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, q^t0 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