колец), м; d – диаметр трубопровода, на котором установлена диафрагма, мм.

Если по расчету диаметр диафрагмы необходимо принимать менее 10 мм, то допускается вместо диафрагмы предусматривать кран для регулировки давления.

5. Подбор оборудования

1. Циркуляционный насос.

Используется для обеспечения циркуляции воды в системе, устанавливается на циркуляционном трубопроводе в ЦТП или в тепловом узле в подвале здания. Производительность насоса должна соответствовать циркуляционному расходу всей системы qcir, определенному по формуле (2.4); напор насоса должен быть больше потерь напора в большом кольце в режиме циркуляции .

Марка насоса подбирается по подаче и давлению. В настоящее время многие фирмы выпускают компактные циркуляционные насосы, устанавливаемые без фундаментов прямо на циркуляционном трубопроводе. Характеристики насосов марки UPS, выпускаемых компанией «Grundfos» приведены на рис. 2.6.

2. Повысительно-циркуляционный насос.

Обеспечивает расчетное водопотребление в здании в случаях, описанных в п. 9 подразд. 2.3, и циркуляцию воды (см. рис. 2.4).

Производительность насоса должна соответствовать максимальному секундному водопотреблению горячей воды зданием (микрорайоном) qh,cir, определенному по формуле (2.5). Напор насоса Ннас должен восполнить недостаток напора на вводе в систему:

= Нтр  - Нв ,                                                                                                (2.11)

где Нтр  и Нв  определяются в соответствии с рекомендациями п. 9 подразд. 2.3. В качестве повысительно-циркуляционных могут использоваться обычные насосы типа К, подбор марок которых можно производить по прил. 6.

Рис. 2.6. Характеристики циркуляционных насосов 

3. Зимняя диафрагма.

Устанавливается на обратном трубопроводе теплосети между точками присоединения к нему подающего и циркуляционного трубопроводов горячего водоснабжения. 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 (2.10), где q – расход теплоносителя в системе отопления, л/с. При отсутствии точных данных допускается определять расход теплоносителя по укрупненным показателям

                                                                                            (2.12)

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

HД в формуле (2.10) принимается равным сумме потерь напора в большом кольце при пропуске циркуляционных расходов Hl, определенной по рекомендациям п. 4 подразд. 2.4. 

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 устанавливается на циркуляционном трубопроводе горячего водоснабжения и гасит избыточный перепад давления. Расчет выполняется по формуле (2.10), где q – циркуляционный расход в системе горячего водоснабжения в режиме циркуляции qcir , л/с;

HД = DH – Hl,                                                                                              

где DН – перепад напоров в подающем и обратном трубопроводе системы отопления в летнем режиме работы, м; Hl – сумма потерь напора в большом кольце при пропуске циркуляционных расходов, м.

5. Водонагреватель.

Водонагреватели устанавливаются в закрытых схемах горячего водоснабжения. В зависимости от вида первичного теплоносителя водонагреватели разделяются на пароводяные и водо-водяные. В системах горячего водоснабжения традиционно применяются скоростные водо-водяные горизонтальные секционные кожухотрубные водонагреватели, схема сборки которых приведена на рис. 2.7. По конструкции теплообменник представляет собой пучок трубок в трубе-кожухе. В теплообменных трубках движется нагреваемая вода, а в межтрубном пространстве – теплоноситель из системы отопления.

Промышленность выпускает водонагреватели разных типов, отличающихся в основном поверхностью нагрева. Наружный диаметр корпуса составляет от 57 до 325 мм, в корпусе одной секции располагается от 4 до 151 трубки. Устанавливается водонагреватель в центральном тепловом пункте или в подвале (техническом этаже) здания.

Рис. 2.7. Схема скоростного пятисекционного водонагревателя: 1 – подача холодной воды и циркуляционного расхода горячей воды;  2– подача горячей воды в систему горячего водоснабжения здания; 3 – подача теплоносителя из внешней тепловой сети; 4 – возврат отработанного теплоносителя во внешнюю тепловую сеть; 5 – теплообменные трубки

В расчет водонагревателя входят определение площади поверхности нагрева, основных конструктивных размеров и потерь напора.

Водонагреватели рассчитываются на максимальный часовой расход воды м3/ч, и теплоты  кВт,

ahr,                                                                                              (2.14)

где – расход горячей воды санитарно-техническим прибором, л/ч, для жилых зданий принимается 200 л/ч; ahr – коэффициент, определяемый по прил. 1 в соответствии с N и .

