Лекции по "Водоснабжению"

 

= Н^c_треб - Н_g

 

Для нормальной работы СГВ  устанавливается  отдельный  повысительный насос (рис.1.15-б).  Он  подбирается  на  расчетный  расход горячего водоснабжения q^h и на оставшуюся величину  недостатка  напора:

 

= Н^h_треб - Н_g',

 

 

где Н_g' - гарантированный напор после общего повысительного насоса.

Циркуляционный насос  подбирается на циркуляционный расход  воды q^сir и напору, требуемому для обеспечения циркуляции в системе:

 

 

где - сумма потерь  напора  в трубопроводах циркуляционного             контура в режиме чистой циркуляции (см. § 1.7);

            - потери  напора  в водонагревателе,  пересчитанные на циркуляционный расход.

Из рис.1.15-б видно, что  перемещение  дополнительного  повысительного насоса за точку присоединения циркуляционного  трубопровода, т.е. в циркуляционное кольцо, дает возможность использовать повысительный насос одновременно и как  циркуляционный.  Такой  насос (рис.1.15-в) называется повысительно-циркуляционым. Он  подбирается на расчетный циркуляционный расход воды на головном участке q^сir.

 

 

1.8-2. Системы с непосредственным  водоразбором

 

В системах с непосредственным  водоразбором  из  теплосети  на нужды  горячего  водоснабжения  (открытые  системы  теплоснабжения) циркуляция организуется установкой двух  диафрагм  (суживающих  устройств). Это так наз.  "зимняя"  (d_з) и "летняя"  (d_л)  диафрагмы (рис. 1.16).

 

Зимой вентили 1 закрыты, а вентиль 2  открыт.  При  этом  весь расход системы отопления проходит через зимнюю диафрагму.  Диафрагма рассчитывается на расход системы отопления q^о, а срабатываемый в ней напор Н_д равен требуемому напору для  обеспечения  циркуляции, то есть суммарным потерям напора в циркуляционном кольце

 

Н_д = SН_сir

 

Летом  система  отопления  не  действует,  поэтому  вентиль  2 закрыт, а вентили  1 - открыты.  Через диафрагму проходит  только циркуляционный  расход  q^сir,  который и    является    расчетным. Срабатываться в диафрагме должен весь избыточный располагаемый напор тепловой сети, т.е.

 

Н_д = (Н_под - Н_обр)_т.с. - SН_сir

 

Диаметр диафрагмы может быть определен по выражению

 

, мм

 

где d_вн - внутренний диаметр трубопровода, на котором устанавливается диафрагма.

В системах, разделенных  на зоны по высоте, в верхних зонах  разрешается предусматривать естественную циркуляцию. В системах с естественной циркуляцией располагаемый напор  для организации циркуляции может быть определен  по  формулами  Хлудова (см. рис.1.17).

При верхней разводке

       

, мм        

 

При нижней разводке

 

, мм

 

 

1.9. Аккумуляторы  в системах горячего водоснабжения

 

Назначение аккумуляторов - устранение или сглаживание эксплуатационного  противоречия между неравномерным режимом потребления воды и  предпочтительным для тепловой сети равномерным режимом подачи теплоты на ГВ.

Выше баки-аккумуляторы уже неоднократно упоминались в  сложившейся классификации систем горячего водоснабжения. По месту расположения баки различают верхние и нижние, по конструкции - открытые  и  закрытые.  В  закрытых  баках сохраняется напор водопровода, а в открытых он полностью  теряется. Но открытый бак более безопасен, так как  не  является  сосудом под давлением. Кроме того по режиму работы различают баки: с  переменной температурой и постоянным объемом (t^h сonst; V = сonst); и, соответственно, с постоянной температурой и переменным  объемом (t^h = сonst; V сonst). Кроме того, бак может быть только  аккумулятором (рис.18), а может одновременно  служить  емкостным  водонагревателем (рис.1.19).

 

 

Некоторые из указанных  режимов  допускают  трактовку.  Так,  в варианте рис.1.18-в при шаровом клапане циркуляция  не  может быть организована и при отсутствии  водоразбора  вода  в баке  остывает (t^h сonst) в зависимости от качества тепловой изоляции бака. При автоматическом регуляторе уровня или уравнительном баке  соблюдается условие t^h = сonst.

