Системы горячего водоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий. Коэффициент часовой неравномерности потребления гвс
Содержание раздела
Системы горячего водоснабжения – это комплекс технических и технологических устройств, предназначенных для приготовления, транспорта и распределения горячей воды питьевого качества от источника до водоразборного прибора потребителя. Состав оборудования систем горячего водоснабжения зависит от степени централизации систем. Системы горячего водоснабжения в зависимости от степени централизации приготовления горячей воды подразделяются на централизованные, групповые, местные и индивидуальные. Наибольшая централизация достигается в системах горячего водоснабжения с непосредственным водоразбором горячей воды из систем теплоснабжения (открытых системах теплоснабжения). В этом случае горячая вода и теплоноситель систем теплоснабжения имеют идентичные свойства. При этом теплоноситель должен полностью соответствовать требованиям . Горячая вода приготавливается в технологических устройствах для подготовки воды, использующейся в качестве теплоносителя в системах теплоснабжения. Эти установки, как правило, устанавливаются на источнике выработки теплоты. Системы водоподготовки в котельных и на ТЭЦ подобно рассмотрены в . Отличительной особенностью открытых систем теплоснабжения является наличие в системе аккумулятора горячей воды, предназначенного для выравнивания отпуска теплоты в систему, неравномерность которой объясняется особенность суточной неравномерности потребления воды.
В закрытых системах теплоснабжения приготовление горячей воды для каждой группы потребителей осуществляется на центральных тепловых пунктах (ЦТП), где объединяются: поток теплоты от источника системы теплоснабжения и вода питьевого качества, поступающая из систем хозяйственно-питьевого водоснабжения. В жилых зданиях с индивидуальным источником теплоты (местные системы), горячая вода приготовляется в местных установках горячего водоснабжения. Индивидуальные системы горячего водоснабжения формируются на базе технических устройств, позволяющих подготовить горячую воду необходимой кондиции непосредственно у потребителя. Но и в этом случае для приготовления горячей воды необходимы теплота и вода питьевого качества.
Рис.2.4.1, 2.4.2
Горячее водоснабжение имеет весьма неравномерный характер потребления воды (а следовательно, и теплоты) как в течение суток, так и в течение недели, причем для каждого типа потребителя суточное и недельное потребление будет иметь некоторые особенности. Так, например, потребление горячей воды для жилых зданий имеет два суточных максимума (см. рис. 2.4.1), а потребление воды в школах – только один (см. рис. 2.4.2). Наибольшая нагрузка горячего водоснабжения в жилых районах имеет место, как правило, в субботу, а в промышленных – в четверг. При этом чем больше индивидуальных разнородных потребителей присоединены к системе теплоснабжения, тем меньше неравномерность ее нагрузки.
Рис. 2.4.1. Суточный график горячего водоснабжения жилого района:
а – сутки среднего водопотребления; б – сутки максимального водопотребления
Таким образом, методы проектирования систем горячего водоснабжения различаются в зависимости от степени их централизации. Объектами проектирования могут выступать как системы в целом, так и отдельные ее элементы.
Для проектных задач, связанных с определением мощности вновь строящихся источников теплоты для централизованных систем и выбором оборудования для них, определение расчетных количеств теплоты выполняется по ее средненедельному, среднесуточному и среднечасовому расходам.
Рис. 2.4.2. Характеристики суточной и недельной неравномерности потребления горячей воды в школах
Средненедельный расход теплоты (средненедельная тепловая нагрузка), кВт, бытового горячего водоснабжения отдельных жилых, общественных зданий и промышленных зданий или группы однотипных зданий в отопительный период определяется по
| Q г.з ср.с =1,2M(a+b)(t г -t х.з)c p ср /n c , | (2.84) |
где M – расчетное количество потребителей; a – норма расхода воды на горячее водоснабжение при температуре t г = 55 0 С на одного человека в сутки, кг/(сут×чел), проживающего в здании с горячим водоснабжением. Она принимается в зависимости от степени комфортности зданий в соответствии с ; b – расход горячей воды с температурой t г = 55 0 С, кг (л) для общественных зданий, отнесенный к одному жителю района; при отсутствии более точных данных рекомендуется принимать b = 25 кг в сутки на одного человека, кг/(сут×чел); c p ср =4,19 кДж/(кг×К) – удельная теплоемкость воды при ее средней температуре t ср = (t г -t х.з)/2;t х.з – температура холодной воды в отопительный период (при отсутствии данных принимается равной 5 0 С); n c – расчетная длительность подачи теплоты на горячее водоснабжение, с/сут; при круглосуточной подаче n c =24×3600=86400 с; коэффициент 1,2 учитывает выстывание горячей воды в абонентских системах горячего водоснабжения.
Средненедельный расход теплоты в межотопительный период определяется по формуле, аналогичной (2.84) с той лишь разницей, что вместо температуры холодной воды в зимний период учитывается температура холодной воды в летний период t х.л (см. формулу (2.85)) При отсутствии данных t х.л принимается равной +15 0 С.
Нормы расхода воды (a и b) на горячее водоснабжение для различных типов потребителей приведены в табл.2.14.
Температура горячей воды в местах водоразбора должна поддерживаться в следующих пределах:
- в открытых системах теплоснабжения и в системах местного горячего водоснабжения не ниже 55 и не выше 80 0 С;
- в закрытых системах теплоснабжения не ниже 50 и не выше 75 0 С.
Таблица 2.14.
