Содержание

1. Исходные данные

2. Конструирование системы

3. Определение расчетных расходов горячей воды

4. Определение расчетных тепловых потоков на нужды горячего водоснабжения

5. Гидравлический расчет трубопроводов подающей сети системы ГВС

6. Определение теплопотерь и циркуляционных расходов в подающих трубопроводах системы горячего водоснабжения

7. Гидравлический расчет циркуляционного кольца системы ГВС

8. Подбор водоподогревателей

9. Подбор насосов

10. Расчет и подбор баков-аккумуляторов

Список литературы

1. Исходные данные

1. Температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, =-23 ºС;

2. № плана микрорайона - 8;

3. № плана здания - 2;

4. Количество жильцов в квартире, чел. – 4;

5. Расчетные температуры теплоносителя, ºС:

Расчетные:

=140;

=70;

Точки излома:

=81;

=41;

6. Гарантированный напор, , м – 56.

2. Конструирование системы

При выборе системы горячего водоснабжения следует руководствоваться рекомендациями литературы [1, 2, 4, 6]. Системы горячего водоснабжения жилых зданий следует принимать тупиковыми с циркуляцией воды в разводящих трубопроводах и стояках.

Прокладку разводящих трубопроводов при нижней разводке следует предусматривать в подпольях, подвалах, подпольных каналах; при верхней разводке – на чердаках, технических этажах или под потолком верхнего этажа. Прокладку стояков следует осуществлять скрыто в шахтах, бороздах, нишах санузлов, допускается открытая прокладка стояков в кухнях, душевых, на лестничных клетках. В ванных комнатах следует предусматривать установку постоянно обогреваемых полотенцесушителей, присоединяемых к водоразборным стоякам. В жилых зданиях высотой свыше 4 этажей, следует объединять группы водоразборных стояков кольцующими перемычками в секционные узлы с присоединением каждого секционного узла одним циркуляционным трубопроводом к сборному циркуляционному трубопроводу системы. В секционные узлы следует объединять от трех до семи водоразборных стояков. Кольцующие перемычки следует прокладывать по теплому чердаку, по холодному чердаку под слоем теплоизоляции, под потолком верхнего этажа при подаче воды в водоразборные стояки снизу или по подвалу при подаче воды в водоразборные стояки сверху.

Квартирную разводку трубопроводов от водоразборных стояков к водоразборным приборам следует вести на высоте 0,2 м от уровня пола. Смесители ванн устанавливаются на высоте 0,8 м, смесители моек на высоте 0,85 м, смесители умывальников на высоте 1,0 м от уровня пола. Присоединение водоразборных приборов к циркуляционным стоякам и циркуляционным трубопроводам не допускается. В верхних точках системы горячего водоснабжения следует предусматривать устройства для выпуска воздуха, в нижних точках – спускные устройства. Допускается использовать для указанных целей расположенные в таких точках водоразборные приборы. При проектировании трубопроводов систем горячего водоснабжения следует предусматривать возможность компенсации температурных деформаций.

Компенсация температурных деформаций трубопроводов наружных сетей может быть решена с помощью П-образных компенсаторов и естественной компенсации. Уклон трубопроводов следует принимать не менее 0,002. Уклон разводящих трубопроводов обычно направлен в сторону ввода в здание наружной сети. Трубопроводы наружных сетей горячего водоснабжения должны быть теплоизолированы.

Тепловую изоляцию следует предусматривать для подающих и циркуляционных трубопроводов систем горячего водоснабжения, включая стояки, кроме подводок к водоразборным приборам.

Прокладку наружных трубопроводов систем горячего водоснабжения следует предусматривать подземную в непроходных каналах, либо бесканальную. Допускается использовать для прокладки трубопроводов систем горячего водоснабжения технические подполья зданий. В местах ответвлений трубопроводов с установкой арматуры и контрольно-измерительных приборов при подземной прокладке следует предусматривать устройство тепловых камер.

При трассировке наружных сетей следует стремиться, из условий экономичности, к наименьшей протяженности трубопроводов, к наименьшему количеству тепловых камер, применяя, по возможности, двухстороннее присоединение ответвлений.

При проектировании наружных сетей горячего водоснабжения следует руководствоваться требованиями [1, 2, 4, 6]. Трубопроводы систем горячего водоснабжения следует выполнять из стальных оцинкованных труб, эмалированных или из других материалов, в том числе пластмасс, разрешенных для этих целей Госкомсанэпиднадзором России.

