Разработка системы горячего водоснабжения жилого дома

Разработка системы горячего водоснабжения жилого дома

Введение

Выполнение курсовой работы один из этапов подготовки студентов специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция».

В курсовой работе требуется разработать систему горячего водоснабжения жилого дома, произвести подбор и расчет оборудования местного теплового пункта, включая подогреватели и счетчики воды.

В процессе работы студент должен приобрести навыки самостоятельного решения поставленных задач; уметь применять существующие методы расчета систем горячего водоснабжения; уметь пользоваться технической, справочной и нормативной документацией.

1. Выбор системы ГВС

Система ГВС служит для подготовки и подачи горячей воды к санитарно-техническим приборам, технологическому оборудованию и включает в себя: установку для приготовления горячей воды, внутридомовые разводящие и циркуляционные трубопроводы, водоразборные приборы. При закрытой системе теплоснабжения и отсутствии центрального теплового пункта необходимо устанавливать подогреватель ГВС в местном тепловом пункте здания. Схема трубопроводов системы ГВС – с нижней разводкой (здание бесчердачное с подвалом). Все стояки одинакового назначения принимаются с диаметрами: водоразборные 25 мм, циркуляционные 15 мм. Полотенцесушители включаются в водоразборные стояки по проточной схеме, выпуск воздуха – через краны приборов верхнего этажа. Трубопроводы прокладываются с уклоном 0,002. На основании исходных данных (план этажа и подвала) производится компоновка оборудования МТП и производится построение схемы трубопроводов системы ГВС и МТП.

2. Тепловой баланс системы

Выбор схемы присоединения подогревателей ГВС

В системе теплопотребления жилого дома теплота расходуется на отопление и горячее водоснабжение. В зависимости от соотношения указанных тепловых нагрузок выбирается схема присоединения подогревателей ГВС.

Вероятность использования водоразборных приборов в час наибольшего водопотребления:

где U – число потребителей горячей воды в здании;

N – число установленных водоразборных приборов;

 – норма расхода горячей воды, л, потребителем в час наибольшего водопотребления;

q – секундный расход горячей воды одним водоразборным прибором, л/с.

Максимальный часовой расход горячей воды на здание в целом:

,

где qч – часовой расход горячей воды одним водоразборным прибором;

α – безразмерная величина, зависящая от общего количества водоразборных приборов N на расчетном участке и вероятности их использования Рч в час наибольшего водопотребления.

По значению

Максимальный часовой расход теплоты на ГВС:

где ρ – плотность воды, кг/м3;

с – теплоемкость воды, Дж/(кгК);

tгср – средняя температура горячей воды в трубопроводах водоразборных стояков принимается равной 55ºС [1] ;

tхз – температура холодной воды в сети водопровода принимается равной 5ºС [1];

Gч – расход горячей воды в час наибольшего водопотребления, м3/с;

Qп, Qц – потери теплоты подающим и циркуляционными трубопроводами системы ГВС, Вт.

На начальной стадии проектирования системы ГВС диаметры и длины трубопроводов не известны, поэтому сумма Qп+Qц ориентировочно может быть оценена коэффициентом 1,06.

Средний часовой расход воды на ГВС:

где kч – коэффициент часовой неравномерности расхода теплоты в течении суток (kч=2–2,4) [2].

Расчетный расход теплоты на отопление жилого здания по укрупненным показателям:

,

где а – поправочный коэффициент для жилых и общественных зданий, равный:

где qуд – удельная тепловая характеристика здания, Вт/(м3К);

V – наружный объем здания, м3;

tср – средняя температура воздуха в помещениях здания, °С;

tно – расчетная температура наружного воздуха, °С.

Относительный расход теплоты на ГВС:

При ρ=0,52 используется двухступенчатая смешанная схема присоединения подогревателей ГВС, но в целях упрощения схемы при  допускается использовать параллельную схему присоединения.

Расчетные расходы сетевой воды, кг/ч, при качественном регулировании отпуска теплоты в закрытых системах теплоснабжения определяются по соотношениям:

а) на отопление:

б) средний и максимальный на ГВС при параллельной схеме:

в) суммарный расчетный расход сетевой воды:

где τ1, τ2 – температура сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети при температуре наружного воздуха соответствующей расчетной температуре для системы отопления, °С;  – температура сетевой воды в подающем трубопроводе и после параллельно включенных подогревателей ГВС при температуре наружного воздуха, соответствующей точке излома температурного графика (рекомендуется принимать );

k3 – коэффициент запаса, учитывающий долю среднего расхода воды на ГВС (при Qомакс <100МВт – k3=1,2).

