Схемы присоединения систем горячего водоснабжения к тепловым сетям

Системы горячего водоснабжения можно присоединять непо­средственно (в открытых системах теплоснабжения) или незави­симо через водонагреватели (в закрытых системах теплоснабже­ния). Вид системы теплоснабжения (открытая или закрытая) опре­деляется при  проектировании, а выбор той или иной системы определяют технико-экономическими показателями.

Непосредственное присоединение к подающему и обратному тру­бопроводам (а). Горячая вода требуемой температуры под­готавливается смешением ее с помощью терморегулятора из подающего и обратного трубопроводов. В терморегуляторе давление воды, поступающей из подающего трубопровода, дросселируется до давления обратного трубопровода (а ее количество зависит от температуры воды в обратном трубопроводе). В соответствии со СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети»температуру нагреваемой воды на выходе водоподогревателя в систему горячего водоснабжения следует принимать равной 60 ^оС. Поэтому при температуре в обрат­ном трубопроводе выше 60 

оС вода полностью поступает из обрат­ного трубопровода, а при температуре воды в нем ниже 60 °С — из обратного и подающего; при температуре воды в подающем тру­бопроводе, равной 60 °С, — полностью из него.

При независимом присоединении системы отопления (6) утечки восполняются из системы горячего водоснабжения после узла смещения. При давлении в обратном трубопроводе тепловой сети, недостаточном для подачи воды в систему горячего водо­снабжения, устанавливают регулятор давления (подпора) при достаточном общем напоре или повысительный насос, который одновременно может являться циркуляционным. Циркуляция мо­жет осуществляться с помощью дроссельных шайб, устанавливаемых на обратном трубопроводе отопительной системы (зимний режим) и на циркуляционном трубопроводе (летний режим). При наличии регулятора давления (подпора) дроссельную шайбу для зимнего режима не устанавливают.

Непосредственное присоединение системы горячего водоснабжения (открытая схема)

а — к подающему и обратному; б — к подающему и обратному трубопроводам при независимом присоединении системы отопления;

в — к обратному трубопроводу; г — к подающему трубопроводу; 
1 — грязевик; 2 — регулятор температуры смешан¬ной воды; 3 — датчик температуры регулятора; 4 — водоразборный стояк; 
5 — циркуляционный трубопровод; 6 — элеватор системы отопления; 7 — повысительно- циркуляционный насос; 
8 — трубопровод подпиточной воды; 9 — водонагреватель отопления; 10 — циркуляционный насос системы отопления; 
11 — дроссельная шайба; 12 — водонагреватель горячего водоснабжения; РР — регулятор расхода; РД — регулятор давления

Непосредственное присоединение к обратному трубопроводу по­казано на рис в. При значительном расходе воды на горячее водоснабжение, р > 0,3 , систему горячего водоснабжения присоединяют только к обратному трубопроводу, а догрев воды до нормативной темпера­туры производят в водонагревателе. Такое присоединение позво­ляет снизить разрегулировку системы отопления, так как величи­на водоразбора не будет влиять на расход воды в отопительной системе.

Непосредственное присоединение к подающему трубопроводу показано на рис. г. При таком присоединении часть воды забирается из городского водопровода, подогревается в водона­гревателе, затем смешивается с помощью регулятора с водой, за­бираемой из подающего трубопровода сети. Назначение схемы — снизить расход воды на горячее водоснабжение на ТЭЦ. Однако при этом теряется основное преимущество системы с непосредст­венным водоразбором — защита системы от внутренней коррозии. Добавка водопроводной воды вызовет коррозию системы горяче­го водоснабжения зданий. По этой причине систему горячего водоснабжения нельзя для обеспечения циркуляции в ней при­соединить к обратному трубопроводу, так как это приведет к кор­розии трубопроводов тепловой сети.

Независимое присоединение с включением водонагревателя горя­чего водоснабжения по параллельной схеме. Греющий теп­лоноситель (сетевая вода) разветвляется на два параллельных потока: один поступает в водонагреватель, другой — в систему отоп­ления. Поэтому такое включение называют параллельным. Параллельная схема применяется при очень малых тепловых на­грузках горячего водоснабжения по отношению к отоплению (р

м < 0,2) или очень больших (р > 1,0).