 В открытом баке  с верхней подачей холодной  воды ее перемешивание достаточно интенсивное при любом  режиме  водоразбора.  Поэтому для этого варианта всегда характерно t^h сonst. В закрытом  емкостном водонагревателе (в отечественном теплотехническом обиходе он  нередко ошибочно  называется "бойлером") при возрастающем  или  равномерном  водоразборе  каждый последующий слой воды контактирует с теплообменником менее  продолжительное время и нагревается меньше. Поэтому  перемешивание  слоев незначительно и соблюдается условие t^h = сonst. Принцип выталкивания нагретой воды поступающей снизу холодной водой без их  перемешивания  используется в бытовых водонагревателях местного горячего водоснабжения (так наз. "колонках"). При незначительном или падающем водоразборе нижние слои холодной воды контактируют с теплообменником дольше и инициируют гравитационное перемешивание в объеме бака (t^h сonst).

 

1.9-1. Определение объема  баков-аккумуляторов

 

Требуемый объем бака-аккумулятора  удобно  определять  по  интегральному графику расхода воды. Он, в свою  очередь,  строится  с использованием суточного графика, базирующегося на  среднестатистических данных по расходу воды для данного типа потребителей. Суточный график представляет собой  гистограмму  (столбчатую  диаграмму) и может строится как в тепловых единицах, так и непосредственно в м³.

Линия потребления показывает потребление теплоты или воды  нарастающим итогом к текущему моменту времени. Характеристикой  текущего расхода теплоты является tg угла наклона лини потребления к горизонтали.

Линия подачи показывает количество теплоты подаваемой со средним  часовым расходом, то есть равномерно (наиболее  предпочтительно для источника теплоты и тепловой сети).

Линия подачи не может  пересекать линию потребления,  поскольку  это означает недоподачу расчетного количества теплоты в данный  момент. Если такое происходит по характеристикам потребителя, то  линия подачи поднимается параллельно до касания наиболее высокой точки линии потребления. Очевидно, что разница  между линией потребления и выше лежащей линией подачи представляет собой количество теплоты, накапливаемое к данному моменту в баке. Тогда А_max не что иное,  как требуемая тепловая емкость бака-аккумулятора. Если график строится в единицах расхода воды, то интегральный  график  дает  непосредственно  требуемый объем бака в м³. Если линия потребления переносилась  по  указанным  причинам, то имеющаяся на 24 часа

 

 

разность А_ост - это остаток в баке-аккумуляторе, который будет расходоваться с начала новых суток.

При построении в тепловых  единицах  и  при  работе  в  режиме t^h = сonst; V const

, м³

 

При работе в режиме t^h сonst; V = сonst

       

, м³

 

По формуле СНиПа

 

 

где Т -продолжительность расчетного периода (сутки, смена), час;

j -  относительная величина аккумулирующего объема,  определяемая по формулам СНиПа или по [1, Прилож. 7,8],  в зависимости от коэффициента часовой неравномерности  потребления  теплоты

 

 

и коэффициента часовой  неравномерности подачи теплоты

 

,

 

где  - расчетная мощность водонагревателя системы ГВ

 

1.9-2. Основные правила  установки и обвязки баков

 

Логична и экономически оправдана  установка  баков-аккумуляторов  в системах ГВ с кратковременным сосредоточенным расходом  воды. Это, как правило, системы бытового ГВ на промпредприятиях, где  основная доля суточного расхода приходится на время окончания смен.

В системах с непосредственным водоразбором не рекомендуется устраивать баки открытого типа. Исключение составляют  случаи,  когда необходим большой запас воды (бани, душевые, прачечные).

Для обеспечения возможности  ремонта  количество  баков  принимается не менее двух по 50% требуемого объема. Баки  устанавливаются в освещаемом  помещении  с  положительной  температурой  высотой ³2,2м с возможностью свободного доступа для осмотра всей поверхности. Для этого между баком и строительными конструкциями предусматривается проход не менее 0,7 м, а со стороны поплавкового клапана - не менее 1,0 м. От поддона до дна бака должно быть не менее 0,5 м, а от верха бака до перекрытия - не менее 0,6 м. Бак теплоизолируется.

