Вводная лекция - Основы расчета внутренних инженерных систем

Определение расчетных расходов

Величина расчетных расходов горячей воды зависит от потребления горячей воды, использующейся для смешения с холодной водой до требуемой температуры. Расход горячей воды зависит напрямую от ее температуры. В системе горячего водоснабжения производится расчет расхода воды, необходимой для подачи ее потребителю по подающим трубопроводам, и учитывающий расход воды, необходимый для осуществления циркуляции по циркуляционным трубопроводам. Расчет ведется в двух режимах: режим водопотребления (вода идет в основном на нужды водопотребления, дневное время) и режим циркуляции (вода расходуется незначительно, в основном происходит циркуляция в ночное время).

Расчет подающих трубопроводов производится в режиме максимального водопотребления, расчет циркуляционных трубопроводов − в режиме циркуляции.

Расчетные расходы горячей воды в режиме водопотребления определяются аналогично расчетным расходам холодной воды, с соответствующей заменой нормируемых расходов холодной воды на горячую.

Без учета циркуляции максимальный секундный расход воды на расчетном участке $q^h$, л/с, определяется по формуле:

$q^h=5q_0^h\bullet \alpha$,

где $q_0^h$− расход горячей воды, л/с, санитарно-техническим прибором; a− коэффициент, зависящий от произведения вероятности действия приборов Р и количества этих приборов N.

Вероятность действия прибора Р определяется по формуле:

 

$P=\frac{q_{hr,u}^h\bullet U}{3600\bullet q_0^h\bullet N}$,

где $q_{hr,u}^h$− норма расхода горячей воды в час наибольшего водопотребления, л/ч. U − общее число потребителей в здании; N− общее число приборов в здании (без учета унитазов).

Максимальный часовой расход горячей воды, м³/ч, находят по формуле:

 

$q_{hr}^h=\mathrm{0,005}\bullet q_{0,hr}^h\bullet {\alpha }_{hr}$,

 

где $q_{0,hr}^h$− расход горячей воды прибором, л/ч.

Для нахождения α_hr определяется часовая вероятность действия приборов $P_{hr}$ по формуле:

$P_{hr}=\frac{3600\bullet P\bullet q_0^h}{q_{0,hr}^h}$

Среднечасовой расход горячей воды определяется по формуле:

 

$q_T^h=\frac{q_u^h\bullet u}{T\bullet 1000}$

где $q_u^h$− норма расхода горячей воды одним потребителем в сутки наибольшего водопотребления, л/сут; Т− период водопотребления (в жилом здании Т =24 ч).

Максимальный секундный расход горячей воды с учетом циркуляционного расхода корректируется по формуле:

 

$q^{h,cir}=q^h\left(1+K_{cir}\right)$,

где $K_{cir}$− коэффициент, принимаемый для водонагревателей и начальных участков системы до последнего водоразборного стояка или наиболее удаленного прибора;

Подбор диаметров подающих трубопроводов сетей горячего водоснабжения в режиме водоразбора следует выполнять при расчетном максимальном секундном расходе горячейводыс коэффициентом $K_{cir}$, учитывающим остаточный циркуляционный расход в режиме водоразбора. Коэффициент $K_{cir}$ следует принимать: 1.1 - для водонагревателей и участков подающих трубопроводов сетей горячего водоснабжения до последнего водоразборного узла главной расчетной ветви; 1.0 -для остальных участков подающих трубопроводов.

В режиме минимального водоразбора в ночной период величину циркуляционного расхода горячей воды следует принимать равной 30 - 40 % расчетного среднего секундного расхода воды.

Циркуляционный расход, л/с, обеспечивающий восполнение потерь тепла подающими трубопроводами, находят по формуле

$q^{cir}=\beta \sum _1^n\frac{Q_i^{ht}}{∆t^h{c}_p}$

где $Q_i^{ht}$−теплопотери подающими и разводящими трубопроводами, кВт; $∆t^h$ − разность температур в подающих трубопроводах системы от водонагревателя до наиболее удаленной водоразборной точки, ^оС; b− коэффициент разрегулировки циркуляции. b =1, ^h= 10⁰С, c_p – теплоемкость воды, кДж/(кг К).

Расход тепла на приготовление горячей воды с учетом потерь тепла подающим и циркуляционным трубопроводами в течение часа максимального водопотребления определяется по формуле:

 

$Q_{hr}^h=1.16 q_{hr}^h\left(t^h-t^c\right)+Q^{ht}$,

 

где $q_{hr}^h$− средний часовой и максимальный часовой расходы горячей воды, м3 /ч; $t^h$– температура горячей воды в местах водоразбора или на границе балансовой принадлежности, для предварительных расчетов допускается принимать 𝑡^ℎ = 65 °С; $t^c$– температура в системе холодного водоснабжения, при отсутствии данных следует принимать 𝑡 𝑐 = 5 °С.

Гидравлический расчет сети горячего водоснабжения (режим водоотбора)

Задачей гидравлического расчета является определение диаметров подающих и циркуляционных трубопроводов, потерь напора в сети, требуемого напора. На основе этого расчета выясняется необходимость выбора повысительных и циркуляционных насосов.

Гидравлический расчет системы горячего водоснабжения производится на расчетный расход горячей воды с учетом циркуляционного расхода.

Величину требуемого напора, м вод. ст., необходимого для подачи воды потребителю и потери напора на участках системы горячего водоснабжения, следует определять по тем же формулам что и для систем холодного водоснабжения.

Гидравлический расчет сети горячего водоснабжения (режим циркуляции)

В практике проектирования диаметры циркуляционных стояков приближенно принимают равными или несколько меньшими (на 1-2 размера) диаметров подающих стояков. При этом диаметр стояка принимается одинаковым по всей его высоте, а диаметр магистрального трубопровода увеличивается по мере увеличения расхода, с соблюдением той же пропорции в размерах, что и при назначении диаметров циркуляционных стояков. Наименьший диаметр циркуляционного стояка принимается равным 20 мм.

Расчетные расходы циркулирующей воды на участках, принимаются равными сумме циркуляционных расходов, плюс 15% от расчетного хозяйственно-питьевого расхода при максимальном водопотреблении.

По таблицам гидравлического расчета, определяются потери напора по длине и в местных сопротивлениях, аналогично расчету подающих трубопроводов. Потери напора по длине и местные сопротивления в подающих и циркуляционных трубопроводах, суммируются.