При проектировании систем горячего водоснабжения следует применять промышленную трубопроводную арматуру общего пользования. Запорную арматуру диаметром до 50 мм включительно для внутренних трубопроводов зданий следует применять бронзовую, латунную или из термостойких пластмасс. Для наружных сетей следует применять стальную или чугунную арматуру. В ЦТП устанавливают стальную арматуру. Установку запорной арматуры в системах горячего водоснабжения следует предусматривать:

а) на ответвлениях трубопроводов к секционным узлам водоразборных стояков и к отдельным зданиям;

б) на ответвлениях трубопроводов в каждую квартиру или помещение, в котором установлены водоразборные приборы;

в) у оснований и на верхних концах закольцованных водоразборных и циркуляционных стояков;

г) на всех подающих и циркуляционных трубопроводах на вводе и выводе из ЦТП;

д) на всасывающем и на нагнетательном патрубках каждого насоса;

е) на подводящих и отводящих трубопроводах каждого водоподогревателя.

Установку обратных клапанов в системах горячего водоснабжения следует предусматривать:

а) на циркуляционном трубопроводе перед присоединением его к водоподогревателям;

б) на нагнетательном патрубке каждого насоса до задвижки;

в) на обводном трубопроводе у подкачивающих насосов;

г) на трубопроводе холодной воды перед водоподогревателями системы горячего водоснабжения за расходомером по ходу воды.

В закрытых системах горячего водоснабжения должны предусматриваться следующие контрольно-измерительные приборы:

а) манометры и термометры показывающие – на вводе в здание подающего и циркуляционного трубопроводов; на входе и выходе трубопроводов греющей и нагреваемой воды для каждой ступени водоподогревателей;

б) манометры показывающие - перед всасывающими и после нагнетательных патрубков насосов.

Секционные кожухотрубные водоподогреватели могут крепиться на кронштейнах у стен или на стойках-опорах, пластинчатые водоподогреватели и насосы устанавливаются на фундаментах. В ЦТП могут быть также установлены баки-аккумуляторы, оборудование для противокоррозийной и противонакипной обработки воды.

При проектировании ЦТП следует руководствоваться указаниями [2,4,6,7]. Качество горячей воды, подаваемой в систему горячего водоснабжения жилых зданий должны соответствовать требованиям ГОСТ 2874-82. Температуру горячей воды th в местах водоразбора следует предусматривать для закрытых систем горячего водоснабжения не ниже 50°C и не выше 75°C. Согласно рекомендациям [1] температуру горячей воды th на выходе из водоподогревателя в ЦТП следует принимать равной 60°C.

3. Определение расчетных расходов горячей воды

Максимальный секундный расход воды на расчетном участке сети горячего водоснабжения, qh, л/с, при гидравлическом расчете подающих трубопроводов определяется по формуле

,(1)

где - секундный расход воды, величина которого согласно [1] для жилых зданий квартирного типа с централизованным горячим водоснабжением при наличии ванн, умывальников и моек принимается равным 0,2 л/с;

- коэффициент, определяемый [1, прил.4] в зависимости от произведения общего количества приборов N на расчетном участке сети и вероятности их действия Р. Вероятность действия санитарно-технических приборов в жилых зданиях Р определяется по формуле

(2)

где - расход горячей воды одним потребителем, л/ч, в час наибольшего водопотребления, принимаемый согласно, (=10,9 л/ч);

U – количество потребителей (жителей) в здании (U=4·2·16=128 жит.);

N – количество водоразборных приборов в здании (N=3·2·16=96 приб.).

Определяем количество квартир в микрорайоне:

2 здание: 5кв.

3 здание: 55кв.

4 здание: 16эт.*1сек.*2кв.=32кв.

5 здание: 9эт.*6сек.*2кв.=108кв.

6 здание: 9эт.*1сек.*2кв.=18кв.

7 здание: 16эт.*1сек.*2кв.=32кв.

8 здание: 9эт.*6сек.*2кв.=108кв.

9 здание: 7кв.

10 здание: 9эт.*1сек.*2кв.=18кв.

11 здание: 16эт.*1сек.*2кв.=32кв.

12 здание: 5эт.*4сек.*2кв.=40кв.

Всего: 455кв.