,                                                                                                  (2.15)

,                                                                                  (2.16)

где t0 – температура холодной воды, оС; – общие теплопотери в системе горячего водоснабжения (в подающих и циркуляционных трубопроводах), кВт.

Расчет теплопотерь подающих трубопроводов описан в п. 5 подразд. 2.3, теплопотери циркуляционных трубопроводов рассчитываются дополнительно по той же методике.

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

 ,                                                                                                   (2.17)

 По каталогу водонагревателей (прил.11) подбирается марка нагревателя, имеющая близкое значение Fcm, и определяется фактическая скорость нагреваемой воды, м/с,

,                                                                                                    (2.18)

Требуемая площадь поверхности нагрева, м2, определяется из выражения

                                                                                                       (2.19)

где k – коэффициент теплопередачи, принимается по прил. 12; Dt – температурный напор, 0С; скорость греющей воды рекомендуется назначать 0,5–2,5 м/с;

                                                                                            (2.20)

Dtmax и Dtmin – 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

                                                                                                        (2.21)

где  f0 – площадь нагрева одной секции, м2.

Потери напора в водонагревателе, м, определяются как

                                                                                            (2.22)

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

В последние годы широкое применение находят пластинчатые водоподогреватели (рис. 2.8), в которых теплоноситель и нагреваемая вода движутся в каналах между пластинами толщиной менее 1 мм (зазор 4–5 мм). Пластины по контуру свариваются или уплотняются термостойкими прокладками. Теплообмен происходит по всей площади пластины (0,3 м2 и более). Такие нагреватели имеют высокий коэффициент теплопередачи и габариты намного меньшие, чем кожухотрубные нагреватели той же мощности.

Рис. 2.8. Схема пластинчатого водонагревателя

Пример 3. Конструирование и расчет закрытой системы горячего водоснабжения.

Исходные данные: здание принимается согласно исходным данным примера 2. Теплоноситель  – вода непитьевого качества Т= 95 оС.

Решение. Принято решение разместить центральный тепловой пункт, включающий водонагреватель и необходимое оборудование, в здании водопроводной насосной станции. Точка отбора воды из трубопровода холодного водопровода для горячего водоснабжения назначена на выходе из гидропневматического бака.

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 вводе в здание на подающем и циркуляционном трубопроводах и на вводах в квартиры предусмотрены счетчики воды. Ответвления в квартирах и дальнейшая разводка выполняются на высоте 0,42 м от пола. По результатам  конструирования построена аксонометрическая схема горячего водопровода (рис. 2.9), полотенцесушители не показаны.

Рис. 2.9. Расчетная схема горячего водопровода

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 (2.2)

.

Результаты расчетов сведены в табл. 2.1.

По расходам назначены предварительные диаметры подающих трубопроводов и по прил. 8, 9 определены теплопотери всех подающих трубопроводов (табл. 2.2).

Циркуляционный расход в системе определен по формуле (2.4)

qcir  л/с.

Этот расход распределяется поровну между стояками по 0,015 л/с.

Для участков 9-10 и 10-11 от врезки в холодный водопровод до первого водоразборного стояка проверяется необходимость корректировки расхода:

.

 установлено, что Кcir = 0, корректировка не требуется, для всех участков qh,cir = qh и можно принять к расчету предварительно назначенные диаметры. Удельные потери напора i и скорости определены по прил. 13 с учетом зарастания труб. Потери напора рассчитаны по формуле (2.6), результаты представлены в табл. 2.1.

Для подбора счетчика горячей воды на вводе в здание определяется средний часовой расход горячей воды , м3/ч, по формуле

 ,                                                                                                     (2.23)

 где  – норма расхода горячей воды, л, потребителем в сутки. 

  = 120 л/чел., тогда

 м3/ч.

принят счетчик воды калибром 15 мм с эксплуатационным расходом 1,2 м3/ч, S = 14,5 м/(л/с)2.

По формуле (1.10) производится проверка потерь напора:  = 14,5 × 0,682 = 6,7 м.

 Такие потери напора недопустимы. Методом подбора находится калибр счетчика, для которого потери напора не превысят 5 м.

Это калибр 20 мм, S = 5,18 м/(л/с)2.

= 5,18 × 0,682 = 2,4 м.

Водомер на обратном трубопроводе горячей воды подбирается на расход qcir = 0,03 л/с = 0,11 м3/ч. Принят счетчик воды калибром 15 мм, S = 14,5 м/(л/с)2. По формуле (1.10) потери напора составляют:

 =  м.