Включение водонагревателя горячего водоснабжения по параллельной схеме

1 — грязевик; 2 — водонагреватель; 3 — регулятор температуры нагреваемой воды;
4 — циркуляционный насос; 5 — разводящий трубопровод; 6 — водоразборный стояк; 
7 — циркуляционный стояк; 8 — циркуляционный трубопровод; 9 — система отопления; 
10 — регулятор постоянства расхода; 11 — элеватор

При отсутствии баков-аккумуляторов вследствие неравномер­ности потребления горячей воды наблюдаются значительные ко­лебания расхода сетевой воды, что сказывается на параллельно присоединенной системе отопления. Поэтому для стабилизации расхода воды в системе отопления перед ней устанавливают регу­лятор постоянства расхода.

Независимое присоединение с включением водонагревателя горя­чего водоснабжения по смешанной схеме. Греющий теп­лоноситель (сетевая вода) разветвляется на два параллельных по­тока: один поступает в водонагреватель II ступени, другой — в сис­тему отопления. Из системы отопления сетевая вода поступает в водонагреватель I ступени. Нагреваемая водопроводная вода вна­чале поступает в I ступень, где она нагревается теплоносителем, поступившим из системы отопления и из водонагревателя II сту­пени, а затем во II ступень до нагрева до требуемой температуры.

Включение водонагревателя горячего водоснабжения по смешанной схеме

1 — грязевик; 2 — регулятор температуры; 3 — водонагреватель II ступени; 
4 — регулятор расхода; 5 — разводящий трубопровод системы горячего водоснабжения; 
6— циркуляционный трубопровод; 7 — циркуляционные насосы; 8 — система отоп¬ления; 
9 — элеватор; 10 — водонагреватель I ступени

Поскольку один водонагреватель присоединен параллельно с системой отопления (II ступень), а другой последовательно, то такая схема называется смешанной. Смешанная схема применяется если р

м =>0,2—1, если отпуск теплоты производится по отопительному графику или если системы отопления оборудованы элевато­рами с регулируемым соплом. Смешанную схему также применя­ют при присоединении общественных зданий с вентиляционной нагрузкой, составляющей более 15% расхода теплоты на отопле­ние. Здесь, как и в параллельной схеме, наблюдаются колебания в расходе сетевой воды в связи с неравномерностью потребления горячей воды. Поэтому для стабилизации расхода воды в системе отопления (при отсутствии на ней регуляторов отпуска теплоты) устанавливают регуляторы расхода.

Независимое присоединение с включением водонагревателей горя­чего водоснабжения по последовательной схеме.

Греющий теплоноситель (сетевая вода) проходит последовательно водонагреватель горячего водоснабжения II ступени, затем через систему отопления и далее водонагре ватель горячего водоснабжения I сту­пени. Нагреваемая водопроводная вода сначала поступает в I ступень, где она нагревается теплоносителем, поступающим по системе отоп­ления, а затем во II ступень для догрева до требуемой температуры. Таким образом, оба водонагревателя горячего водоснабжения и сис­тема отопления соединены последовательно.

Последовательная схема применяется при значении р_м = 0,2 — 1 и отпуске теплоты по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения (повышенный график). Отличительной особен­ностью последовательной схемы является постоянный расход се­тевой воды в тепловом пункте, что дает возможность поддерживать стабильный гидравлический режим в тепловой сети. Заданный постоянный расход поддерживается регулятором расхода, который меняет расход сетевой воды на перемычке в зависимости от рас­хода на период горячего водоснабжения.

Включение водонагревателя горячего водоснабжение по последовательной схеме

1 — грязевик;,6 — регулятор температуры; 3 — водонагреватель II ступени; 4 — регулятор расхода;

5 — разводящий трубопровод системы горячего водоснабжения; 6 — циркуляционный трубопровод; 
7 — система отопления; 8 — циркуляционные насосы; 9— элеватор; 10 — перемычки для летнего периода; 
11 — водонагреватель I ступени

3. Проектирование системы горячего водоснабжения

3.1. Выбор системы горячего водоснабжения.

Для квартала жилой застройки предусмотрена централизованная закрытая система горячего водоснабжения с подогревом воды из холод­ного водопровода в скоростных водонагревателях, располагаемых в ЦТП, перегретой водой из тепловых сетей ([7], п. 4.2, п. 4.5).

Система горячего водоснабжения запроектирована с принудительной циркуляцией горячей воды ([1], п. 5.5, п. 5.6) и с секционными узлами ([1], п. 5.7).

Трубопроводы приняты из пластиковых материалов — полипропилен РN-6 -покрытыми теплоизоляцией ([2], п. 9.16, [7], п. 7.4, 8.1).

3.2. Проектирование внутриквартального горячего водоснабжения.

