В закрытых водяных системах для горячего водоснабжения жилых зданий применяют секционные скоростные подогреватели. В подогревателях горячего водоснабжения греющая (сетевая) вода пропускается по межтрубному пространству. Этим достигается, во-первых, выравнивание скоростей сетевой и местной воды, так как расход сетевой воды обычно больше, чем расход местной воды. Во-вторых, осаждение накипи внутри трубок легче обнаруживается и удаляется, чем в межтрубном пространстве.
Тепловой расчет водонагревателей системы горячего водоснабжения проводят в зависимости от схемы включения. Расчетную производительность водонагревателей систем горячего водоснабжения с учетом потерь тепла подающими и циркуляционными трубопроводами Qh, Вт, следует принимать:
при наличии баков-аккумуляторов нагреваемой воды в ЦТП - по среднечасовым расходам тепла на горячее водоснабжение QhT;
при отсутствии баков-аккумуляторов нагреваемой воды - по максимальным часовым расходам на горячее водоснабжение Qhhr.
Подбор секционных водоводяных подогревателей для горячего водоснабжения при двухступенчатой смешанной схеме с ограничением расхода воды их тепловой сети на ввод
Разделим каждую ступень подогревателей на 2 части:
Определяется:
1) расход сетевой воды на отопление, кг/ч:
(42)
2) промежуточная температура нагреваемой воды после I ступени в точке излома графика, °С:
(43)
где Dt - температурный перепад, принимаемый равным 10°С при отсутствии и 5°С при наличии баков аккумуляторов.
3)тепловая производительность I и II ступеней при Qh в точке излома графика, Вт:
(44)
(45)
где Gh2 - расход нагреваемой воды, определяемый по формуле (27) при отсутствии и по формуле (28) при наличии баков-аккумуляторов, кг/ч.
(28)
4) температура греющей воды после II ступени при QhII¢ в точке излома, °С
(46)
где Gh2 - расход нагреваемой воды, кг/ч.
Обычно температура греющей воды на входе в I ступень tII2¢»t¢2; если они отличаются более чем на 2°С, определяют средневзвешенную температуру, °С, и используют ее в формуле (47) вместо t¢2:
(47)
5) расход греющей воды на I и II ступень водонагревателя, кг/ч:
(48)
(49)
где 
- расход теплоты на отопление при наружной температуре to¢, соответствующей точке излома графика.
6) температура греющей воды после I ступени в точке излома, °С:
(50)
7) температурный напор I и II ступеней в точке излома, °С:
(51)
(52)
Задаваясь скоростью сетевой и нагреваемой воды uтр = uмт = 1 м/с, определяется требуемая площадь живого сечения межтрубного пространства и трубок подогревателя I ступени, м2:
(53)
(53)
(54)
Подбирается наиболее близкий типоразмер секционного водоводяного подогревателя для горячего водоснабжения, находятся действительные значения поверхности нагрева одной секции Fсек, м2, площади живого сечения трубок fтр, м2, площади межтрубного пространства fмт, м2 и эквивалентного диаметра межтрубного пространства dэ по формуле (34), мм.
Для I ступени выберем ПВ 89х4-1.0-z-Уз с 
, 
, 
, 
. Для II ступени выберем ПВ 57х4-1.0-z-Уз с 
, 
, 
, 
Действительная скорость нагреваемой воды в трубках I и II ступеней, м/с:
(55)
(55)
Действительная скорость греющей воды в межтрубном пространстве I и II ступеней, м/с:
(56)
(56)
Средние температуры греющей и нагреваемой воды в I ступени подогревателя, °С:
(58)
(59)
Средние температуры греющей и нагреваемой воды во II ступени подогревателя, °С:
(60)
(61)
8) коэффициенты теплоотдачи от греющей воды к стенкам трубок aмтI (I ступени) и aмтII (II ступени), коэффициенты теплоотдачи от стенок трубок к нагреваемой воде aтрI (I ступени) и aтрII (II ступени), коэффициенты теплопередачи kI (I ступени) и kII (II ступени) по формулам 37, 38, 39.
(37)
(37)
(38)
(38)
(38)
(38)
9) требуемая площадь поверхности нагрева секционного водяного подогревателя I и II ступеней и требуемое число секций
(62)
(63)
(64)
(65)
К установке принимается целое число секций.
12. Гидравлический расчет водонагревательной установки горячего водоснабжения.
Потери напора, м.вод.ст., нагреваемой воды в трубном пространстве обеих ступеней водонагревательной установки определяют по формуле
(66)
где x - коэффициент, учитывающий увеличение потерь давления в водонагревателе за счет зарастания накипью, принимаемый при чистке подогревателей один раз в год x = 4;
m - коэффициент гидравлического сопротивления одной секции водонагревателя, принимаемый равным m = 0.75 при ее длине 4м;
- скорость движения воды в трубках водонагревателя без учета их зарастания, м/с;
nI+II - суммарное число секций в I и II ступенях водонагревателя.
13. Подбор водомера для горячего водоснабжения.
Водомер для горячего водоснабжения устанавливается в ЦТП перед I ступенью подогревателя на трубопроводе холодной воды. Водомеры бывают крыльчатые и турбинные. Их подбирают по расчетному расходу воды, м3/ч, согласно табл. 7.