Нормы расхода горячей воды
| Потребитель | Единица измерения | Расход | ||
| средненедельный a г.в ср1 , л/сут | в сутки наибольшего водопотребления a г.в ср2 , л/сут | максимально часовой, a г.в max , кг/ч | ||
| Жилые дома квартирного типа, оборудованные:
умывальниками, мойками и душами сидячими ваннами и душами ваннами длиной от 1,5 до 1,7 м. и душами |
1 житель | 85 | 100 | 7,9 |
| Жилые дома квартирного типа при высоте зданий более 12 этажей и повышенном благоустройстве | 1 житель | 115 | 130 | 10,9 |
| Общежития:
с общими душевыми с душевыми во всех комнатах с общими кухнями и блоками душевых на этажах |
1 житель | 50 | 60 | 6,3 |
| Гостиницы, пансионаты и мотели с общими ваннами и душами | 1 житель | 70 | 70 | 8,2 |
| Гостиницы, пансионаты с душами во всех номерах | 1 житель | 140 | 140 | 12 |
| Гостиницы с ваннами в отдельных номерах:
в 25% от общего числа номеров то же в 75 % во всех номерах |
1 житель | 100
150 180 |
100
150 180 |
10,4 |
| Больницы:
с общими ванными и душами с санитарными узлами, приближенными к палатам инфекционные |
1 койка | 75 | 75 | 5,4 |
| Санатории и дома отдыха:
с ваннами при всех жилых комнатах с душевыми при всех жилых комнатах |
1 койка | 120 | 120 | 4,9 |
| Поликлиники и амбулатории | 1 больной в смену | 5,2 | 6 | 1,2 |
| Прачечные:
механизированные немеханизированные |
1 кг сухого белья | 25 15 | 25 15 | 25 15 |
| Административные здания | 1 работающий | 5 | 7 | 2 |
| Учебные заведения (в том числе высшие и специальные с душевыми при гимнастических залах и буфетами) | 6 | 8 | 1,2 | |
| Профессионально-технические училища | 1 учащийся и 1 преподаватель | 8 | 9 | 1,4 |
| Предприятия общественного питания:
для приготовления пищи, реализуемой в обеденном зале; то же продаваемой на дом. |
1 блюдо | 12,7 | 12,7 | 12,7 |
| Магазины:
продовольственные; промтоварные. |
1 работающий в смену | 65 5 | 65 7 | 9,6 2 |
| Стадионы и спортзалы:
для зрителей для физкультурников для спортсменов |
1 место 1 физкульт. 1 спортсмен | 1 30 | 1 30 60 | 0,1 2,5 5 |
| Бани:
для мытья в мыльной с споласкиванием в душе; то же с приемом оздоровительных процедур; душевая кабина; ванная кабина. |
посещение | - - - - | 120
240 360 |
120 |
| Душевые в бытовых помещениях промышленных предприятий | 1 душевая сетка в смену | - | 270 | 270 |
Нормы расхода горячей воды, приведенные в табл. 2.15, относятся к температуре t г =55 0 С. При использовании для бытового горячего водоснабжения воды с другой температурой t гi норма ее расхода определяется из условия подачи абонентам нормированного количества воды по формуле
где K сут max – коэффициент суточной неравномерности расхода теплоты, учитывающий неравномерность расхода горячей воды и теплоты на ее приготовление по дням недели. При отсутствии опытных данных рекомендуется принимать для жилых и общественных зданий K сут max =1,2, для промышленных зданий и предприятий K сут max =1.
Расчетный (максимально-часовой) расход теплоты на бытовое горячее водоснабжение, кВт, равен среднечасовому расходу теплоты за сутки наибольшего водопотребления, умноженному на коэффициент часовой неравномерности, учитывающий неравномерность потребления горячей воды и теплоты на ее приготовление по часам суток:
|
где K ч max – коэффициент часовой неравномерности расхода теплоты за сутки наибольшего водопотребления. При ориентировочных расчетах можно принимать для городов и населенных пунктов K ч max =1,7÷2,0, для промышленных зданий и предприятий K ч max =2,5÷3,0.
Соотношения для определения расходов теплоты средних за неделю, сутки наибольшего водопотребления и максимально часовые расходы используются для оценки мощности источника системы теплоснабжения, выбора аккумулятора горячей воды в системе централизованного теплоснабжения, определения надбавки температуры теплоносителя к температурному графику отпуска теплоты от источника системы теплоснабжения, выбора производительности насосов для циркуляции воды по системе теплоснабжения.
Для проектных задач, связанных с определением тепловой мощности вновь строящихся центральных (ЦТП), обслуживающих группу зданий и индивидуальных (ИТП) тепловых пунктов, обслуживающих одно здание; расчетов гидравлических режимов во внутридомовых системах горячего водоснабжения и выбором оборудования для них, используется максимальной (расчетный) расход воды (теплоносителя) через каждый участок системы горячего водоснабжения.
В основе расчета максимального (расчетного) расхода воды лежит вероятностный метод определения одновременности действия водоразборных приборов, составляющих систему горячего водоснабжения. При этом предполагается, что события, характеризующие одновременность действия приборов, есть ординарные события и, следовательно, подчиняющиеся закону распределения Пуассона. С учетом этого замечания алгоритм расчета расходов воды через каждый участок внутридомовых водопроводов состоит в следующем :
1. Вся система горячего водоснабжения разбивается на участки, характеризующиеся присоединенными к нему помещениями, в которых установлены водоразборные приборы.
2. Для каждого из этих помещений определяется количество типов установленных в нем водоразборных приборов (A пом) и общее количество водоразборных приборов всех типов (N пом). Из них выделяется те водоразборные приборы, которые присоединены к системе горячего водоснабжения (N г.в.i пом).
3. Для каждого ш-го типа водоразборных приборов из табл. 2.15 находят расчетные секундные расходы горячей воды (g o.i =g г.в.i p) единичным прибором, кг/c.
Таблица 2.15.