Внутриквартальный горячий водопровод запроектирован состоящей из магистральных подающих и циркуляционных трубопроводов для подачи веды (от ЦТП) к секционным узлам внутри зданий, водонагревателей и циркуляционно-повысительных насосов, расположенных в ЦТП, участка теплотрассы от городской теплосети к ЦТП.

Подающий и обратный трубопроводы проложены в непроходных каналах с уклоном в сторону спускных устройств, расположенных в нижних точках трассы ([7], п. 6.2, 6.6, 7.18). Трассировка сети выполнена по кратчайшему расстоянию вне проезжей части дорог с тупиковыми ответвлениями к отдельным зданиям ([3], п. 4.8).

Запорная арматура установлена в тепловых камерах ([7], п. 7.17):

— на ответвлениях к отдельным зданиям;

— на разветвлении магистральных трубопроводов;

— на подключении ЦТП к городской тепловой сети (см. рис. Пр.3)

4. Проектирование и расчет внутриквартальной сети хозяйственно-бытовой канализации

Выпуски внутренней хозяйственно-бытовой канализации объединены коллекторами внутриквартальной сети, проложенными вне проезжей части дорог по кратчайшему расстоянию к коллектору городской канализации по уклону местности (Рис. Пр.1).

Расчет канализационного коллектора 1- КК92 представлен в таблице 2, а его схема на рис. Пр. 4.

Проектирование коллектора выполнено при следующих условиях:

— заглубление в начальном колодце № 1 принято – 0,85 м;

— минимальный диаметр трубопроводов принят 150 мм;

— минимальный уклон для участков d_У = 150 мм составляет 0,008, для участков d_У = 200 мм – 0,007;

— уклоны участков назначаются так, чтобы скорость движения сточной жидкости была не менее 0,7 м/с, а наполнение – не более 0,6;

— в рассматриваемом примере диаметр трубопроводов принят 150 мм;

— перепад в колодце № 11 обусловлен примыканием внутриквартального коллектора к городской канализации в колодце № 92.

Определение отметки лотка городского канализационного коллектора в колодце № 92:

Отметка лотка в колодце КК-95

= 240,45–4,2 = 236,25 м,

где = 4,2 м – глубина заложения городского канализационного коллектора в в колодце КК95 (по. заданию).

Отметка лотка городского коллектора в колодце КК92 на расстоянии 225 м от колодца КК95.

= 236,25 + 0,004 × 225 = 237,15 м

Определение отметок на участке 11– КК92 внутриквартального канализационного коллектора:

Отметка шелыги городского коллектора в колодце № 92 равна

=237,15+0,5=237, 65 м

где — диаметр городского канализационного коллектора, м (по заданию)

Поскольку канализационный коллектор внутриквартальной сети подключен к городской сети по отметкам шелыг, то отметки шелыги внутриквартальной сети в колодце № 92 равна 237.65 м.

Отметка лотка коллектора внутриквартальной сети канализации в колодце № 92:

= 237,65 – 0,15 =237,50 м,

где – диаметр внутриквартального коллектора, м (табл. 2).

Отметка лотка в начале участка 11 – КК92:

= 237,50 + 0,06 = 237,56 м,

где – падение на длине участка 11 – 92 (табл. 2).

Отметка шелыги в начале участка 11 – 92:

= 237,65 + 0,06 = 237,71 м,

.

где – падение на длине участка 11 – 92 (табл. 2)

Таблица 2.

Гидравлический расчёт канализационного коллектора. Р^общ=0,0193 α=0,3 л/с, q^ст=1,6 л/с

Обознач. участка	Длина участка, l м	Количеств приборов, N	NРобщ		Расход qобщ,л/с	Расход qст,л/с	Діаметр d ,мм	Уклон i	Скорость v, ,м/с	Наполнение h/d
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1-2	21,5	108	2,08	1,46	2,19	3,79	150	0,012	0,71	0,36
2-3	17,0	216	4,17	2,26	3,39	4,99	150	0,012	0,76	0,41
3-4	21,5	324	6,25	2,97	4,46	6,06	150	0,012	0,79	0,46
4-5	26,0	432	8,34	3,62	5,43	7,03	150	0,012	0,82	0,47
5-6	26,0	432	8,34	3,62	5,43	7,03	150	0,012	0,82	0,47
6-7	26,0	432	8,34	3,62	5,43	7,03	150	0,012	0,82	0,47
7-8	21,5	540	10,42	4,24	6,36	7,96	150	0,012	0,84	0,54
8-9	17,0	648	12,51	4,85	7,28	8,88	150	0,012	0,86	0,57
9-10	21,5	756	14,59	5,43	8,15	8,88	150	0,012	0,86	0,57
10-11	23,0	864	16,68	6,01	9,02	9,02	150	0,012	0,87	0,58
11-92	5,0	864	16,68	6,01	9,02	9,02	150	0,012	0,87	0,58
Дополнения к таблице 2 точках пересечений (2*, 4*, 8*)
2-2*	8,5	108	4,17	2,26	3,39	4,99	150	0,012	0,76	0,41
4-4*	23,0	432	8,34	3,62	5,43	7,03	150	0,012	0,82	0,47
8-8*	8,5	648	12,51	4,85	7,28	8,88	150	0,012	0,86	0,57