Всего жильцов: 4*455=1820жит.

Всего приборов: 3*455=1365приб.

Максимальный секундный расход горячей воды qh на концевом участке сети (на подводке к водоразборному прибору) следует принимать для умывальника и мойки со смесителями не менее 0,14 л/с, для ванны со смесителем не менее 0,2 л/с.

Максимальный часовой расход горячей воды, , м3/ч, следует определять по формуле

,(3)

(м3/ч)

где - часовой расход воды водоразборным прибором, л/ч, принимаемый по [1 приложение 2]. Для жилых зданий, оборудованных ваннами, умывальниками и мойками допускается принимать = 200 л/ч.

- коэффициент, определяемый согласно [1, приложение 4] в зависимости от произведения общего числа приборов N, обслуживаемых проектируемой системой (на весь район) на вероятность их использования , которая определяется по формуле

,(4)

·N=0,072·1365=98,28 => =25,45

Максимальный часовой расход горячей воды, , используют в последующих расчетах при определении поверхности нагрева водоподогревателей закрытых систем горячего водоснабжения.

Средний часовой расход, , м3/ч, за период (сутки) наибольшего водопотребления, Т, час, определяется по формуле

,(5)

(м3/ч)

где - норма расхода горячей воды в литрах, одним потребителем в сутки наибольшего водопотребления, принимаемая по данным [1, приложение 3]; (=120 л/сут.);

U – количество потребителей (жителей) в районе (U=1820 жит.);

Т =24 часа.

Средний часовой расход воды за сутки наибольшего водопотребления, , используется для последующих расчетов по подбору счетчика воды, определению емкости бака-аккумулятора.

Средний часовой расход воды за средние сутки, , м3/ч, определяется по формуле

,(6)

(м3/ч)

где - расход горячей воды в л/сут одним потребителем в средние сутки, принимаемый по данным [1 приложение 3], (=105 л/сут.).

Средний часовой расход воды в средние сутки используется при выполнении технико-экономических и коммерческих расчетов.

Для жилых зданий, оборудованных умывальниками , мойками, душами или ваннами нормы расхода воды потребителями могут быть приняты по таблице 1:

Таблица 1. Нормы расхода воды потребителями

Водопотребители

Расходы воды

,

л/с

, л/ч

1)Жилые дома квартирного типа с централизованным горячим водоснабжением, оборудованные умывальниками, мойками и душами

0,14

7,9

60

100

85

То же с сидячими ваннами

0,2

9,2

200

110

90

То же с ваннами длиной 15001700 мм

0,2

10

200

120

105

4. Определение расчетных тепловых потоков на нужды горячего водоснабжения

Среднечасовой тепловой поток за сутки наибольшего водопотребления, , кВт, определяется по формуле

(7)

Среднечасовой тепловой поток за средние сутки, , кВт, определяется по формуле

(8)

Максимальный тепловой поток в течение часа максимального теплового потребления, , кВт, определяется по формуле

,(9)

где - температура холодной воды, , в сети водопровода; при отсутствии данных ее следует принимать равной 5 ;

- теплопотери трубопроводами системы горячего водоснабжения, кВт. При предварительных расчетах величина может быть принята в долях от среднечасового расхода по формуле

,(10)

Таблица 2. Значения в зависимости от типа системы горячего водоснабжения (ГВС) и степени изоляции стояков

Тип системы горячего водоснабжения

Значения

При наличии наружных распределительных сетей ГВС от ЦТП

Без наружных распределительных сетей ГВС

Без полотенцесушителей с изолированными стояками

0,15

0,1

С полотенцесушителями и изолированными стояками

0,25

0,2

С полотенцесушителями и неизолированными стояками

0,35

0,3

=1,16*9,1*(55-5)+0,35*;

(кВт);

=0.35*812=284,2(кВт)

1,16*7,96*50+284,2=745,88(кВт)

1,16*25,45*50+284,2=1760,3(кВт)

5. Гидравлический расчет трубопроводов подающей сети системы ГВС

После разработки внутридомовой схемы трубопроводов и трассировки наружной сети составляется расчетная схема системы ГВС, включающая аксонометрическую схему внутридомовой сети и однолинейную схему квартальных трубопроводов. Выбирается главная ветвь системы как, наиболее протяженная и загруженная (от ввода холодного водопровода в ЦТП до дальнего водоразборного прибора, наиболее удаленного от ЦТП здания). На расчетной схеме нумеруются участки (начиная от водоразборного прибора и до ЦТП), проставляются длины участков с округлением до 0,1 м, максимальные секундные расходы воды в л/с.