Расходы горячей воды через водоразборные приборы
| Наименование водоразборного прибора | Секундный расход горячей воды, g г.в.i кг/c | Часовой расход горячей воды, g х.в.i ч, кг/ч | Свободный напор у водоразборного прибора, H в.п.i , м |
| Умывальник со смесителем | 0,09 | 40 | 2 |
| Раковина (мойка) с водоразборным краном и смесителем | 0,09 | 60 | 2 |
| Мойка (для предприятий общественного питания) со смесителем | 0,2 | 280 | 2 |
| Ванна со смесителем (общим для ванны, умывальника и душа) | 0,18 | 200 | 3 |
| Душевая кабина с мелким душевым поддоном и смесителем | 0,09 | 60 | 3 |
| Душ в групповой установке со смесителем | 0,14 | 230 | 3 |
| Биде со смесителем | 0,05 | 54 | 5 |
4. Определяется количество человек (M г.в.i пом), использующих водоразборные приборы, установленные в данных помещениях (жильцов в квартире, работников в цехе, детей в детском саду и т.д.).
5. Для приборов каждого типа, используемых одними и теми же потребителями (например, умывальник, используемый всеми жильцами квартиры) вычисляются вероятности действия каждого из них в час максимального водопотребления:
| P г.в.i =a г.в max *M пом /(g г.в.i р *N г.в.i пом *3600), | (2.89) |
где i – обозначение (индекс) типа рассматриваемого водоразборного прибора; a г.в max – нормы расхода горячей воды одним человеком, находящимся в рассматриваемом помещении, за час максимального водопотребления, кг/(ч×потребитель).
Величина a г.в max , определенная на основе статистической обработки наблюдений за характером водопотребления в жилых, общественных промышленных и других зданиях, приведена в табл. 2.14.
6. Все разнотипные водоразборные приборы, установленные в любом рассматриваемом помещении, где известно общее количество типов этих приборов, равное A пом, условно заменяются равным количеством однотипных эквивалентных приборов, для которых вычисляются расходы горячей воды через каждый из них:
Если через рассматриваемый участок системы горячего водоснабжения вода подается в водоразборные приборы, установленные в j помещениях одинакового типа (например, несколько квартир разных этажей), то для участка используются суммарные значения вероятности действия приборов в системе горячего водоснабжения (P г.в.уч э.п), рассчитанной по (2.91), с той лишь разницей, что вместо M пом принимается ΣM пом, а вместо N пом принимается ΣN пом. Если же через участок проходит горячая вода, поступающая в j-е помещения различающихся типов (например, через один участок системы горячего водоснабжения проходит горячая вода, поступающая в квартиры и магазин), то для каждого из типов помещений рассчитываются свои значения вероятности действия эквивалентных водоразборных приборов (P г.в.маг э.п и P г.в.кв э.п), причем для их расчета используется (2.91), а затем находятся усредненное значение вероятности для участка:
9. По рассчитанным величинам произведений из рис. 2.4.3 и 2.4.4 выбираются значения коэффициентов α г.в и затем определяются максимальный (расчетный) расход горячей воды через рассматриваемый участок внутренней системы горячего водоснабжения, который также называют максимальным секундным расходом (кг/c):
| g г.в.уч p =5g г.в э.п α г.в, | (2.94) |
Алгоритм повторяется для следующего участка системы горячего водоснабжения. Обычно определение расчетных расходов воды начинают с участков от наиболее удаленных потребителей и постепенно приближаются к месту ввода, т.е. к местному или групповому тепловому пункту. Таким образом осуществляется свертка информации о расчетном расходе воды в системе горячего водоснабжения, и последний расчет секундного расхода будет осуществлен для выходного патрубка системы горячего водоснабжения на ЦТП или ИТП. Эта величина обозначается как G г.в p (кг/c).
Рис.2.4.3. Значения коэффициента α г.в при P г.в >0,1 и N г.в <200 шт. Рис.2.4.4. Значения коэффициента α г.в при P г.в и любом N г.в (а), а также при P г.в >0,1 и N г.в >200 шт.На рис. 2.4.5 представлены наиболее распространенные схемы присоединения горячего водоснабжения в рамках ЦТП или ИПТ к системам теплоснабжения.
Одновременно с секундным расходом G г.в p воды определяют средний часовой расход воды в системе горячего водоснабжения, кг/ч:
Количество теплоты, (кДж/ч), необходимое на подогрев всех этих расходов воды определяется как разница ее энтальпий до и после подогрева, т.е.:
| Q г.в макс.ч =Q г.в p =G г.в макс.ч (h г.в -h х.в)=G г.в макс.ч (c г.в t г.в -c х.в t х.в), | (2.97) |
где c г.в и c х.в – удельная теплоемкость горячей и холодной воды соответственно, кДж/(кг× 0 С); t г.в и t х.в – температура горячей и холодной воды 0 С; h г.в и h х.в – энтальпии воды после и до подогрева, кДж/кг.
Файл:C:\Users\Samsung\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip image002.jpg
|
|||||||||||||||||||||||||||||
Файл:C:\Users\Samsung\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip image004.jpg
|
|||||||||||||||||||||||||||||
| в. Схема присоединения горячего водоснабжения с непосредственным водоразбором теплоносителя | |||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Водоподогреватели системы горячего водоснабжения. Для подогрева воды в закрытых системах горячего водоснабжения применяются водоподогреватели, где в качестве греющей среды используется теплоноситель из тепловой сети, а нагревается вода питьевого качества из системы холодного водоснабжения. Могут использоваться два типа водоподогревателей: горизонтальные кожухотрубные или пластинчатые. Пластинчатые теплообменники находят все более широкое применение в системах горячего водоснабжения, в то время как использование кожухотрубных теплообменников не запрещается в . В качестве кожухотрубных секционных водоподогревателей в рекомендовано применять водо-водяные подогреватели по ГОСТ 27590 , состоящие из секций кожухотрубного типа с блоком опорных перегородок для теплоносителя давлением 1,6 МПа и температурой до 150 0 С (рис. 2.4.6), причем теплоноситель движется в межтрубном пространстве, а нагреваемая вода в трубках.