Централизованные системы горячего водоснабжения — Мегаобучалка

 

Отличительной чертой централизованного горячего водоснабжения является непрерывное поступление горячей воды к водоразборным приборам. В современных системах теплоснабжения набольшее распространение получило приготовление горячей воды в местных или центральных тепловых пунктах, из которых вода поступает в системы горячего водоснабжения.

 

 

Рис. 3.1. Тупиковая схема горячего водоснабжения с верхней разводкой и баком-аккумулятором: 1 – водопроводная вода; 2 – секционный водонагреватель; 3 – верхний бак-аккумулятор с поплавковым краном; 4 – к водоразборным приборам; РТ – регулятор температуры;
t₁, t₂, t_х – соответственно температура воды в подающем и обратном трубопроводах и холодной водопроводной

 

Горячее водоснабжение от МТП организуется главным образом при районном или квартальном теплоснабжении.

На предприятиях с постоянным и большим водоразбором, а также в небольших малоэтажных жилых домах с периодическим водоразбором распространены простые и дешевые тупиковые схемы с верхней разводкой и аккумулятором (рис. 3.1). Горячая вода в таких системах подготавливается заранее до начала водоразборов. Большой запас воды в аккумуляторе позволяет сохранять высокую температуру даже при продолжительных перерывах потребления воды.

В больших жилых зданиях с неравномерным потреблением горячей воды и без аккумулирования тупиковая разводка недопустима, так как продолжительное прекращение водоразбора может привести к недопустимому остыванию воды и необходимости ее слива. Остывание воды в разводящих трубопроводах предупреждается непрерывной или кратковременной естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя в местной системе.

Естественная циркуляция наиболее эффективна в системах с верхней разводкой, так как с устройством замкнутого контура (рис. 3.2) непрерывно действующая циркуляция возникает естественным путем. Естественное движение воды происходит за счет разной плотности горячей и остывшей воды. Обычно разность плотностей воды в системе бывает небольшой, поэтому необходимое циркуляционное давление обеспечивается тщательной тепловой изоляцией стояка 1 и прокладкой разводящих трубопроводов 3, 4, 5 без тепловой изоляции. В результате разность температур воды в контуре (на выходе из подогревателя и на входе в него) достигает максимального значения.

В зданиях с большими чердачными помещениями вместо воздухосборников целесообразно устанавливать баки-аккумуляторы.

Ввиду сравнительно малой величины естественного циркуляционного давления пределы применения естественной циркуляции ограничены. В зданиях с длиной разводящих трубопроводов, превышающей допустимые пределы, применяется принудительная циркуляция с помощью насосов. Она допускается в системах с нижней разводкой трубопроводов (рис. 3.3).

Системы горячего водоснабжения с непрерывной циркуляцией работают с постоянным подогревом воды, что является необходимым условием применения полотенцесушителей. Поэтому в жилых домах горячее водоснабжение должно проектироваться с циркуляцией и полотенцесушителями. Полотенцесушители размещаются в ванных комнатах и душевых помещениях на трубопроводах, в которых обеспечивается постоянное протекание горячей воды. Часто полотенцесушители присоединяются к циркуляционным стоякам.

Необходимость применения циркуляции определяется из условия обеспечения минимально допустимой температуры воды в наиболее удаленной и высокорасположенной точке водоразбора. При этом в жилых домах до пяти этажей без полотенцесушителей циркуляция воды должна предусматриваться только в подающих трубопроводах. В зданиях большей и любой этажности, но с полотенцесушителями на трубопроводах горячего водоснабжения, циркуляция должна предусматриваться в подающих трубопроводах и разводящих стояках одновременно.