Расчетный секундный расход горячей воды, л/с, на участках подающей сети при гидравлическом расчете следует согласно [1] определять с учетом циркуляционного расхода по формуле

= · (1+),(11)

где - секундный расход на участке, л/с, определяемый по формуле (1) учебного пособия; - коэффициент, принимаемый для водоподогревателей и начальных участков системы до первого водоразборного стояка по [1 приложение 5]; для остальных участков сети – равным нулю.

Поскольку величины циркуляционных расходов (определяемые впоследствии на основании тепловых потерь подающими трубопроводами) предварительно неизвестны, гидравлический расчет подающей сети следует выполнять по максимальным секундным расходам , но с ограничением допускаемых скоростей в стояках, распределительных трубопроводах, наружных сетях до 1,0-1,2 м/с. Скорость воды в квартирных разводках может быть выше (диаметр разводки принимается равным 15 мм). После определения циркуляционных расходов и величины коэффициента необходимо выполнить повторный гидравлический расчет участков сети от ЦТП до первого водоразборного стояка, для которых не равен нулю и на которых следует учитывать согласно формуле (11) циркуляционные расходы. При выполнении повторного гидравлического расчета скорость движения воды в трубопроводах не должна превышать 3 м/с. Потери напора на участках трубопроводов закрытых систем горячего водоснабжения следует определять с учетом зарастания труб по формуле

H = i · l · (1+ ) (12),

Где i – удельные потери напора, принимаемые согласно [1 прил.6];

l – длина участка в метрах;

- коэффициент, учитывающий потери напора в местных сопротивлениях, значения которого следует принимать:

0,2 – для подающих и циркуляционных распределительных трубопроводов;

0,5 – для трубопроводов в пределах тепловых пунктов, а также трубопроводов водоразборных стояков с полотенцесушителями;

Все значения полученные в результате расчётов заносим в таблицу 3.

Гидравлический расчет

Таблица 3

N,шт

NP

α

d,мм

w, м/c

I, мм/м

H, мм

, мм

1

0,02

0,215

0,215

15

1,8

1400

0,2

1008

1008

2

0,04

0,256

0,256

15

1,9

1500

0,2

2160

3168

3

0,06

0,289

0,289

20

1

300

0,5

2250

5418

6

0,12

0,367

0,367

20

1,2

400

0,5

3000

8418

9

0,18

0,43

0,43

25

0,85

180

0,5

1350

9768

12

0,24

0,485

0,485

25

1

190

0,5

1425

11193

15

0,3

0,534

0,534

25

1,2

300

0,5

2250

13443

18

0,36

0,58

0,58

32

0,7

50

0,5

375

13818

21

0,42

0,624

0,624

32

0,75

60

0,5

450

14268

24

0,48

0,665

0,665

32

0,8

70

0,5

525

14793

27

0,54

0,704

0,704

32

0,85

80

0,5

600

15393

30

0,6

0,742

0,742

32

0,9

90

0,5

675

16068

33

0,66

0,779

0,779

32

0,95

100

0,5

750

16818

36

0,72

0,815

0,815

32

0,95

100

0,5

750

17568

39

0,78

0,849

0,849

32

1

120

0,5

900

18468

42

0,84

0,883

0,883

32

1,1

140

0,5

1050

19518

45

0,9

0,916

0,916

32

1,15

150

0,5

1125

20643

48

0,96

0,948

0,948

32

1,2

160

0,2

1397,76

22040,76

96

1,92

1,402

1,402

40

1,2

120

0,2

13227,84

35268,6

585

11,7

4,62

4,62

80

0,8

30

0,2

3096

38364,6

720

14,4

5,382

5,382

80

1,1

40

0,2

1872

40236,6

891

17,82

6,308

6,308

90

0,9

30

0,2

1368

41604,6

1365

27,3

8,78

8,78

100

1,1

30

0,2

7,2

41611,8

В тепловых пунктах закрытых систем для учета потребления воды на нужды горячего водоснабжения счетчики холодной воды следует устанавливать на трубопроводах подающих водопроводную воду к водоподогревателям. Диаметр условного прохода счетчика следует выбирать исходя из среднечасового расхода воды за сутки наибольшего водопотребления (см. формулу (5)), который не должен превышать ближайший по величине эксплуатационный, принимаемый по приложению 5.