В качестве пластинчатых применялись водоподогреватели по ГОСТ 15518, однако они не предназначались специально для работы в системах теплоснабжения. Они громоздки и менее эффективны по сравнению с конструкциями таких фирм, как Альфа-Лаваль, СВЕП (см. рис. 2.4.7) и др.
Рис. 2.4.7. Общий вид пластинчатого водоподогревателяДля выбора типоразмера водоподогревателя необходимо оценить его поверхность нагрева. Ее расчет выполняется при температуре теплоносителя в подающем трубопроводе тепловой сети, соответствующей точке излома графика температур теплоносителя (см. пункт 2.6), или при минимальной температуре теплоносителя, если излом графика температур отсутствует:
где Δt б и Δt м – соответственно большая и меньшая разности температур между греющей и нагреваемой средой на входе или на выходе из водоподогревателя.
В частном случае, при одноступенчатой схеме подогрева горячей воды
где τ 01 изл – температура теплоносителя в подающем трубопроводе тепловой сети в точке излома графика температуры теплоносителя, 0 С; τ г р – то же после водоподогревателя горячего водоснабжения, подключенного к тепловой сети по одноступенчатой схеме, 0 С; t х – температура воды, поступающей из системы хозяйственно-питьевого водоснабжения в отопительный период, 0 С; t г – температура воды, поступающей в систему горячего водоснабжения потребителей на выходе из водоподогревателя при одноступенчатой схеме включения, 0 С.
Если в системе горячего водоснабжения установлен бак-аккумулятор горячей воды, то Q г.в р =Q г.в ср. Если тепловые потери по трубопроводам горячего водоснабжения существенны, то Q г.в р =Q г.в р *(1+k mn , где k mn – относительные потери теплоты трубопроводами горячего водоснабжения.
После определения величины поверхности водоподогревателя выполняется выбор его типоразмера по таблицам их технических характеристик (см. табл. 2.16.)
Таблица 2.16.
Технические характеристики водоподогревателей по ГОСТ 27590
| Поверхность нагрева одной секции, []м 2 , при длине, м | Тепловая произодительность одной секции, кВт, длиной, м | Наружный диаметр корпуса секции, []мм | Число трубок в секции, [], шт | Площадь сечения межтрубного пространства, м 2 | Площадь сечения трубок, м 2 | ||||
| Гладких труб | Профилированных труб | ||||||||
| 2 | 4 | 2 | 4 | 2 | 4 | ||||
| 0,37 | 0,75 | 8 | 18 | 10 | 23 | 57 | 4 | 0,00116 | 0,00062 |
| 0,65 | 1,32 | 12 | 25 | 15 | 35 | 76 | 7 | 0,00233 | 0,00108 |
| 0,93 | 1,88 | 18 | 40 | 20 | 50 | 89 | 10 | 0,00327 | 0,00154 |
| 1,79 | 3,58 | 40 | 85 | 50 | 110 | 114 | 19 | 0,005 | 0,00293 |
| 3,49 | 6,98 | 70 | 145 | 90 | 195 | 168 | 37 | 0,0122 | 0,00570 |
| 5,75 | 11,51 | 114 | 235 | 150 | 315 | 219 | 61 | 0,02139 | 0,00939 |
| 10,28 | 20,56 | 235 | 475 | 315 | 635 | 273 | 109 | 0,03077 | 0,01679 |
После выбора теплообменника осуществляется его поверочный тепловой и гидравлический расчеты. Выбор размера теплообменника может быть другим, если не выполняются условия по одному из ограничений теплового или гидравлического расчета (например, потери давления в теплообменнике превышают допустимые значения).
В табл. 2.17 приведены технические характеристики пластинчатых теплообменников.
Таблица 2.17.
Технические характеристики пластинчатых теплообменников
фирмы «Альфа-Лаваль» для теплоснабжения
| Показатель | Единицы измерения | Неразборные паянные | Разборные с резиновыми прокладками | |||||
| СВ-51 | СВ-76 | СВ-300 | М3-XFG | M6-MFG | M10-BFG | M15-BFG8 | ||
| Поверхность нагрева пластины | м 2 | 0,05 | 0,1 | 0,3 | 0,032 | 0,14 | 0,24 | 0,62 |
| Габариты пластины | мм | 50×520 | 92×617 | 365×990 | 140×400 | 247×747 | 460×981 | 650×1885 |
| Минимальная толщина пластины | мм | 0,4 | 0,4 | 0,4 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| Масса пластины | кг | 0,17 | 0,44 | 1,26 | 0,24 | 0,8 | 1,35 | 2,95 |
| Объем воды в канале | л | 0,047 | 0,125 | 0,65 | 0,09 | 0,43 | 1,0 | 1,55 |
| Максимальное число пластин в установке | шт | 60 | 150 | 200 | 95 | 250 | 275 | 700 |
| Рабочее давление | МПа | 3,0 | 3,0 | 2,5 | 1,6 | 1,6 | 1,6 | 1,6 |
| Максимальная температура | 0 С | 225 | 225 | 225 | 130 | 160 | 150 | 150 |
| Габариты установки | мм | |||||||
| ширина | 103 | 192 | 466 | 180 | 320 | 470 | 650 | |
| высота | 520 | 617 | 1263 | 480 | 920 | 981 | 1885 | |
| длина | 286 | 497 | 739 | 500 | 1430 | 2310 | 3270 | |
| Диаметр патрубков | мм | 24 | 50 | 65/100 | 43 | 60 | 100 | 140 |
| Стандартное число пластин | шт | 10,20,30, 40,50,60, 80 | 20,30,40, 50,60, 70, 80,90, 100, 110,120130, 140,150 | |||||
| Масса установки, при числе пластин
минимальном |
кг | 5,2 | 15,8 | - | 38 | 146 | 307 | 1089 |
| максимальном | 15,4 | 73,0 | 309 | 59 | 330 | 645 | 3090 | |
| Максимальный расход жидкости | м 3 /ч | 8,1 | 39 | 60/140 | 10 | 54 | 180 | 288 |
| Потери давления при максимальном расходе | кПа | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 |
| Коэффициент теплопередачи | Вт/ (м 2 × 0 C) | 7700 | 7890 | 7545 | 6615 | 5950 | 5935 | 6810 |
| Тепловая мощность при стандартных условиях | кВт | 515 | 2480 | 8940 | 290 | 3360 | 11480 | 18360 |
Балансировочные вентили. Для настройки простых систем горячего водоснабжения используются балансировочные вентили, функции которых состоят в том, чтобы поддерживать давление на входе в систему в установленных проектных пределах и, в случае необходимости, уменьшать или увеличивать его. Балансировочные вентили, как показано на рис. 2.4.8, снабжены патрубками для подключения портативных измерителей расхода и давления, что позволяет осуществлять балансировку системы по результатам сопоставления расчетных и измеряемых величин.