 

 

Рис. 3.3. Схема горячего водоснабжения с нижней разводкой и принудительной циркуляцией: 1 – полотенцесушитель; 2, 3 – подающая и циркуляционная линии; 4 – секционный водонагреватель; 5 – водопровод; 6 – циркуляционный насос; В – водомер

 

Системы горячего водоснабжения с нижней разводкой и аккумулированием могут иметь только нижнее расположение баков-аккумуляторов (рис. 3.4). Нижние баки находятся под статическим давлением воды самой высокой точки водоразбора. Запас теплоты в баках создается при уменьшении или прекращении водоразбора, когда производительность насоса и подогревателя превышает нагрузку горячего водоснабжения. В такие периоды поступление холодной воды из водопровода в замкнутую систему уменьшается или полностью прекращается, а непрерывная работа подогревателя используется на накопление тепловой энергии в системе.

При отсутствии водоразбора вся горячая вода из подогревателя поступает в систему (на циркуляцию) и в бак, вытесняя из него холодную воду сверху вниз. Вытесняемая из бака вода смешивается с остывшей циркуляционной водой и вновь через подогреватель нагнетается в бак и в систему. При частичном водоразборе убыль воды в системе пополняется из водопровода, а поступление горячей воды в бак уменьшается на величину установившегося водоразбора. Такой процесс постепенного заполнения аккумулятора горячей водой называется зарядкой. Когда разбор горячей воды становится равным производительности зарядочного насоса и подогревателя, зарядка аккумулятора прекращается, и ввиду падения давления в циркуляционном трубопроводе обратный клапан закрывается, прекращая циркуляцию воды. При максимальном водоразборе, превышающем производительность установки, давление в разводящих трубопроводах становится меньше давления в водопроводе. Тогда под давлением холодной водопроводной воды недостающее количество горячей воды будет вытесняться в систему из бака снизу вверх, аккумулятор при этом разряжается.

Резкие колебания нагрузки горячего водоснабжения вызывают непрерывные смены процессов зарядки и разрядки, поэтому схемы с нижним расположением аккумуляторов должны быть полностью автоматизированы.

Схемы горячего водоснабжения с непосредственным водоразбором из тепловых сетей отличаются от рассмотренных тем, что в тепловых пунктах вместо подогревателей устанавливаются групповые смесители (рис. 3.5 и 3.6). Смесители предназначены для понижения температуры сетевой воды из подающего трубопровода подмешиванием более холодной воды, поступающей из системы отопления. Необходимая температура горячего водоразбора регулируется изменением подачи воды из подающего трубопровода с помощью регулятора температуры. Для устранения перетоков воды из подающего трубопровода в обратный на обратном трубопроводе устанавливается обратный клапан.

Для нормальной работы систем горячего водоснабжения необходимо, чтобы давление после смесителей было достаточным для поступления воды к самым высоким и удаленным точкам водоразбора. В теплое время года при водоразборе из подающей линии это давление должно быть обеспечено в точках а (рис. 3.5) при открытом вентиле 5, при водоразборе из обратной линии – в точках б при закрытом вентиле 5. В схеме на рис. 3.5 необходимое давление в точках а и б подбирается из условия свободного заполнения горячей водой бака-аккумулятора.

В схеме на рис. 3.6 циркуляция в летний и зимний периоды создается различным образом. Летом при водоразборе из подающей линии вентиль а закрывается. Так как большая разность давлений между подающей и обратной линиями вызывает излишнюю циркуляцию воды, то для поглощения избыточного циркуляционного давления поток воды направляется через летнюю шайбу путем закрытия вентиля б. В зимний период водоразбор производится одновременно из обоих трубопроводов или только из обратного, для этого вентиль а должен быть открытым. Для циркуляции воды в системе горячего водоснабжения необходимо, чтобы давление в точке в было меньше давления в точке г, что достигается установкой зимней шайбы. Для уменьшения гидравлического сопротивления циркуляционного трубопровода летняя шайба отключается и вся циркуляционная вода протекает по линии с открытым вентилем б.

Горячее водоснабжение по схеме на рис. 3.5 применяется в домах с большим и периодическим водоразбором, а без циркуляции используется там же, где и схема, показанная на рис. 3.1.

Подогреватели горячего водоснабжения в закрытых системах теплоснабжения обходятся значительно дороже смесителей. Но при непосредственном большом водоразборе из тепловых сетей затраты на подготовку подпиточной воды на тепловой станции и перекачку теплоносителя в сетях иногда превышает экономию, получаемую от замены подогревателей в тепловых пунктах смесительными приборами. Использование комбинированной схемы, показанной на рис. 3.7, дает ощутимую экономию расхода сетевой воды за счет добавки в местную систему водопроводной воды, нагреваемой в подогревателе обратной водой из системы отопления. Когда температура сетевой воды в обратном трубопроводе повышается до 70 ^оС, водоразбор из подающего трубопровода может быть полностью прекращен. В этом случае горячее водоснабжение целиком обеспечивается водопроводной водой, нагреваемой в теплообменнике. Эта схема по капитальным затратам дороже схем с непосредственным водоразбором, но позволяет сократить объем водоподготовки на 35 – 40% и расход электроэнергии на циркуляцию сетевой воды – на 20%.

