Горячее водоснабжение жилого дома

 

 

 

5. Определение потерь тепла подающими трубопроводами

 

Потери теплоты в системе  горячего водоснабжения складываются из потерь подающих трубопроводов и  полотенцесушителей. Тепловую изоляцию предусматривают для подающих и циркуляционных трубопроводов, включая стояки. Не изолируют только подводки к приборам.

Потери теплоты определяют с целью нахождения циркуляционного  расхода воды для восполнения  этих потерь. Теплопотери Q^ht, Вт, определяют по участкам с одинаковыми условиями теплообмена по формуле:

 

Q^ht=pd_еКl(t_m^h-t_o)(1-η)

 

где d_е – наружный диаметр трубопровода, м;

       l – длина участка трубопровода, м;

       К – коэффициент теплопередачи неизолированного трубопровода, К=11,6Вт/(м²_*⁰C);

     t_m^h – средняя температура горячей воды в подающих теплопроводах системы горячего водоснабжения, определяется по формуле:

,°C;

°C,

 – температура окружающей  среды, принимается в зависимости  от места прокладки теплопровода:

• в неотапливаемых подвалах и при бесканальной прокладке =5 °C;
• на чердаке =10 °C;
• в кухнях, туалетных комнатах =21 °C;
• в ванных комнатах =25 °C;
• в каналах,  коммуникационных шахтах, в шахтах санитарно-технических кабин =23 °C.

η – КПД  тепловой изоляции η=0,6..0,8; принимаем η=0,6;

 

Результаты расчета заносим  в таблицу 5.1:

 

 

 

Таблица 5.1

№     уч-ка	l, м	dн, м	tе, °С	tmh-te, °С	1-η	Потери теплоты, Вт			Примечание
						Qht	Qпол	∑Qht
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Стояк ГВ1
1.1	2,50	0,02	21	38	-	69,21	-	69,21	не изолированы
1.2	3,90	0,02	25	34	0,4	38,64	-	107,84	∑-ые теплопотери ст.1 и полотенцесушителей 436+8*100=1236
1.3	3,00	0,02	23	36	0,4	31,47	-	139,31
1.4	3,00	0,02	23	36	0,4	31,47	-	170,78
1.5	3,00	0,025	23	36	0,4	39,34	-	210,12
1.6	3,00	0,025	23	36	0,4	39,34	-	249,46
1.7	3,00	0,025	23	36	0,4	39,34	-	288,80
1.8	3,00	0,025	23	36	0,4	39,34	-	328,14
1.9	6,40	0,032	23	36	0,4	107,42	-	435,56
10	0,50	0,032	10	49	0,4	11,42	-		881
11	28,60	0,04	23	36	0,4	600,03	-
12	3,00	0,05	5	54	0,4	118,01	-
11*	6,70	0,04	23	36	0,4	140,57	-
10*	0,50	0,032	10	49	0,4	11,42	-
Стояк ГВ2 (участки 2.1-2.9)
2.1-2.8								328,14	с учетом полотенцесушителей 382+8*100=1182
2.9	3,20	0,032	23	36	0,4	53,71	-	381,85
Стояк ГВ3 (участки 3.1-3.9)
3.1-3.8								328,14	с учетом полотенцесушителей 382+8*100=1182
3.9	3,20	0,032	23	36	0,4	53,71	-	381,85
13	0,50	0,032	10	49	0,4	11,42	-	393,27
13*	0,50	0,032	10	49	0,4	11,42	-	404,69
Стояк ГВ4
Аналогично Ст.ГВ3:∑Q=									1182
Стояк ГВ5
Аналогично Ст.ГВ2:∑Q=									1182
Стояк ГВ6
Аналогично Ст.ГВ1:∑Q=									1236
Суммарные теплопотери по зданию: ∑Qзд=									8879
Внутриквартальная сеть. Участки 14-18
14	29,90	0,048	5	54	0,4	1129,16	8879	10008,16
15	23,80	0,06	5	54	0,4	1123,49	-	11131,65
16	24,50	0,06	5	54	0,4	1156,53	-	12288,18
17	48,00	0,089	5	54	0,4	3361,03	-	15649,21
18	21,40	0,102	5	54	0,4	1717,34	-	17366,55	17367
Участок 19
19	13,00	0,0423	5	54	0,4	432,64	8879	9311,64	9312
Участки 20
20	18,30	0,0423	5	54	0,4	609,02	8879	9488,02	9488
Участки 21
21	22,00	0,0423	5	54	0,4	732,16	8879	9611,16	9611
Участки 22-24
22	31,20	0,048	5	54	0,4	1178,25	8879	10057,25
23	25,80	0,06	5	54	0,4	1217,90	-	11275,15
24	19	0,06	5	54	0,4	896,90	-	12172,06	12172
Участки 25
25	50,20	0,048	5	54	0,4	1895,77	8879	10774,77	10775
Участки 26
26	14,00	0,0423	5	54	0,4	465,92	8879	9344,92	9345
Суммарные потери  теплоты  распределительными и подающими  теплопроводами системы горячего водоснабжения  в квартале: ∑Qкв=									78070