Фильтры. Эксплуатация металлических трубопроводов систем горячего водоснабжения сопровождается образованием различного рода коррозионных отложений на их поверхности, что, в свою очередь, приводит к загрязнению горячей воды и нарушает стандарт ее качества. Для предотвращения попадания дисперсных частиц в водоразборные приборы, а через них к потребителям, устанавливаются фильтры. В последнее время системы горячего водоснабжения монтируются с установкой фильтров, подобных приведенным на рис. 2.4.9.
Рис. 2.4.9. Общий вид фильтров для систем горячего водоснабженияВ системах горячего водоснабжения до последнего времени рекомендовалось устанавливать только грязевики – устройства расширительного типа, которые предназначались для установки на входе в тепловой пункт и служили для защиты внутридомовой системы от попадания в нее дисперсных твердых примесей из тепловой сети. Практика показала, что, несмотря на незначительное гидравлическое сопротивление, грязевики не выполняли требуемых функций и поэтому в практике проектирования систем горячего водоснабжения, несмотря на повышенное, по сравнению с грязевиками, потери давления, все чаще используются самоочищающиеся сетчатые фильтры.
Специальные схемы горячего водоснабжения для высотных зданий. В отечественной практике проектирования систем горячего водоснабжения для зданий более 16 этажей принято разделять систему на зоны по вертикали. Каждая из зон такой системы представляет собой самостоятельную систему со своими водонагревательными установками и насосами. При строительстве высотных зданий в Москве в 50-е годы каждая зона оборудовалась также и своим баком-аккумулятором. В дальнейшем, проектирование осуществлялось при условии использования постоянно работающих насосов верхней зоны (рис. 2.4.10).
| 1 | - | ввод |
| 2 | - | Повысительный насос верхней зоны |
| 3 | - | Повысительный насос нижней зоны |
| 4 | - | Первая ступень подогревателя горячего водоснабжения нижней зоны |
| 5 | - | Вторая ступень подогревателя горячего водоснабжения нижней зоны |
| 6 | - | Первая ступень подогревателя горячего водоснабжения верхней зоны |
| 7 | - | Вторая ступень подогревателя горячего водоснабжения верхней зоны |
| 8 | - | Циркуляционный насос верхней зоны |
| 9 | - | Циркуляционный насос нижней зоны |
| 10 | - | Водоразборные стояки верхней зоны |
| 11 | - | Водоразборные стояки нижней зоны |
Для описания характеристик неравномерности «горячего» водопотребления вводится коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды, который в формуле обозначается как Кч и влияет на:
- предпочтительный метод регуляции отпуска тепла,
- итоговую формулу расчётов объёмов водоснабжения.
Формула Кч (Kh) и её составляющие
Значение коэффициента для разных интервалов времени определяется как отношение минимального или максимального водопотребления к среднему. Так для часового интервала (м3/ч) соответствуют
- qч max = Kч max*Qсут max/24
- qч min = Kч min*Qсут min/24,
где Кч водопотребления определяют как результат выражений:
- Kч max = amax * bmax
- Kч min = amin * bmin
В качестве составляющих формул:
- a – соответствует коэффициенту, учитывающему степень благоустройства различных зданий (amin = 0,4-0,6, amax = 1,2-1,4). При этом для высокой степени благоустроенности зданий принимаются меньшее значение amax и большие amin.
- b – соответствует коэффициенту, учитывающему число жителей населенного пункта.
В вычислении фактического Кч с учётом суточного и часового водорасхода на ГВС по формуле:
Кч = 24 * G max час/ G ср. сут. = Q max ГВС/ Q ср. ГВС
- G max час – максимально-часовая нагрузка горячего водоснабжения т/час – расход воды, который рассчитывается, исходя из расчётной нагрузки на жилой район Q max ГВС,
- G ср. сут. – усреднённый водорасход на ГВС в т/сутки в том месяце, для которого производятся вычисления.
Фактический Кч может заметно отличаться от табличных значений. Кроме этого, нормативный, указанный в таблице коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды, различается в разы для различного вида и назначения зданий, режима работы, степени благоустроенности жилых сооружений, числа жителей, местных условий, и др.. (Наличие различного вида экономителей расхода – например, http://water-save.com/ – в расчёт не принимается). Так, например, Кч для жилых сооружений квартирного типа приблизительно равен 2,0, а для промышленных предприятий – 9,6.
В нормах по проектированию в качестве среднего рекомендуемого значения используется Кч = 2,4. Однако если в качестве объекта расчёта представлена большая группа зданий коэффициент 2,4 желательно применять как минимально возможный. В зависимости числа жителей его значения в жилых зданиях могут колебаться от 2,25 (10000 человек) до 4,45 (150 человек).