Существуют различные схемы подключения стояков горячего водоснабжения. «Классическая» схема с циркуляционным стояком на каждый подающий стояк (рис. 3.8, а) отличается наибольшей металлоемкостью. В схеме с парнозакольцованными стояками (рис. 3.8, б) водоразрные приборы и полотенцесушители присоединяются к подающим и циркуляционным стоякам. По такой схеме в часы максимального водоразбора обa стояка являются подающими, в остальное время один из стояков выполняет функции циркуляционного. Переключение стояка с режима подачи на режим циркуляции осуществляется автоматическим устройством в тепловом пункте. Схема не получила распространения из-за плохого прогрева полотенцесушителей и пониженной температуры водоразбора из циркуляционного стояка при циркуляционном режиме работы. Общим недостатком схем а и б является небольшая скорость циркуляции воды, способствующая ускоренной коррозии полотенцесушителей.

В жилых домах к циркуляционному стояку можно присоединять несколько подающих стояков (рис. 3.8, в, г), пропорционально их числу увеличивается скорость воды в циркуляционном стояке. Схемы по металлозатратам более экономичны и при загрузке циркуляционных стояков полотенцесушителями коррозия полотенцесушителей несколько уменьшается.

В зданиях высотой более 50 м системы горячего водоснабжения должны быть разделены на зоны, так как при сохранении традиционных для зданий средней этажности схем циркуляции возникают трудности регулирования одинакового давления в водоразборных приборах различных этажей. Высота зон определяется по нормам проектирования внутреннего водопровода. В наиболее часто встречающихся схемах (рис. 3.9, а) каждая зона обеспечивается горячей водой от своего комплекта оборудования в МТП или ЦТП. Подобные схемы надежны, но имеют высокую начальную стоимость и большие эксплуатационные затраты.

При подаче горячей воды по общему подающему трубопроводу (рис. 3.9, б) давление в верхней зоне регулируется регулятором давления на циркуляционном стояке или подкачивающим насосом на подающем стояке. В нижней зоне необходимое давление контролируется установкой регулятора давления на подающем стояке. Недостатком такой схемы является сложность наладки режимов циркуляции при большой разнице давлений воды в зонах.

Наиболее перспективна схема горячего водоснабжения с естественной циркуляцией в пределах каждой зоны и подогревом воды в небольших подогревателях, установленных на подающих стояках. В этом случае горячая вода должна подаваться из ЦТП по тупиковой схеме.

ГВС от ЦТП рассчитывается для обслуживания 2 – 20 зданий. Групповые подогреватели (в закрытых системах теплоснабжения) и смесительные устройства (в открытых системах теплоснабжения) в ЦТП присоединяются к теплосетям по таким же схемам, как и в МТП. Из ЦТП горячая вода по квартальным сетям подается в МТП каждого здания в квартале. В МТП системы горячего водоснабжения зданий подающими и циркуляционными стояками врезаются в соответствующие трубопроводы, проложенные от ЦТП обычно в подвалах домов.

 

 

Рис. 3.9. Схема горячего водоснабжения зданий повышенной этажности:
а – раздельная; б – совместная

 

Наиболее серьезные недостатки группового приготовления горячей воды в ЦТП связаны с непосредственным присоединением стояков местных систем горячего водоснабжения к квартальным трубопроводам от ЦТП. Непосредственное присоединение создает большое число перемычек между подающим и циркуляционным трубопроводами, которое затрудняет равномерное распределение горячей воды по стоякам в здании и между зданиями. Ввиду неравенства гидравлического сопротивления ближних и дальних перемычек расходы воды по мере удаления зданий от ЦТП по перемычкам уменьшаются и иногда значительно. Для восстановления расчетных расходов горячей воды в каждом здании требуется установка в МТП дополнительной регулирующей арматуры, например, регуляторов расхода, шайб. Это, в свою очередь, усложняет наладку системы и ее обслуживание.