Счетчик воды на вводе в квартиру назначен диаметром 15 мм. Потери напора составляют:

м.

Требуемый напор для горячего водоснабжения определяется по формуле (2.7)

 м.

Расчет потерь напора в водонагревателе приведен далее. Напор в точке питания на трубопроводе холодного водоснабжения по данным примера 2 определяется по формуле (2.8)

 Нв = 0,1·267,1=26,71 м.

Нтр превышает Нв  не более чем на 10 м, поэтому предусматривается повысительно-циркуляционный насос.

2. Подбор водонагревателя.

Часовая вероятность для горячего водоснабжения определяется по формуле (2.15)

.

Число приборов в системе горячего водоснабжения – 30 шт., тогда =2,04 и по прил.1 ahr = 1,452.

Максимальный часовой расход  воды определяется по формуле (2.14)

 м3/ч.

Для определения максимального часового расхода тепла по формуле (2.16) в дополнение к теплопотерям подающих трубопроводов по той же методике определены теплопотери циркуляционных трубопроводов. Диаметр  циркуляционного стояка конструктивно назначен 15 мм, магистрали – 20 мм. Результаты представлены в табл. 2.3.

Определяется максимальный часовой расход теплоты по формуле (2.16)

 кВт.

По формуле (2.17) при рекомендуемой скорости V = 1 м/с определяется необходимая площадь трубок водонагревателя

  м2.

По прил. 11  подбирается  водонагреватель  ВТИ-Мосэнерго  № 02,  Fст = 0,00062 м2.

Фактическая скорость нагреваемой воды

 м/с.

Предусматривается противоточное подключение нагревателя. Вода нагревается от 5 до 50 оС, навстречу ей движется теплоноситель, охлаждающийся от 95 до 70 °С, по концам нагревателя Dtmax = 70 – 5 = 65 оС и Dtmin = 95 – 50 = 45 оС.

По формуле (2.20) определяется температурный напор (средняя разность температур)

 оС.

 Для рассчитанной скорости нагреваемой воды 0,65 м/с и назначенной скорости греющей воды 1,0 м/с по прил. 5 определяется коэффициент теплопередачи 1500 Вт/м2 °С.

Требуемая площадь поверхности нагрева вычисляется по формуле (2.19)

 м2,

 Принято две секции нагревателя, подключенных последовательно и  размещенных одна над другой. Потери напора определены по формуле (2.22)

м.

 3. Подбор повысительно-циркуляционного насоса.

Производительность насоса должна быть не менее qh,cir  на начальном участке, т. е. qh,cir = 0,68 л/с.

Требуемый напор насоса  определяется по формуле (2.11)

  м.

 По прил. 6 подобран насос К 8/18.

4. Гидравлический расчет системы горячего водоснабжения в режиме циркуляции.

На аксонометрической схеме нумеруются участки самого протяженного циркуляционного кольца с постоянными диаметрами и циркуляционными расходами ЦТП–А – Б – В – Г – Д – Е – Ж – ЦТП. Диаметры и величины циркуляционных расходов определены ранее. Необходимо рассчитать потери напора по длине в режиме циркуляции.

 Общие потери напора в большом кольце, м, в режиме циркуляции определяются по формуле

 = +  +  + ,                                                              где  – потери напора по длине в режиме циркуляции;  и  – потери напора соответственно в счетчике на подающем и обратном трубопроводах горячей воды в режиме циркуляции;  – потери напора в водонагревателе в режиме циркуляции, определяются по формуле (2.22).

Скорость нагреваемой воды в водонагревателе в режиме циркуляции составит

 м/с;

 =  м.

Потери напора в счетчике на подающем трубопроводе

= 5,18 × 0,112 = 0,06 м.

Потери напора на водомере, установленном на циркуляционном трубопроводе, определены ранее.

По формуле (2.24) общие потери напора составят: 

= 1,18 + 0,06 + 0,18 + 0,01 = 1,43 м. 

Таким образом, для поддержания расчетной циркуляции необходим напор 1,43 м. Ранее подобранный повысительно-циркуляционный насос создает напор 16,44 м. Излишек напора Нg = 16,44 – 1,43 = 15,01 м гасится диафрагмой на циркуляционном трубопроводе. Диаметр отверстия определен по формуле (2.10):

  =  8,4 мм.

В данной системе горячего водоснабжения всего одно циркуляционное кольцо – увязка большого и малого колец не требуется.