Счетчик с принятым диаметром условного прохода надлежит проверить на величину потерь напора h при пропуске максимального секундного расхода qh в системе, при котором потери напора не должны превышать 5 м.

Потери напора в счетчиках h, м, при расчетном секундном расходе воды qh (определен в результате гидравлического расчета, табл. 3), л/с, следует определять по формуле

h = S · ()2, м(13)

где S – гидравлическое сопротивление счетчика, [принимаемое по приложению 5. методички].

6. Определение теплопотерь и циркуляционных расходов в подающих трубопроводах системы горячего водоснабжения

Циркуляционный расход горячей воды в системе , л/с, следует определять по формуле

,(14)

где - суммарные теплопотери подающими трубопроводами системы ГВС, кВт; (определяются после заполнения 6 графы табл.4)

- разность температур в подающих трубопроводах системы от водоподогревателя до наиболее удаленной водоразборной точки, °С;

- коэффициент разрегулировки циркуляции.

Для системы с переменным сопротивлением циркуляционных стояков величину следует определять по подающим трубопроводам и водоразборным стоякам при = 10 °С и = 1; при одинаковом сопротивлении секционных узлов или стояков величину следует определять по водоразборным стоякам при = 8,5 °С и = 1,3.

Теплопотери участком трубопровода следует определять по формуле

,(15)

где q – теплопотери 1 м трубопровода, Вт/м;

l – длина участка трубопровода, м.

При расчете теплопотерь участков водоразборных стояков теплопотери полотенцесушителя принимают равными 100-150 Вт, при этом его длина должна быть исключена из длины этажа стояка. Теплопотери подающих трубопроводов всех зданий принимают равными теплопотерям подающих трубопроводов расчетного здания

На участках, следующих за первым от ЦТП, циркуляционные расходы определяются пропорционально теплопотерям. Например:

На участке 16:

(16)

На участке 15:

Аналогично определяются циркуляционные расходы на других участках. Следует учитывать, что расчет циркуляционных расходов выполняется при условии отсутствия водоразбора. Поэтому циркуляционный расход на всех участках водоразборного стояка Ст.ГВ1 одинаков (в данном примере 0,05 л/c).

Расчет тепловых потерь и циркуляционных расходов

Таблица 4

Потери теплоты,Вт

№ уч

длина l,м

диаметр d,мм

удельные,q

На участке,

Суммарные,

, л/с

Kcir

18б'

1,36

20

11,6

15,776

15,776

0,11

0

18а'

3,5

20

12,6

44,1

59,876

0,11

0

3,4

10

20

29,6

296

355,876

0,11

0

5,6,7

15

25

35

525

880,876

0,11

0

8,9,..,17

50

32

43,8

2190

3070,876

0,11

0

18

7,28

32

17,6

128,128

3199,004

0,11

0

стояк 2

3070,88

6269,884

19

91,86

40

21,3

1956,618

8226,502

0,22

0

здания 3,5

31937,21

40163,712

20

86

80

32,9

2829,4

42993,112

1,07

0

здания 2,12

8817,02

51810,132

21

39

80

32,9

1283,1

53093,232

1,29

0

здания 9,10,11

11168,23

64261,462

22

38

90

35,45

1347,1

65608,562

1,56

0

здания 6,7,8

30956,66

96565,222

23

0,2

100

38

7,6

96572,822

2,3

0

7. Гидравлический расчет циркуляционного кольца системы ГВС

Расчетное циркуляционное кольцо системы ГВС состоит из двух частей: подающего трубопровода от водоподогревателей ЦТП до точки подключения к водоразборному стояку квартирной разводки к наиболее удаленному водоразборному прибору и циркуляционного трубопровода от указанной точки до водоподогревателей ЦТП.

Диаметры циркуляционных трубопроводов принимают из расчета пропуска найденных ранее циркуляционных расходов с учетом допускаемых скоростей при выполнении следующих условий:

а) потери давления при требуемых циркуляционных расходах как в подающих, так и в циркуляционных трубопроводах от водоподогревателей до наиболее удаленных водоразборных приборов в каждой ветви системы не должны отличаться для разных ветвей более чем на 10%;

б) суммарные потери давления в подающих и циркуляционных стояках секционных узлов между точками присоединения их к распределительному подающему и сборному циркуляционному трубопроводам не должны отличаться более чем на 10%;

в) потери давления в секционных узлах при расчетном циркуляционном расходе должны составлять 0,03- 0,06 МПа.