Стремление увеличить число обслуживаемых зданий и радиус действия ЦТП приводит также к существенному снижению температуры горячей воды у наиболее удаленных потребителей. Низкая температура воды способствует росту ее потребления за счет слива остывшей воды и сокращения расхода холодной воды на подмешивание к горячей воде. Для предупреждения значительного охлаждения и слива воды из системы наиболее удаленных зданий рекомендуется предусматривать в них дополнительную автономную циркуляцию воды с помощью местных циркуляционных насосов, которая одновременно повышает гидравлическую устойчивость горячего водоснабжения.

Исходя из отмеченных явлений, выбор группового приготовления горячей воды в каждом конкретном случае необходимо подтверждать технико-экономическим расчетом.

Централизованное горячее водоснабжение в системах с паровым теплоносителем применяется в основном в рабочих поселках, сельских населенных пунктах, имеющих собственные паровые котельные или получающих теплоту от ближайших производственных комплексов. Приготовление горячей воды производится либо на месте потребления, либо непосредственно в котельных. Водопроводная вода нагревается в секционных или емкостных пароводяных подогревателях поверхностного типа.

 

 

2.3. Примеры расчета систем горячего водоснабжения

Пример 1. Рассчитать систему горячего водоснабжения пятиэтажного двухсекционного жилого дома. Сеть запроектирована на основании плана здания, приведенного в прил. 1, 2. Расчетная схема сети представлена на рис. 2.1 (аналогично схеме сети холодного водоснабжения).

В качестве теплоносителя используется перегретая вода из теплосети с параметрами t_н = 120 °С и t_к = 70 °С.

Данные по холодному водоснабжению принимаются из примера 1, при­веденного в п. 1.7.

Система горячего водоснабжения принята централизованной с приготовлением горячей воды в скоростном водонагревателе с переменной производительностью с использованием теплоносителя из теплосети.

Схема сети горячего водоснабжения принята тупиковая с нижней разводкой магистралей (как и сеть холодного водопровода).

Поскольку потребление горячей воды неравномерно, то сеть принята с циркуляцией в магистрали и стояках.

Определяются расчетные расходы горячей воды и тепла. Расходы горячей воды на участках сети определяются по формуле (2.1). Поскольку система обслуживает одинаковых потребителей, то величина P^h находится по формуле (2.3).

Здесь величина и приняты по прил. 3 [ 1 ].

Величина определяется по формуле (2.7)

Величина , принята по прил. 3 [ 1 ].

Максимальный часовой расход горячей воды определяется по формуле (2.5)

, м³/ч

Величина определена по табл.2 прил. 4 [ 1 ].

Средний часовой расход горячей воды определяется по формуле (2.8)

, м³/ч

Максимальный часовой расход тепла определяется по формуле (2.11)

кВт

Рис. 2.1. Расчетная схема сети горячего водоснабжения

Таблица 2.3

Пример расчета сети горячего водоснабжения в режиме водоразбора.

Расчет-ный участок	Длина уч-ка, м	Число прибо-ров, N	Вероят-ность действия приборов, Р t	N*P	α	Расход одного прибора, qt0 л/с	Расчет-ный расход, q t л/с	Диаметр, d мм	Cкорость, V м/с	Удельная потеря напора, мм/пм	Потеря напора на участке, мм	Примечания
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1-2	1,50	1	0,016	0,016	0,205	0,09	0,09	15	0,78	251	414
2-3	0,55	2	0,016	0,032	0,241	0,2	0,24	15	2,08	1999	1209
3-4	0,80	3	0,016	0,048	0,270	0,2	0,27	15	2,35	2530	2226
4-5	3,30	3	0,016	0,048	0,270	0,2	0,27	20	1,13	335	1216
5-6	2,80	6	0,016	0,096	0,338	0,2	0,34	20	1,42	532	1639
6-7	2,80	9	0,016	0,144	0,393	0,2	0,39	20	1,63	699	2153
7-8	2,80	12	0,016	0,192	0,441	0,2	0,44	20	1,84	890	2741
8-9	4,00	15	0,016	0,240	0,485	0,2	0,49	25	1,17	240	1152	12751
9-10	10,00	50	0,016	0,800	0,948	0,2	0,95	32	1,2	160	1920
10-вод	13,00	120	0,016	1,920	1,402	0,2	1,40	40	1,34	156	2434
вод-сч	7,00	162	0,013	2,106	1,479	0,3	2,22	40	2,1	392	3293
ввод	10,00	162	0,013	2,106	1,479	0,3	2,22	50	1,05	56	728	21125
11-12	3,30	6	0,016	0,096	0,338	0,2	0,34	20	0,91	145	526
12-13	2,80	12	0,016	0,192	0,441	0,2	0,44	20	1,19	250	770
13-14	2,80	18	0,016	0,288	0,524	0,2	0,52	20	1,44	360	1109
14-15	2,80	24	0,016	0,384	0,598	0,2	0,60	20	1,65	476	1466
15-9	4,00	30	0,016	0,480	0,665	0,2	0,67	20	1,84	593	2846	6718

Поверхность нагрева нагревательных трубок водонагревателя определяется по формуле (2.13). Расчетная разность температур определяется по формуле (2.14). Примем параметры теплоносителя t_н = 120 °С, t_к = 70 °С, параметры нагреваемой воды t^h =60 С и t^c =5 С.