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Определение циркуляционных расходов воды

 

Циркуляционный  расход воды в системе горячего водоснабжения  определяется при условии отсутствия водоразбора, исходя из теплопотерь ∑Q_ht, кВт, вследствие остывания горячей воды в подающих теплопроводах и полотенцесушителях.

q^cir=β

, л/с,

где β – коэффициент разрегулировки циркуляции;

       с – удельная теплоемкость воды, с=4,19кДж/(кг·⁰С);

      Δt – разность температур в подающих теплопроводах системы от водонагревателя до наиболее удаленной водоразборной точки: Δt =t_н-t_к=63-55=8 ⁰С.

      ∑Q^ht – теплопотери здания, Вт, (см. табл.5.1).

 

Общий циркуляционный расход для компенсации  теплопотерь системы равен:

q^cir =

 л/с,

л/с,

 л/с,

 л/с,

 л/с,

 л/с,

 л/с,

 л/с,

 

 

 л/с,

 л/с,

 л/с,

 л/с,

 л/с.

 

_{Далее распределяем циркуляционный расход, проходящий по участку 14, по стоякам  внутридомовой системы. Очевидно, что q14=q12=0,36 л/с.}

 

 

 

 

 

7. Корректировка гидравлического расчета подающих трубопроводов

 

Определив циркуляционные расходы воды на отдельных участках сети горячего водоснабжения, уточняют расчетные значения расходов горячей воды на участках внутриквартальных сетей и подающих трубопроводов внутридомовой системы до первого водоразборного стояка (по ходу движения воды). Затем, исходя из q^h,cir, уточняют удельные потери давления и скорость движения воды на участках (скорость не должна превышать 3 м/с). Если скорость движения воды превышает допустимое значение,  то увеличивают диаметр участка.

Поскольку расчетный  расход горячей воды для участков внутридомовой сети, начиная с  первого водоразборного стояка (по ходу движения воды) до самого удаленного водоразборного прибора,  определяется без учета циркуляционного расхода, т.е. q^h,cir= q^h, то гидравлический расчет этих участков корректировке не подлежит.

Окончательный гидравлический расчет подающих теплопроводов  системы горячего водоснабжения сводят в таблицу 7.1.

Таблица 7.1

Уточнение расчетных значений расходов горячей воды
N уч.	l,м	qh,л/с	qсir,л/с	qh/qcir,л/с	Ксir	qh,cir= qh(1+Kcir), л/с	dy,мм	V,м/с	R,Па/м	Kl	ΔPl,Па	∑ΔPl,tot, Па	Прим.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	13	13	14
Участки 13…18
18	21,4	14,32	2,33	6,1	0	14,32	90,00	1,5	500	0,2	12840
17	48,0	9,081	1,35	6,7	0	9,081
16	24,5	7,287	1,03	7,1	0	7,287
15	23,8	5,382	0,7	7,7	0	5,382
14	29,9	1,437	0,36	4,0	0	1,437
12	3,0	1,437	0,36	4,0	0	1,437
13	6,1	0,558	0,19	2,9	0	0,558

 

 

 

 

8. Гидравлический  расчет подающих и циркуляционных трубопроводов  в режиме циркуляции

 

Гидравлический расчёт циркуляционных колец для режима циркуляции производится в два этапа:

1) расчёт потерь давления в подающих теплопроводах при условии отсутствия водоразбора и пропуска только циркуляционных расходов воды;

2) расчёт потерь давления в циркуляционных теплопроводах при пропуске циркуляционных расходов воды.

Задача расчёта: определение диаметров  циркуляционных трубопроводов, потерь давления в циркуляционных кольцах.

Расчёт производится аналогично расчёту  подающих теплопроводов. Диаметры циркуляционных трубопроводов рекомендуется принимать  на 1 - 2 калибра меньше диаметров  соответствующих участков подающих трубопроводов.

Циркуляционные стояки рассчитывают на разность давлений в местах их присоединения  к распределительному подающему  и сборному циркуляционному трубопроводу.

Разность потерь давления в различных  циркуляционных кольцах допускается  не более 10%. При невозможности увязки потерь давления путём изменения  диаметров на участках циркуляционной сети, следует предусматривать установку  диафрагм у основания циркуляционных стояков. Диаметр отверстия диафрагмы  определяется по формуле:

,

где H_ИЗБ – избыточный напор, который необходимо погасить диафрагмой, м;

      q – расход воды через диафрагму, м³/ч.