8. Подбор водоподогревателей

В тепловых пунктах для нагрева водопроводной воды следует применять водяные горизонтальные секционные кожухотрубные или пластинчатые водоподогреватели. В качестве кожухотрубных секционных водоподогревателей рекомендуется применять водо-водяные подогреватели по ГОСТ 27590, состоящие из секций кожухотрубного типа с блоком опорных перегородок для теплоносителя давлением до 1,6 МПа и температурой до 150 °С. В качестве пластинчатых рекомендуется применять водоподогреватели по ГОСТ 15518. Для систем горячего водоснабжения допускается применять емкостные водоподогреватели с одновременным использованием их в качестве баков-аккумуляторов горячей воды.

Для водо-водяных подогревателей следует принимать противоточную схему потоков теплоносителей. В кожухотрубных водоподогревателях систем горячего водоснабжения греющая (сетевая) вода должна поступать в межтрубное пространство, нагреваемая (водопроводная) вода - в трубки.

Схема присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения выбирается в зависимости от соотношения максимального потока теплоты на горячее водоснабжение и максимального потока теплоты на отопление :

Максимальный тепловой поток на горячее водоснабжение определяется по формуле (9)

где

- максимальный часовой расход горячей воды, м3/ч, определяемый по формуле (3), ();

- температура холодной воды, , в сети водопровода; при отсутствии данных ее следует принимать равной 5 ;

- теплопотери трубопроводами системы горячего водоснабжения, кВт, берем из табл. 4 (Qht=96,57кВт).

Расчетный тепловой поток на нужды отопления микрорайона определяется по следующей формуле

, (18)

Где А – общая площадь жилых зданий микрорайона, м2;

- укрупненный показатель максимального часового расхода теплоты на отопление жилых зданий, Вт/м2 общей площади, который следует принимать по таблице 6, (= 77,8 Вт/м2).

Таблица 5. Укрупненные показатели максимального часового расхода теплоты на отопление жилых зданий , Вт на 1 м2 общей площади

Этажность жилой застройки

Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления, ,

-5

-10

-15

-20

-25

-30

-35

-40

-45

-50

1-2

145

152

159

166

173

177

180

187

194

200

3-4

74

80

86

91

97

101

103

109

116

123

5 и более

65

67

70

73

81

87

87

95

100

102

Общая площадь жилых зданий микрорайона определяется по формуле:

, (19)

, где

- общее число квартир в микрорайоне, шт;

- средняя площадь одной квартиры, м2.

=< 1 => двухступенчатая схема присоединения водоподогревателей.

При двухступенчатой схеме подбираем подогреватели Ι и ΙΙ ступени.

Установка водоподогревателей горячего водоснабжения в ЦТП предусматривается в два потока – два параллельно включенных водоподогревателя в каждой ступени. При этом водоподогреватели каждого потока должны обеспечить 50% требуемого расчетного теплового потока на горячее водоснабжение.

Максимальный расход сетевой воды на отопление, кг/ч:

Максимальный расход греющей воды на горячее водоснабжение, кг/ч:

При ограничении максимального расхода воды на ЦТП в качестве расчетного принимаем больший из двух расходов.

Температура воды за водоподогревателем первой ступени:

(20)

Расчетная производительность водоподогревателей первой ступени:

(21)

Расчетная производительность водоподогреватели второй ступени:

(25)

Температура греющей воды на выходе из водоподогревателей второй ступени и на входе в водоподогреватель первой ступени:

(26)

Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя первой ступени:

(27)

Средняя логарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для первой ступени водоподогревателей:

Средняя логарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для второй ступени:

(29)

Определяем необходимое сечение трубок водоподогревателя при скорости воды в трубках 1м/с:

(30)

По полученной величине подбираем тип водоподогревателя по [1 прил.8] со следующими характеристиками:

- площадь сечения трубок = 0,00293м2;

- площадь сечения межтрубного пространства =0,005м2;

- эквивалентный диаметр межтрубного пространства = 0,0155 м;

- наружный диаметр корпуса секции =114мм;

- число трубок в секции = 19шт.