3. Расчет расходов горячей воды

Перед выполнением расчетов вычерчивается в масштабе схема системы ГВС. На схеме намечаются ориентированные по плану здания вводы водопровода и тепловой сети, размещаются подогреватели, насосы, водомеры и запорная арматура, трубопроводы, стояки и водоразборные приборы.

Трубопроводы разбиваются на расчетные участки. Участки нумеруются в направлениях от наиболее удаленной точки водоразбора к подогревателю. Размеры участков определяются по планам здания. При этом высота подвала принимается равной 2 м, а высота этажа 3 м.

3.1 Расчет секундных расходов горячей воды

В зависимости от степени благоустройства здания установлены нормы расхода горячей воды [3]. Однако ввиду периодичности потребления фактический расход воды может значительно отличаться от нормативного, поэтому гидравлический расчет трубопроводов системы ГВС производят по фактическим секундным расходам, которые принимаются за расчетные.

Максимальный расчетный секундный расход горячей воды, л/с, на расчетных участках трубопровода определяется по формуле:

где q – расход горячей воды одним водоразборным прибором в л/с;

α – безразмерная величина.

На схеме трубопроводов выделяют расчетную – наиболее протяженную и загруженную магистраль, которая начинается в точке присоединения наиболее высоко расположенного водоразборного прибора на самом удаленном от подогревателя стояке. Результаты расчета секундных расходов воды на каждом расчетном участке заносятся в таблицу1.

Таблица 1 – Расчет секундных расходов горячей воды

3.2 Расчет циркуляционных расходов горячей воды

Циркуляция необходима для предотвращения остывания горячей воды в трубопроводах при незначительном водоразборе или его полном прекращении.

Циркуляционные расходы, л/с, рассчитываются по формуле:

где Qп – потери теплоты в подающих трубопроводах и стояках, Вт;

с – теплоемкость горячей воды, кДж/(кг·К) ;

ρ – плотность воды, кг/м3 ;

tг, tгразб – соответственно температура горячей воды в закрытых системах после подогревателя ГВС и в точках водоразбора, в °С (принимается 60 и 50°С).

Теплопотери в магистральных трубопроводах и стояках определяются суммированием теплопотерь по участкам:

где dн – наружный диаметр трубопровода на участке, м;

l – длина расчетного участка, м;

k – коэффициент теплопередачи неизолированного трубопровода, Вт/(м2К) , принимается 11,6 Вт/(м2·К);

tв – температура воздуха, принимаемая в зависимости от места и способа прокладки труб: в неотапливаемых подвалах 5 °С, в жилых помещениях 18 °С, в ванных комнатах 25 °С;

η – КПД изоляции (принимается 0,5–0,8).

Тепловые потери с различным типом и числом водоразборных прибров определяются для каждого стояка отдельно, расчет производится при одной средней температуре горячей воды во всех стояках. Расчет ведется от наиболее удаленной точки водоразбора к подогревателю ГВС по участкам (этажестояк, полотенцесушитель, подводящие к стояку трубопроводы).

Потери по участкам суммируются. Результаты расчетов заносятся в таблицу 2.

Диаметры магистральных трубопроводов принимаются с учетом того, чтобы скорость движения воды в них не превышала 1,5 м/с с учетом зарастания труб вследствие отложения накипи.

Таблица 2 – Расчет теплопотерь и циркуляционных расходов

4. Гидравлический расчет трубопроводов

Цель гидравлического расчета трубопроводов системы ГВС является определение их диаметров и определение потерь напора в системе.

Диаметры трубопроводов системы ГВС, по которым вода подается к водоразборным приборам, следует принимать исходя из условия обеспечения подачи необходимого количества горячей воды с требуемой температурой в наиболее удаленные и высоко расположенные точки водоразбора с максимальным использованием располагаемого напора в системе.

В гидравлическом расчете потери напора на расчетных участках определяются по формуле, м:

где i – удельные потери напора на трение при расчетном расходе воды с учетом зарастания труб, мм/м, принимается по номограмме;

lp – расчетная длина участка трубопровода, м;

l – фактическая длина участка трубопровода, м;

lэ – эквивалентная длина участка трубопровода, м,

где ψ – коэффициент местных потерь напора, принимается для подающих трубопроводов и циркуляционных стояков – 0,2; для водоразборных стояков с полотенцесушителями – 0,5.

Страницы: 1, 2