При этом диаметр отверстия диафрагмы  должен быть более 10 мм из-за возможности зашламления и накипеобразования.  Если диаметр отверстия диафрагмы менее 10 мм, то допускается вместо нее устанавливать кран для погашения избыточного напора.

Увязку потерь напора циркуляционных колец производим через дальний  и ближний стояки. Результаты расчета  заносим в таблицу 9.1.

Гидравлический расчёт циркуляционных теплопроводов

 

Таблица 8.1

№ уч-ка	l, м	qh, л/с	dy, мм	V, м/с	R, Па/м	Ki	∆p, Па	Σ∆p, кПа	Примечание
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Циркуляционное кольцо через  стояк 1
Подающие теплопроводы в  режиме циркуляции
1.2-1.4	9,9	0,07	15	0,55	1200	0,5	17820	17,82	∑Δpcirп=33 кПа
1.5-1.8	12,0	0,07	20	0,3	200	0,5	3600	21,42
1.9	6,4	0,07	25	0,2	75	0,2	576	22,00
10	0,5	0,07	25	0,2	75	0,2	45	22,04	∑ΔHcirп=3,3 м
11	28,6	0,14	32	0,19	40	0,2	1373	23,41
12	3,0	0,36	40	0,31	60	0,2	216	23,63
14	29,9	0,36	40	0,31	60	0,2	2153	25,783
15	23,8	0,70	50	0,4	90	0,2	2570	28,353
16	24,5	1,03	65	0,36	50	0,2	1470	29,823
17	48,0	1,35	80	0,32	30	0,2	1728	31,551
18	21,4	2,33	90	0,4	40	0,2	1027	32,578
Циркуляционные теплопроводы
1.1'	2,9	0,07	15	0,55	1200	0,2	4176	4,176	∑Δpcirц=30 кПа
10'	2,7	0,07	20	0,30	200	0,5	810	4,986
11'	8,2	0,14	25	0,36	200	0,5	2460	7,446
13'	0,5	0,19	25	0,42	300	0,2	180	7,626
12'	3,0	0,36	32	0,40	180	0,2	648	8,274	∑ΔHcirц=3 м
14'	29,9	0,36	32	0,40	180	0,2	6458	14,732
15'	23,8	0,70	40	0,60	350	0,5	12495	27,227
16'	24,5	1,03	50	0,55	170	0,5	6248	33,475
17'	48,0	1,35	65	0,50	100	0,5	7200	40,675
18'	21,4	2,33	80	0,53	90	0,5	2889	30,116
Циркуляционное кольцо через  стояк 2									Pрасп=26,982 кПа
2.2-2.4	9,9	0,07	15	0,55	1200	0,5	17820	17,82	∑Δpcirп=28 кПа
2.5-2.8	12,0	0,07	20	0,3	200	0,5	3600	21,42
2.9	3,2	0,07	25	0,2	75	0,2	288	21,71	∑ΔHcirп=2,8 м
2.1'	4,1	0,07	15	0,55	1200	0,2	5904	27,612
Невязка=(27,612-26,982)/27,612*100=2,3 %
Циркуляционное кольцо через  стояк 3									Pрасп=29,487 кПа
Подающие теплопроводы в  режиме циркуляции
3.2'-3.4'	9,9	0,07	15	0,55	1200	0,5	17820	17,82	∑Δpcirц=22 кПа
3.5'-3.5'	12,0	0,07	20	0,3	200	0,5	3600	21,42	∑ΔHcirц=2,2 м
3.9'	3,2	0,07	25	0,2	75	0,2	288	21,71
13	6,10	0,07	25	0,2	75	0,2	549	22,26
Циркуляционные теплопроводы
3.1'	2,70	0,7	15	0,55	1200	0,2	3888	3,888	∑Δpcirц=4 кПа
13'	0,5	0,19	25	0,42	300	0,2	180	4,068	∑ΔHcirц=0,4 м
Невязка=(29,487-(22,26+4,068))/29,487*100=10,7 %
Циркуляционное кольцо через  стояк 6									Pрасп=31,039кПа
Подающие теплопроводы в  режиме циркуляции
6.2-6.4	9,9	0,07	15	0,55	1200	0,5	17820	17,82	∑Δpcirп=23 кПа
6.5-6.8	12,0	0,07	20	0,3	200	0,5	3600	21,42
6.9	6,4	0,07	25	0,2	75	0,2	576	22,00
10	0,5	0,07	25	0,2	75	0,2	45	22,04	∑ΔHcirп=2,3 м
11	28,6	0,14	32	0,19	40	0,2	1373	23,41
Циркуляционные теплопроводы
6.1'	2,9	0,07	15	0,55	1200	0,2	4176	4,176	∑Δpcirц=7 кПа
10'	2,7	0,07	20	0,30	200	0,5	810	4,986
11'	6,7	0,14	25	0,36	200	0,5	2010	6,996
13'	0,5	0,19	25	0,42	300	0,2	180	7,176
Невязка=(31,039-(23,41+7,176))/31,039*100=1,5 %
Циркуляционное кольцо через  стояк ГВ5									Pрасп=26,982 кПа
Подающие теплопроводы в  режиме циркуляции
5.2-5.4	9,9	0,07	15	0,55	1200	0,5	17820	17,82	∑Δpcirп=28 кПа
5.5-5.8	12,0	0,07	20	0,3	200	0,5	3600	21,42
5.9	3,2	0,07	25	0,2	75	0,2	288	21,71
5.1'	4,1	0,07	15	0,55	1200	0,2	5904	27,612
Невязка=(27,612-26,982)/27,612*100=2,3 %
Циркуляционное кольцо через  стояк 4									Pрасп=29,037 кПа
4.2'-4.4'	9,9	0,07	15	0,55	1200	0,5	17820	17,82	∑Δpcirц=22 кПа
4.5'-4.5'	12,0	0,07	20	0,3	200	0,5	3600	21,42	∑ΔHcirц=2,2 м
4.9'	3,2	0,07	25	0,2	75	0,2	288	21,71
13	6,40	0,07	25	0,2	75	0,2	576	22,28
Циркуляционные теплопроводы
4.1'	2,70	0,7	15	0,55	1200	0,2	3888	3,888	∑Δpcirц=4 кПа
13'	0,5	0,19	25	0,42	300	0,2	180	4,068	∑ΔHcirц=0,4 м
Невязка=(29,037-(22,28+4,068))/29,037*100=9,3 %
Диафрагма:									7,6
Диафрагма: dу=7,6 мм<10 мм, поэтому ставится кран для погашения избытков напора