- поверхность нагрева одной секции =3,58м2, при длине 4м.

Скорость воды в трубках при двухпоточной компановке:

(31)

Скорость воды в межтрубном пространстве:

(32)

Расчет водоподогревателя первой ступени.

Средняя температура греющей воды:

(33)

Средняя температура нагреваемой воды :

(34)

Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенке трубки:

(35)

Коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к нагреваемой воде:

(36)

Коэффициент теплопередачи при (коэффициент учитывающий загрязнение труб):

(37)

Требуемая поверхность нагрева водоподогревателя первой ступени :

(38)

Число секций водоподогревателя первой ступени при лине секции 4 м.:

(39)

Действительная поверхность нагрева:

Расчет водоподогревателя второй ступени.

Средняя температура греющей воды :

(40)

Средняя температура нагреваемой воды:

(41)

Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенке трубки:

(42)

Коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к нагреваемой воде:

Коэффициент теплопередачи при (коэффициент учитывающий загрязнение труб):

(44)

Требуемая поверхность нагрева водоподогревателя первой ступени :

(45)

Число секций водоподогревателя первой ступени при лине секции 4 м.:

(46)

Действительная поверхность нагрева:

Общее число секций определим по формуле:

(47)

Суммарная поверхность нагрева:

(48)

Потери давления в водоподогревателях (6 секций) :

а) для воды проходящей в трубках при

(49)

б) для воды проходящей в межтрубном пространстве:

(50)

9. Подбор насосов

При постоянном или периодическом недостатке напора, а также при необходимости поддержания принудительной циркуляции, в централизованных системах горячего водоснабжения необходимо предусматривать устройство насосных установок.

В ЦТП для систем горячего водоснабжения могут быть установлены следующие группы насосов: повысительные (основной и резервный), циркуляционные или циркуляционно-повысительные (основной и резервный). Назначение насосов: повысительных – обеспечить расчетное давление горячей воды, поступающей к потребителям при недостаточном давлении в городском водопроводе на вводе в ЦТП; циркуляционных – обеспечить постоянную циркуляцию воды в системе горячего водоснабжения, чтобы предотвратить ее остывание и, соответственно, бесполезный слив остывшей воды. Циркуляционные насосы при недостаточном давлении в городском водопроводе следует устанавливать по циркуляционно-повысительной схеме (на подающем трубопроводе между первой и второй ступенями водоподогревателя), что, кроме обеспечения циркуляции, позволяет увеличить также давление в системе горячего водоснабжения при водоразборе, снизить мощность повысительных насосов, а следовательно, и суммарный расход электроэнергии на перекачку воды. При достаточном давлении в городском водопроводе циркуляционный насос устанавливают по циркуляционной схеме (на циркуляционном трубопроводе системы горячего водоснабжения перед водоподогревателем). Предварительно для определения схемы установки циркуляционного насоса необходимо сравнить величину гарантированного напора городского водопровода на вводе в ЦТП Нg с величиной требуемого напора в режиме максимального водоразбора при пропуске расчетного расхода горячей воды .

Требуемый напор в точке присоединения системы горячего водоснабжения к трубопроводу, подающему холодную воду , м следует определять по формуле

, (51) , где

- геометрическая высота подачи воды от уровня ввода водопровода в ЦТП (пола ЦТП) до наиболее высоко расположенного санитарного прибора, м (= 46м);

- сумма потерь напора в трубопроводах главной ветви системы от ЦТП до наиболее удаленной точки трубопровода, м (=41,61м);

- свободный напор, м, у дальнего водоразборного прибора, который следует принимать:

а) для моек и умывальников со смесителями – 2 м;

б) для ванн и душей со смесителями – 3 м;

- потери напора в счетчике холодной воды, м (h=0,62м- считали ранее);

- потери напора для нагреваемой воды в водоподогревателях ЦТП, м.