Приведённые ниже таблицы наглядно демонстрируют эту разницу:
Исходя из графиков отношения максимально-часового к среднечасовому расходу, а также на основании численности населения, норм водопотребления, определяется полное расчётное количество ресурса, которое необходимо подать во время потенциально-наибольшего водопотребления.
Методика вычисления Кч (Kh) горячей воды
При несвязанном регулировании теплоподачи на ГВС и отопление теплообменные аппараты и трубопроводы наружных теплосетей рассчитываются на часовые расходы горячей воды и теплоты в максимальных значениях. С помощью Кч (K h) этот водорасход определяется через среднесуточное нормативное водопотребление. Поскольку следующие зависимости не требуют обращения к существующим справочным таблицам, они могут с пользой применяться в практике проектирования.
Кh = Кnp (q h ru/q h hr,m)
В этом выражении:
Кnp = A*
- при NP<100 A = 0,979+0,21/(NP) 0,5
- при NP>100 A = 1
- q h ru – л/ч, водорасход при ГВС на 1 потребителя для часового интервала наибольшего водопотребления,
- q h hr, m – л/ч, среднечасовой водорасход при ГВС на 1 потребителя в недельном интервале отопительного периода,
- q h hr, mh = q h um /24, в котором q h um – л/сут., водорасход при ГВС на 1 потребителя средний в недельном интервале отопительного периода.
В целом для объекта найти произведение NP, применяющееся в качестве математического ожидания числа включенных одновременно сантехнических приборов, позволяет выражение:
NP = q h ru U / q o , hr
В этом выражении:
- N – общее число сантехнических приборов на объекте,
- P – вероятность включения для водоразборных устройств,
- U – число на объекте водопотребителей горячей воды,
- q o, hr – величина л/ч, которая показывает часовой водорасход одним сантехническим прибором (т. н. диктующим).
Вероятность того, что, в этом случае, фактический расход будет не больше произведения водорасхода одним сантехническим прибором на параметр NP равняется 0,5. Однако для определения Кч (коэффициента часовой неравномерности) прямого значения величины P и N не имеют, а имеет значение их произведение NP , которое входит в расчетные соотношения. При существующих в данный момент нормативных расходах горячей воды, величина P, как правило, не превышает 0,1. При этом значения N<200 встречаются чаще на небольших объектах нежилого назначения.
Здравствуйте, друзья! Для характеристик неравномерности потребления горячей воды используется такой термин, как коэффициент часовой неравномерности Kч. Коэффициент часовой неравномерности определяется по формуле: Kч = Qmax гвс/Qср гвс = 24*Gmax час/Gср сут. Вообще надо сказать, что коэффициент часовой неравномерности величина важная и нужная. Он влияет на выбор метода регулирования отпуска тепла, а также участвует в формуле расчета объемов потребления горячей воды. Зачастую в расчетах подставляют в формулу нормативное значение Kч, равное 2,4. Вообщем да, эта цифра рекомендуется в нормах по проектированию, поэтому не будем оспаривать ее правильность. Но мое мнение по поводу цифры, если расчет ведется на большую группу зданий, то Кч = 2,4 это минимальное значение коэффициента часовой неравномерности.
Если посмотреть таблицу, где приведены значения Кч для различных видов зданий, то можно заметить, коэффициент часовой неравномерности может существенно отличаться для различных групп зданий. Такую таблицу можно, в частности, посмотреть в книге «Водяные тепловые сети, Справочное Пособие» Н.К. Громов, И.В.Беляйкина, В.П.Витальев, 1988 г., таблица 7.2., стр.86. Скачать это пособие можно в Интернете в свободном доступе. Замечаем, что Кч для жилых зданий квартирного типа равен приблизительно 2,0, а для цехов промышленных предприятий Кч = 9,6. Такой вот разбег по значениям.
Рассмотрим, как рассчитывается фактический коэффициент часовой неравномерности. Возьмем фактические цифры по прибору учета тепловой энергии в ЦТП (центральном тепловом пункте). Я взял фактические цифры за отопительный сезон по теплосчетчику ЦТП, который считает показания тепловой энергии на жилой район. Нагрузка на горячее водоснабжение для района составляет Qmax гвс = 14,986 Гкал/час. В районе, кроме жилых многоквартирных домов расположены также три детских сада, аптека, сберкасса, магазины, стоматологическая поликлиника. Ниже приведены эти цифры расходов воды:
Январь, G1 (расход в подаче) = 241829,55 тн; G2 (расход в обратке) = 214615,00 тн; Gгвс (расход на ГВС) = 27214,55 тн.
Февраль, G1 (расход в подаче) = 219253,30 тн; G2 (расход в обратке) = 191136,40 тн; Gгвс (расход на ГВС) = 28116,9 тн.
Март, G1 (расход в подаче) = 244222,10 тн; G2 (расход в обратке) = 211269,70 тн; Gгвс (расход на ГВС) = 32952,40 тн.
Апрель, G1 (расход в подаче) = 242529,54 тн; G2 (расход в обратке) = 208075,50 тн; Gгвс (расход на ГВС) = 34454,04 тн.
Май (с 1 по 15 число), G1 (расход в подаче) = 118918,37 тн; G2 (расход в обратке) = 101563,85 тн; Gгвс (расход на ГВС) = 17354,52 тн.
Октябрь(с 3 по 31 число), G1 (расход в подаче) = 241579,55 тн; G2 (расход в обратке) = 210018,38 тн; Gгвс (расход на ГВС) = 31561,17 тн.
Ноябрь, G1 (расход в подаче) = 234745,42 тн; G2 (расход в обратке) = 203446,18 тн; Gгвс (расход на ГВС) = 31299,24 тн.
Декабрь, G1 (расход в подаче) = 245033,26 тн; G2 (расход в обратке) = 215893,64 тн; Gгвс (расход на ГВС) = 29139,62 тн.
