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].
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
0,11
0
18а'
3,5
12,6
44,1
59,876
3,4
10
29,6
296
355,876
5,6,7
15
25
35
525
880,876
8,9,..,17
50
32
43,8
2190
3070,876
18
7,28
17,6
128,128
3199,004
стояк 2
3070,88
6269,884
19
91,86
40
21,3
1956,618
8226,502
0,22
здания 3,5
31937,21
40163,712
86
80
32,9
2829,4
42993,112
1,07
здания 2,12
8817,02
51810,132
21
39
1283,1
53093,232
1,29
здания 9,10,11
11168,23
64261,462
22
38
90
35,45
1347,1
65608,562
1,56
здания 6,7,8
30956,66
96565,222
23
0,2
100
7,6
96572,822
2,3
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.
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
91
97
101
103
109
116
123
5 и более
65
67
70
73
81
87
95
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)
(42)
(44)
(45)
(46)
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)
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)
- 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.
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
312,185
1..2
62,437
374,622
2…3
437,059
3…4
499,496
4…5
561,933
5…6
624,37
6…7
60
998,992
7…8
1560,925
8…9
2122,858
9…10
1123,866
3246,724
10…11
4370,59
11…12
5494,456
12…13
5993,952
13…14
6493,448
14…15
6992,944
15…16
7492,44
16…17
120
749,244
8241,684
17…18
8990,928
18…19
160
9989,92
19…20
240
1498,488
11488,41
20…21
1248,74
12737,15
21…22
140
874,118
13611,27
22…23
14360,51
23…24
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.
Страницы: 1, 2