Потери напора для нагреваемой воды в секционных кожухотрубных водоподогревателях , м, определяются по формулам:

а) при длине секции 4 м

(52)

б) при длине секции 2 м

,(53)

где

- коэффициент, учитывающий накипеобразование, принимаемый по опытным данным, при их отсутствии следует принимать = 2-3;

- скорость движения воды в трубах водоподогревателя при пропуске максимального секундного расхода , м/с;

N – число секций водоподогревателя, шт. (N=6шт.);

Скорость воды в трубках определяется по формуле:

HH=0,75*2,5*1,132*6=19,01 м

Hтреб=46+41,61+3+0,62+19,01=109,62 м

При недостаточном напоре городского водопровода при пропуске максимального секундного расхода (выполняется условие (56м < 109,62м)), следует предусматривать установку циркуляционно-повысительного насоса по циркуляционно-повысительной схеме. Подача циркуляционно-повысительного насоса в режиме максимального водоразбора для одного потока должна быть не менее половины расчетного секундного расхода воды в системе.

Подача циркуляционно-повысительного насоса , л/с, определяется по формуле:

(54)

Напор насоса должен компенсировать недостаток напора:

В режиме циркуляции подача циркуляционно-повысительного насоса для одного потока должна быть не менее величины равной сумме циркуляционного расхода и частичного водоразбора,определяемой для одного потока:

Напор циркуляционно-повысительного насоса , м, следует определять по формуле:

,(55)

где и - потери напора соответственно по подающим и циркуляционным трубопроводам наиболее протяженного кольца системы горячего водоснабжения при пропуске циркуляционного расхода, , м;

x - доля максимального водоразбора, принимаемая для квартальных систем горячего водоснабжения от ЦТП равной 0,5 – 0,7;

- потери напора в водоподогревателе второй ступени при пропуске суммы расходов для одного потока, м.

По найденным значениям напора и производительности подбираем центробежный насос «3К- 6» со следующими характеристиками:

производительность - 30м3/ч;

полный напор -62 м;

частота вращения колеса - 2900 об/мин;

мощность электродвигателя – 14-20 кВт;

диаметр рабочего колеса - 218мм.

Количество насосов в системах ГВС принимается не менее двух.

Циркуляционно-повысительный насос должен обеспечить требуемый напор и подачу, как в режиме водоразбора, так и в режиме циркуляции, поэтому напор насоса должен быть не менее (),а подача- .

Необходимо так же предусмотреть установку дополнительного резервного насоса на случай выхода из строя одного из рабочих насосов.

10. Расчет и подбор баков-аккумуляторов

Наличие аккумулирующей емкости позволяет выравнивать неравномерность потребления горячей воды, а также уменьшить поверхность нагрева водоподогревателей исходя из условий расчета производительности водоподогревателей по среднечасовому расходу теплоты на горячее водоснабжение. Емкость бака-аккумулятора может быть определена графически, на основании интегральных графиков подачи и потребления теплоты в системе ГВС.

Среднечасовой тепловой поток за сутки наибольшего водопотребления, , кВт, определяется по формуле

(56)

Определяются расходы теплоты на горячее водоснабжение по часам суток с учетом неравномерности потребления. Расчет сведен в таблицу 7.

Таблица 7. Потребление теплоты на горячее водоснабжение по часам суток в % от

Часы суток

% от

, кВт

,кВт

0…1

50

312,185

312,185

1..2

10

62,437

374,622

2…3

10

62,437

437,059

3…4

10

62,437

499,496

4…5

10

62,437

561,933

5…6

10

62,437

624,37

6…7

60

374,622

998,992

7…8

90

561,933

1560,925

8…9

90

561,933

2122,858

9…10

180

1123,866

3246,724

10…11

180

1123,866

4370,59

11…12

180

1123,866

5494,456

12…13

80

499,496

5993,952

13…14

80

499,496

6493,448

14…15

80

499,496

6992,944

15…16

80

499,496

7492,44

16…17

120

749,244

8241,684

17…18

120

749,244

8990,928

18…19

160

998,992

9989,92

19…20

240

1498,488

11488,41

20…21

200

1248,74

12737,15

21…22

140

874,118

13611,27

22…23

120

749,244

14360,51

23…24

80

499,496

14860,01

Используя данные таблицы 8 строим интегральные графики подачи (в зависимости от величины ) и потребления (в зависимости от величины ) теплоты на горячее водоснабжение (см. рис. 1)

б)

а)

Рисунок 1. – Интегральные графики а) подачи и б) потребления теплоты.

Емкость бака-аккумулятора при переменном объеме воды и постоянной ее температуре равна:

(57), где

- максимальная разность ординат интегральных графиков подачи и потребления теплоты, кВт;

- температура холодной водопроводной воды, 0С.

Принимаем 2 бака по 50% расчетной емкости (по 29м³) каждый.