Тогда

°С

м²

По прил. 8 [ 2 ] принимаем скоростной водонагреватель N 11 ВТИ – МосЭнерго с поверхностью нагрева одной секции 5.89 м. Потребное число секций определится по формуле (2.16)

cекции

Длина секции 2000 мм, наружный диаметр корпуса 219 мм, число трубок 64.

Расчет системы горячего водоснабжения в режиме водоразбора производится в табличной форме (табл. 2.3).

Потери напора на участках сети горячего водоснабжения определялись по формуле (2.19). Величина K_l принималась 0.2 — для распределительных трубопроводов и 0.1 — для водоразборных стояков без полотенцесушителей. (Принято присоединение полотенцесушителей к сети отопления.)

Общие потери напора на линии 1-ввод составляют 21125 мм или 21.1 м. Поскольку стояк Ст ТЗ-2 имеет вдвое большую гидравлическую нагрузку, чем стояк Ст ТЗ-1, то для него принят диаметр 25 мм и произведен расчет скоростей и потерь напора на этом стояке. Поскольку потери напора на участках 4 – 8 оказались больше, чем на участках 11 – 15, то стояк Ст ТЗ-1 принят за расчетный.

Требуемый напор на вводе в здание для работы системы горячего водоснабжения определяется по формуле (2.20)

Здесь потери напора в водонагревателе определены по формуле (2.17)

м

Расчет системы горячего водоснабжения в режиме циркуляции производится в табличной форме ( табл. 2.4 ). Расчетная схема сети представлена на рис. 2.1.

Таблица 2.4.

Расчет сети горячего водоснабжения в режиме циркуляции

Расчетные уч-ки	Длина уч-ка	Циркуля-ционный расход, л/с	Диаметр, мм	Скорость, м/с	Потери напора, мм		Примеча-ния
					на 1 пог. м.	на уч-ке
1	2	3	4	5	6	7	8
вод-4	13,00	0,28	40	0,27	6,24	97
4-3	10,00	0,19	32	0,24	4,30	222
3-2	4,00	0,10	25	0,24	10,00	48
2-1	11,20	0,10	20	0,42	45,98	51	418
1-2″	11,20	0,10	20	0,42	45,98	51
2″-3″	4,00	0,10	20	0,42	45,98	221
3″-4″	10,00	0,19	25	0,45	36,13	434
4″-ввод	13,00	0,28	32	0,35	13,88	217	922
					Итого: 1340

Циркуляционный расход на участках принимался по формуле (2.23), Диаметры циркуляционных труб в стояках принимались такими же, как и диаметры распределительных; в магистралях они принимались на размер меньше.

Общие потери напора на трение и местные сопротивления в сети составили 1340 мм. Здесь необходимо учесть потери напора в водонагревателе при пропуске циркуляционного расхода, которые определяются по формуле (2.17)

м = 7,9 мм = 8 мм

Таким образом, потери напора в расчетном циркуляционном кольце составят

мм

Определяется возможность естественной циркуляции. Естественный циркуляционный напор определяется для системы с нижней разводкой по формуле (2.25)

=

= 13.2 (986.92 — 985.73) + 2(985.73 — 983.24) = 20.69 мм

Потери напора в циркуляционном кольце (1348 мм) значительно превышают естественный циркуляционный напор (20.69 мм), поэтому проектируется насосная циркуляция.

Производительность циркуляционного насоса определяется по формуле (2.26)

л/с

Требуемый напор насоса определяется по формуле (2.27)

м

По прил. XIII [ 3 ] принимаем насос К50-32-125 (К8/18б) с номинальной производительностью 2.5 л/с и напором 11,4 м. Эти величины превышают расчетные, поэтому можно заменить двигатель с числом оборотов 2860 об/мин на 1480 об/мин. Из формулы (7.1) [ 3 ] определим, что

л/с; м.

При этом мощность на валу насоса станет

кВт

Здесь величины Q₁, H₁, N₁ соответствуют числу оборотов n₁=1480 об/мин