 

Подбираем диафрагму:

 

, мм

 

Т.к. диаметр отверстия  диафрагмы меньше 10 мм, то избыток напора 0,3159 м необходимо гасить краном у основания циркуляционного стояка 3.

 

 

 

 

 

9. Определение расчетных тепловых нагрузок на горячее  водоснабжение согласно схемы присоединения подогревателей горячего водоснабжения

 

Расчетный тепловой поток на отопление  Q_o, Вт определяют по укрупненным показателям в зависимости от величины общей площади по выражению:

Q_o=q_o·A·n

где q_o – укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1м² общей площади, q_o=81 Вт, принимается по табл. 6 [3];

        A – общая площадь, м², по обмерам 362 м² 1 этаж, значит 1 дом 2896 м²;

        n – число зданий, задано;

Q_o=81·2896·7=1642032 Вт

Максимальный часовой расход теплоты  Q_hr, кДж/ч, системой горячего водоснабжения следует определять по формуле:

Q_hr=q_hr·ρ·c(t_m^h-t^c)+ Q_ht

Среднечасовой расход теплоты за сутки  максимального водопотребления

Q_т=q_т·ρ·c(t_m^h-t^c)+ Q_ht

где ρ – плотность воды, принимаем ρ=1000кг/м³;

       с – удельная теплоемкость воды, с=4,186 кДж/(кг·ºС);

       t_m^h – средняя температура воды в водоразборных стояках системы горячего водоснабжения,  t_m^h=(63+55)/2=59 ºС;

       t^c-температура холодной воды, задана t^c=10 ºС;

       q_hr, q_т – максимальный часовой расход, средний часовой расходы горячей воды, м³/ч (определяли в пункте 3);

      Q_ht – теплопотери подающими и циркуляционными теплопроводами,

Q_ht =281052 кДж/ч (70,07 Вт);

Таким образом

Q_hr =1,437·1000·4,186·(59-10)·7+281052=2344294 кДж/ч = 651193 Вт

Q_т =0,72·1000·4,186·(59-10)·7+281052=1314827 кДж/ч = 365230 Вт

 

Выбор схемы присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения ЦТП производится в зависимости от отношения Q_ht/Q_o и способа центрального регулирования отпуска теплоты на ТЭЦ.

Q_ht/Q_o=651193/1642032=0,4

При отношении Q_ht/Q_o=0,2…1 водоподогреватели горячего водоснабжения присоединяются по двухступенчатой схеме.

При отношении Q_т/Q_o<0,15 центральное регулирование отпуска теплоты осуществляется по отопительной нагрузке, Q_т/Q_o>0,15 – по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения.

Q_т/Q_o=365230/1642032=0,22

Следовательно у нас центральное регулирование отпуска теплоты по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. Принимаем двухступенчатую последовательную схему ЦТП.