Наиболее сложна обвязка  открытого бака (рис.  1.22).  Сам  бак устанавливается над поддоном (для сбора возможных переливов). В общем случае открытый бак оборудуется следующими трубопроводами:

   - подающим;

   - расходным;

   - переливным;

   - циркуляционным;

   - спускным (для  промывки, ремонта);

   - отводным из  поддона.

При соответствующем  обосновании подающий и расходный  трубопроводы разрешается объединять с  установкой  на  расходном  обратного клапана.

 

 

 

1.10. Схемы подключения систем горячего

водоснабжения к водяным тепловым сетям

 

1.10-1. Закрытые системы  теплоснабжения

 

В закрытых системах вода на нужды ГВ получается нагревом холодной водопроводной воды в водонагревателях за счет теплоты сетевой воды.  Если в многотрубной тепловой сети имеется отдельная пара  трубопроводов для покрытия  тепловой  нагрузки  ГВ,  то схема  подключения имеет вид (рис.1.23.).                                  

При подаче теплоты совместно  на  отопление,  вентиляцию  и  ГВ различают три возможные схемы подключения ВП горячего водоснабжения:

• параллельную;
• двухступенчатую смешанную;
• двухступенчатую последовательную.

Выбор схемы подключения  определяется  относительной  нагрузкой горячего  водоснабжения  (по  отношению  к  расчетной  отопительной нагрузке). Если эта величина составляет

 

,

 

то применяется параллельная схема (рис.1.24), когда поток  сетевой  воды  на нужды ГВ параллелен потоку воды на отопление.

 

 

Когда  относительный  расход тепла на ГВ укладывается в  диапазон от 0,2 до 1, применяются  двухступенчатые  схемы.  При смешанной схеме (рис. 1.25) холодная вода поступает сначала  в водонагреватель первой ступени, подключенный последовательно после системы отопления. Затем догрев воды  производится  в  водонагревателе второй ступени, подключенном параллельно.

При последовательной схеме (рис.1.26) обе ступени подключены  последовательно.  Особенность двухступенчатых схем -  использование теплоты обратной воды из системы отопления, что значительно повышает экономичность теплоснабжения. Так при смешанной схеме в расчетный зимний период, когда  обратная вода из системы отопления имеет температуру t₂^р = 70 °С, этого достаточно, чтобы обеспечить нагрев воды для ГВ только в  ВН  1-ой  ступени.

При последовательной схеме  нагрузка ГВ обеспечивается вообще без  дополнительного расхода воды в тепловой сети на эти цели.  Тепловая нагрузка ГВ обеспечивается некоторым повышением  температуры  сетевой воды (t₁^п).

Подробно особенности  покрытия нагрузки ГВ при различных  схемах будут рассмотрены в  разделе  "Регулирование  отпуска теплоты".

 

1.10-2. Открытые системы  теплоснабжения

 

В открытой системе на водоразбор в систему ГВ поступает вода непосредственно из теплосети.

При наличии в многотрубной тепловой сети отдельной  пары  трубопроводов на нужды ГВ, присоединение  системы  ГВ выполняется  непосредственным (рис.1.27). Такая схема предусматривает центральное регулирование температуры горячей воды t_г на источнике теплоты.

При смешанной тепловой нагрузке подключение системы ГВ осуществляется через смеситель, являющийся одновременно и регулятором температуры (рис. 1.28). Горячая вода получается смешением  в необходимой пропорции прямой сетевой и обратной отопительной воды. Именно этой пропорцией и управляет регулятор, обеспечивая условие t_г =const. Очевидно, что в наиболее холодный период года, когда t₂ ³ 60 °C, необходимая температура воды на водоразбор может быть обеспечена только за счет обратной воды из системы отопления.

 

 

1.11. Схемы подключения  систем горячего

водоснабжения к паровым тепловым сетям