Как я уже писал выше, коэффициент часовой неравномерности Кч рассчитывается по формуле: Кч = 24*Gmax час/Gср сут,
где Gmax час- это расход воды на горячее водоснабжение, соответствующий максимально-часовой нагрузке горячего водоснабжения, т/час.Gmax час рассчитывается из расчетной нагрузки Qmax гвс на жилой район. Qmax гвс = 14,986 Гкал/час. G max час = Qmax гвс *1000/(tгвс-tхв) = (14,986*1000)/(65-5) = 249,76 тн/час.
Gср сут — расход воды на горячее водоснабжение за сутки, усредненный за рассматриваемый месяц, т/сутки.
Выполним расчет за январь, в январе 31 день:
Gср сут = 27214,55/31 = 877,89 тн/сутки;
Кч = 249,76*24/877,89 = 6,83.
Выполним расчет за февраль, в феврале 28 дней:
Gср сут = 28116,9/28 = 1004,175 тн/сутки;
Кч = 249,76*24/1004,175 = 5,97.
Остальные месяцы рассчитываются аналогично.
Кч = Кч1*j1 + Кч2*j2 + ... Кчn*jn/j1+j2+...jn;
где j — длительность одного месяца в днях.Кч = 6,83*31+5,97*28+5,6*31+5,2*30+5*15+5,3*28*5,75*30+6,38*31 / 31+28+31+30+15+28+30+31 = 5,84.
Таким образом фактический (не нормативный) коэффициент часовой неравномерности для жилого района за отопительный сезон будет равен Кч = 5,84
. На этом расчет фактического Кч считаем законченным.
Нормой хозяйственно-питьевого водопотребления в населенных местах называют количество воды в литрах, потребляемой в сутки одним жителем на хозяйственно-питьевые нужды. Норма водопотребления зависит от степени благоустройства зданий и климатических условий.
Таблица 1
Нормы водопотребления
Меньшие значения относятся к районам с холодным климатом, а большие – к районам с теплым климатом.
В течение года и в течение суток вода для хозяйственно-питьевых целей расходуется неравномерно (летом расходуется больше, чем зимой; в дневные часы – больше, чем в ночные).
Коэффициент суточной неравномерности водопотребления Kсут следует принимать равным
Kсут max = 1,1 – 1,3
Kсут min = 0,7 – 0,9
Большие значения Kсут max принимают для городов с большим населением, меньшие – для городов с малым населением. Для Kсут min – наоборот.
Qсут max = 1,3*45000 = 58500 м3/сут;
Qсут min = 0,7*45000 = 31500 м3/сут.
Расчетные часовые расходы воды, м3/ч,
qч max = Kч max * Qсут max/24
qч min = Kч min * Qсут min/24
Коэффициент часовой неравномерности водопотребления определяют из выражений
Kч max = amax * bmax
Kч min = amin * bmin
Где a - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий: amax = 1,2-1,4; amin = 0,4-0,6 (меньшие значения для amax и большие для amin принимают для более высокой степени благоустройства зданий); b - коэффициент, учитывающий число жителей в
6. Какие трубы применяются для водоснабжения, их достоинства и недостатки. Соединения труб, фасонные части систем с.х. водоснабжения. В настоящее время наиболее часто применяются трубы следующих видов:
1) стальные ВГП трубы (так называемые "черные");
2) полипропиленовые;
3) металлопластиковые;
4) медные;
5) из "нержавейки".
"Черные" трубы сейчас активно вытесняются современными материалами. Эти трубы имеют очевидный "плюс" - дешевизну, но низкий срок службы, запрет на использование их в скрытой подводке, необходимость применения пожароопасного сварочного оборудования в процессе монтажа, трудоемкость монтажа и т.д. являются серьезным «минусом» в применении данного материала. Ввиду этого основная сфера применения этих труб - объекты, строящиеся с целью максимальной минимизации затрат. При заказе системы отопления "для себя" применение этих труб, как правило, не является оптимальным.
Полипропиленовые трубы различных видов достаточно долговечны, удобны в монтаже, имеют аккуратный внешний вид. Их цена выше, чем у "черных" труб, но несколько ниже, чем у металлопластиковых труб. Для применения в системах отопления большинство типов этих труб подходят неидеально. Недостатком является их высокое линейное расширение при нагревании (удлинение трубы), которое может сказаться на многом, а также большая толщина стенки трубы, что приводит к увеличению наружного диаметра и, тем самым, ухудшает возможности по маскировке труб. Кроме того, при соединении этих труб методом сварки при низкой квалификации или недобросовестности монтажников возможно нарушение технологических рекомендаций, что, в свою очередь, приводит к нарушению герметичности стыка, качество которого оценить сразу «на глаз» не всегда возможно. Последствия этого могут дать о себе знать даже через несколько лет, когда срок гарантии уже истечет.
Металлопластиковые трубы фактически представляют собой дальнейшее развитие полипропиленовых труб с улучшением некоторых их характеристик. В частности линейное расширение металлопластиковых труб в большинстве случаев заметно меньше, чем у полипропиленовых труб. Кроме того, при соединении металлопластиковых труб при помощи пресс-фитингов нарушить технологию непросто, так как обжим выполняется автоматической машинкой. Естественно, что использовать необходимо лишь трубы известных производителей в комплекте с оригинальными фитингами. Срок службы металлопластиковых труб многими фирмами-производителями устанавливается на срок 50 лет. Разница в стоимости систем отопления на полипропиленовых и металлопластиковых трубах невелика.