Таблица 7. Счетчики расхода воды
| Счетчик | Расход воды | Постоянная | |||
Тип
 
| Калибр, мм | номинальный м3/ч | допустимый | гидро-сопротивления счетчика S,
| |
| максимальный в сутки, м3 | нижний предел измерения, м3/ч | ||||
| Крыльчатый | 20 25 32 40 50 | 1,6 2,5 4 6,3 10 | 10 14 20 40 60 | 0,06 0,06 0,105 0,17 0,22 | 5,1 2,64 1,3 0,32 0,0265 |
| Турбинный | 50 80 100 150 200 | 15 45 75 160 265 | 140 500 880 2000 3400 | 3 6 8 12 18 | 0,0265 0,00207 0,000675 0,00013 0,0000453 |
Потерю напора в водомере Hs, м.вод.ст., определяют по формуле
(67)
где qhhr - максимальный расход горячей воды, м3/ч.
При расчетах допускают потерю напора в крыльчатых водомерах до 2,5 м, в турбинных - до 1 м.
14. Определение требуемого напора холодного водопровода на вводе в ЦТП. Подбор циркуляционных насосов.
Требуемый напор холодного водопровода должен определяться из условий горячего водоснабжения, так как из-за наличия подогревателя потери напора значительно выше, чем в системе холодного водоснабжения.
Требуемый напор холодного водопровода Hтреб, м.вод.ст., на вводе в ЦТП составит
Hтр = Нgeom + НI+II + åDHl,tot + Нs + Нок + Нf =22.3+8.33+25.8+2.41+0.5+2.5=65.21м, (68)
где Нgeom - геометрическая высота подъема воды, т.е. высота душевой сетки верхнего этажа здания над уровнем водопроводного ввода в ЦТП;
НI+II - потери напора в трубном пространстве I и II ступеней подогревателя при максимальном режиме водоразбора;
åDНl,tot - потери напора в разводящих трубопроводах главной ветви сети;
Нs - потери напора в водомере;
Нок = 0.5м - потери напора в обратном клапане;
Нf - свободный напор на излив, принимаемый 2¸3 м.
Если напор холодного водопровода у ЦТП больше требуемого насосы устанавливаются только для циркуляции. Расчетный напор, м, циркуляционных насосов определяется по формуле
(69)
где åDНпcir - потери напора в подающем теплопроводе и II ступени водоподогревательной установки в режиме циркуляции, м;
åDНцcir - потери напора в циркуляционном теплопроводе, м;
(xqh+qcir) - расход воды в системе в режиме частичного водоразбора с циркуляцией, кг/ч;
x - доля максимального водоразбора, принимаемая для систем горячего водоснабжения протяженностью до 60 м равной 0.15, для систем протяженностью 100¸150 м – 0.2¸0.3, для квартальных систем - 0.5¸0.7, согласно [2].
Подберем насос марки К20/30а, К20/30б (К65-50-160) по [11].
Если напор холодного водопровода у ЦТП меньше требуемого, циркуляционные насосы устанавливаются для циркуляции и подкачки (повысительно-циркуляционные). Подача насосов в этом случае будет равна сумме расчетного и циркуляционного расходов горячей воды.
Расчетный напор повысительно-циркуляционных насосов равен недостающему напору на вводе в ЦТП:
Н = Нтр - Нд, (70)
где Нд - действительный (существующий) напор холодного водопровода на вводе в ЦТП, м.
В качестве циркуляционных или повысительных используют насосы типа К, КМ, ВК, ЦВЦ. Число насосов не должно быть менее двух, один из них является резервным. Если в номенклатуре насосов нет подходящего по параметрам, то можно применить последовательное включение как рабочих, так и резервных насосов, имея в виду, что напоры при этом складываются. Возле циркуляционного насоса необходимо предусмотреть запорную арматуру для переключения на резервный, а также обратный клапан.
В курсовой работе условно принято, что требуемый напор холодного водопровода у ЦТП не больше действительного.
15. Список рекомендуемой литературы.
1. Громов Н.К. Абонентские устройства водяных тепловых сетей.2-е изд. М.: Энергия, 1979. 248 с.
2. Ионин А.А., Хлыбов Б.М., Братенков В.Н., Терлецкая Е.Н. Теплоснабжение. Учеб. для вузов. М.: Стройиздат, 1982. 336 с.
3. Козин В.Е. и др. Теплоснабжение. М.: Высшая шк., 1980. 408 с.
4. Сенков Ф.В. Регулирование отпуска тепла в закрытых и открытых системах теплоснабжения: Учеб. пособие. 2-е изд. М.: Всесоюзный заочный инженерно-строительный институт, 1979. 408 с.
5. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. 5-е изд. М: Энергоиздат, 1982. 360 с.
6. СНиП 2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация зданий. М.: Госстрой 1986. 55 с.
7. СНиП 2.04.07-86. Тепловые сети. М.: Госстрой, 1989. 48 с.
8. Справочник проектировщика: Внутренние санитарно- технические устройства /Под ред. Староверова И.Г. и Шиллера Ю.И.: в 2 ч. М.: Стройиздат, 1990. ч.1: Отопление. 342 с.; ч.2: Водопровод и канализация. 246 с.
9. Справочник проектировщика: Проектирование тепловых сетей /Под ред. Николаева А.А. М.: Стройиздат, 1965. 360 с.
10. Теплоснабжение и вентиляция. Курсовое и дипломное проектирование /Под ред. Хрусталева Б.М. Минск: ДизайнПРО, 1997. 384 с.
11. Фалалеев Ю.П. Проектирование центрального теплоснабжения. Учеб. пособие. Н.Новгород: НГАСУ, 1997. 282 с.