Медные трубы в настоящее время по совокупности свойств, пожалуй, являются наиболее привлекательными для использования в системах отопления. Вопреки распространенному мнению о дороговизне системы отопления на медных трубах, данная система обходится примерно в одинаковую стоимость с системой отопления на металлопластиковых трубах. Это связано с тем, что стоимость метра медной трубы малого диаметра выше, чем металлопластиковой, но уже на средних диаметрах стоимость металлопластиковой и медной труб сравнивается, а при больших диаметрах медная труба оказывается даже дешевле металлопластиковой. Кроме того, стоимость фитингов (соединений, тройников, переходов и пр.) для пайки медных труб ниже аналогичных для металлопластиковых труб в среднем в 10 раз. Более того, значительно бОльший ассортимент фитингов для медных труб уменьшает общее количество необходимых фитингов. Для долговечной работы системы отопления лучше использовать трубы и фитинги известных фирм (например, немецкие SANCO), которые хорошо откалиброваны, состоят практически из чистой меди с минимумом примесей, ухудшающих характеристики трубы, а также покрыты внутри защитным слоем. Производители медных труб заявляют о 80-ти летнем сроке службы их труб. В некоторых городах Европы до сих пор успешно действуют системы отопления на медных трубах, смонтированных на рубеже 19 и 20 веков. Еще одним плюсом медных труб является то, что благодаря тонкой стенке, труба имеет меньший наружный диаметр, по сравнению с трубами из других материалов. Из-за применения пайки при соединении труб надежность этих соединений очень высокая. Нарушения герметичности проявляются при таких соединениях, как правило, сразу, а не по окончании гарантийного срока. При качественных трубах и профессиональном монтаже разрушающее воздействие электрохимических и окислительных процессов сводится практически к нулю. Выпуск гибких отожженных труб (в бухтах по 50м), а также жестких неотожженных труб (штанги по 5м), дает возможность компоновки и эстетического оформления монтируемой системы отопления.
Трубы из "нержавейки" являются самыми долговечными (срок службы свыше 100 лет) и прочными из всех современных труб. Они практически лишены серьезных недостатков. Современные технологии предусматривают соединение труб из "нержавейки" без использования сварки, что исключает нарушения структуры металла, приводящих к сокращению срока службы труб, а также улучшает пожаробезопасность работ. Единственным ограничением, из-за которого эти трубы не нашли широкого применения, является их цена. Она в несколько раз превышает стоимость аналогичных медных или металлопластиковых труб. Так, полная стоимость системы отопления дома общей площадью 300 кв.м при использовании труб из нержавейки может вырасти на 2000-2500$ по сравнению с медными трубами.
Соединения труб . Короткие трубы в единые разветвленные внутренние водопроводные сети соединяют сваркой, муфтами, резьбой, фланцами и раструбами.
Соединяют стальные трубы на резьбе, фланцами или сваркой. Для резьбовых соединений труб применяют соединительные части из ковкого чугуна по ГОСТ 8943-75 или стали - по ГОСТ 8965-75*. Чугунные соединительные части предназначаются для соединения водо-газопроводных труб (нарезанных цилиндрической резьбой, с применением уплотнителя при температуре проводимой среды не выше 175 °С) при давлении не более 1,6 МПа для труб диаметром условного прохода не более 40 мм и при давлении не более 1 МПа - для труб диаметром условного прохода свыше 50, мм.
Фасонные части из ковкого чугуна и стали изготавливают с трубной цилиндрической резьбой по ГОСТ 6357-81
Стальные соединительные части предназначаются для соединения водогазопроводных труб, изготавливаемых по ГОСТ 3262-75*. Размеры и масса стальных соединительных частей с цилиндрической резьбой приведены в табл. 2.28.
Зазор между нитками цилиндрической резьбы уплотняют льняной прядью, пропитанной свинцовым суриком или белилами, фторопластовой уплотнительной лентой (ФУМ ).
Для устройства поворотов из стальных труб d 40 мм применяют крутоизогнутые отводы с углом поворота 45, 60 и 90°, изготовленные из бесшовных стальных труб методом горячей штамповки или вытяжки. При прокладке водопроводных сетей применяются также стальные бесшовные приварные тройники и переходы
Чугунные трубы соединяют уплотнительным раструбом битумизи-рованной прядью с зачеканкой асбестоцементом или с применением резиновых уплотнительных колец. Для соединения чугунных напорных труб применяют фасонные части в виде тройников, крестов, колен, отводов, переходов, муфт и седелок, изготавливаемых по ГОСТ 5525- 61*. Фасонные части выполняют с раструбами и фланцами, что упрощает соединение их с трубами.
Соединяют асбестоцементные трубы муфтами с герметизацией резиновыми кольцами.
Асбестоцементные муфты типа САМ изготовляются по ГОСТ 539-80 четырех марок: САМ6 - для соединения труб ВТ6 на рабочее давление 0,6 МПа; САМ9 - для труб марки ВТ9 на рабочее давление, 0,9 МПа; САМ12 - для труб марки ВТ12 на рабочее давление 1,2 МПа иСАМ15 - для труб ВТ15 на рабочее давление 1,5 МПа. Размеры и масса асбестоцементных муфт типа САМ приведены в табл. 2.35.
Для асбестоцементных трубопроводов применяется также соединение труб при помощи фланцев и чугунных муфт. Детали соединительной муфты: чугунные фланцы и втулка имеют размеры в соответствии с ГОСТ 17584-72*. В качестве уплотняющих элементов в чугунных муфтах при соединении асбестоцементных труб применяются кольца трапециевидного типа ТЧМ или кольца круглого сечения типа К.ЧМ, изготавливаемые по ГОСТ 5228-76*.
Наиболее распространенным способом соединения труб из полиэтилена низкого и высокого давления является их сварка, осуществляемая нагревом до расплавления и соединением торцов труб - контактная сварка встык, а также с применением фасонных частей (муфт) или раструбной сваркой с формированием на одном из концов труб раструба. Широко применяется также склеивание труб. При стыковке полиэтиленовых труб с металлическими фасонными частями и арматурой применяются фланцевые соединения. Полиэтиленовые трубы могут соединяться между собой также накидными гайками.
.jpg)