методичка для студентов. 5. Теплоснабжение жилого дома

• Название: 5. Теплоснабжение жилого дома
• Анкор: методичка для студентов.doc
• Дата: 26.04.2018
• Размер: 1.48 Mb.
• Имя файла: методичка для студентов.doc
• Тип: Реферат; #18517
• страница: 3 из 6

Примечание: кг/ч необходимо перевести в л/с (кг/ч = 1000/3600 – перевод из кг/ч в л/с).

6. 
   Подбор оборудования теплового пункта
   

В системах горячего водоснабжения жилых и общественных зданий для нагрева водопроводной воды используют пластинчатые и скоростные секционные теплообменники. Последние, обладают большим коэффициентом теплоотдачи, компактны и просты в использовании.

Пластинчатый теплообменник - это устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодной (нагреваемой) среде через стальные гофрированные пластины, которые установлены в раму и стянуты в пакет. 

Все пластины в пакете одинаковы, только развернуты одна за другой на 180°, поэтому при стягивании пакета пластин образуются каналы, по которым и протекают жидкости, участвующие в теплообмене.  Такая установка пластин обеспечивает чередование горячих и холодных каналов. В процессе теплообмена жидкости движутся навстречу друг другу (в противотоке). В местах их возможного перетекания находится либо стальная пластина, либо двойное резиновое уплотнение, что практически исключает смешение жидкостей.

    Вид гофрирования пластин и их количество, устанавливаемое в раму, зависят от эксплуатационных  требований к пластинчатому  теплообменнику. Материал, из которого изготавливаются пластины, может быть различным: от недорогой нержавеющей стали до различных экзотических сплавов, способных работать с агрессивными жидкостями.
    Материалы для изготовления уплотнительных прокладок также различаются в зависимости от условий применения пластинчатых теплообменников. Обычно используются различные полимеры на основе натуральных или синтетических каучуков. Срок работы теплообменных пластин – 20-25 лет. Пластинчатые теплообменники бывают: разборные, сварные, спиральные, паяные.
Расчет водоподогревателя системы горячего водоснабжения

При закрытой системе теплоснабжения, потребители присоединяются к двухтрубным тепловым сетям через водоподогреватели. Подогреватели в зависимости от величины соотношения максимального часового расходов теплоты на горячее водоснабжение и максимального часового расхода на отопление здания присоединяют по двухступенчатой схеме или параллельно .

При - по двухступенчатой последовательной схеме. По этой схеме вода из подающего трубопровода, пройдя подогреватель ІІ ступени, поступает в систему отопления.

Если , то такая схема соответствует одноступенчатой предвключенной схеме.

При двухступенчатой последовательной схеме вода из системы отопления проходит через 1 ступень, при этом задвижка 1 на обводной линии закрыта. Регулятор расхода настраивается так, чтобы через систему отопления проходил суммарный расчетный расход сетевой воды на отопление и горячее водоснабжение. В летнее время для работы системы горячего водоснабжения имеется перемычка с задвижкой, которая при работе системы плотно закрыта.

При - присоединение по двухступенчатой смешанной схеме. Сетевая вода, отдав часть тепла на подогрев водопроводной воды во ІІ ступени водоподогревателя, поступает в обратный трубопровод и совместно с обратной водой от системы отопления через задвижку – в 1 ступень водоподогревателя. Задвижка на обводной линии закрыта и открывается во время работы систем отопления при отключенной схеме горячего водоснабжения. В летний период при неработающей системе отопления задвижки после элеватора закрыты, а подогреватели горячего водоснабжения работают также как и зимой.

При - подключение по параллельной схеме. Работа подогревателя горячего водоснабжения не зависит от работы систем отопления, поэтому его можно регулировать при неработающей системе отопления. Регулятор расхода настраивается на расчетный расход сетевой воды для системы отопления.

Расчетный расход тепла на горячее водоснабжение определен выше.

Расчетный расход тепла на отопление здания:

, кВт (13)

где Q_{0 жил} – количество тепла, идущее на отопление жилых зданий, кВт;

Q_{0 общ} – количество тепла, идущее на отопление общественных зданий, кВт

, кВт

где q₀ – укрупненный показатель максимального теплового потока отопления зданий, Вт/м²; Выбирается по температуре наружного воздуха из таблицы 6;

А – общая площадь жилого здания, м²;

, кВт,

где к₁ – коэффициент, учитывающий расход тепла на отопление общественных зданий, к₁ = 0,25

Таблица 6

Укрупненные показатели максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1м² общей площади, Вт

Этажность жилой	Характеристика зданий	Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления , °С
постройки		минус 5	минус 10	минус 15	минус 20	минус 25	минус 30	минус 35	минус 40	минус 45	минус 50	минус 55
Для постройки до 1985 г.
1 - 2	Без учета и внедрения энергосберегающих мероприятий	148	154	160	205	213	230	234	237	242	255	271
3 - 4 5 и более		95 65	102 70	109 77	117 79	126 86	134 88	144 98	150 102	160 109	169 115	179 122
1 - 2	С учетом внедрения энергосберегающих мероприятий	147	153	160	194	201	218	222	225	230	242	257
3 - 4 5 и более		90 65	97 69	103 73	111 75	119 82	128 88	137 92	140 96	152 103	160 109	171 116
Для постройки после 1985 г.
1 - 2	По новым типовым проектам	145	152	159	166	173	177	180	187	194	200	208
3 - 4 5 и более		74 65	80 67	86 70	91 73	97 81	101 87	103 87	109 95	116 100	123 102	130 108
Примечания: 1. Энергосберегающие мероприятия обеспечиваются проведением работ по утеплению зданий при капитальных и текущих ремонтах, направленных на снижение тепловых потерь. 2. Укрупненные показатели зданий по новым типовым проектам приведены с учетом внедрения прогрессивных архитектурно-планировочных решений и применения строительных конструкций с улучшенными теплофизическими свойствами, обеспечивающими снижение тепловых потерь.

6.1. Тепловой и гидравлический расчет подогревателей горячего водоснабжения.

Задачей теплового расчета является определение необходимой площади поверхности нагрева подогревателя при заданной тепловой производительности, конструкции, известных температурах греющей и нагреваемой сред на входе в подогреватель и на выходе из него.

В системах горячего водоснабжения жилых зданий принимаются секционные скоростные подогреватели. В подогревателях горячего водоснабжения греющая сетевая вода пропускается по межтрубному пространству. Эти достигается выравнивание скоростей нагреваемой воды и лучшее удаление накипи.

В настоящее время секционные скоростные подогреватели выпускаются по ГОСТ 27590-2005; пластинчатые - по ГОСТ Р ИСО 15547-1-2009.

Если в системах горячего водоснабжения не устанавливают баки-аккумуляторы, то расчет поверхности нагрева ведется по максимальным часовым нагрузкам, а при установке – по среднечасовым нагрузкам.

Площадь теплообменной поверхности определяется:

, м² (14)

где - тепловая производительность, Вт. (1Вт∙ч=3600 Дж. При расчете Вт Дж необходимо перевести в Вт).

к – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²∙^○С);

Δt_ср – средняя разность температур греющего и нагреваемого теплоносителя, ^○С.

Все расчеты производят при температуре воды после системы отопления в точке излома температурного графика.

расчетные температуры сетевой воды: τ₁ = 150^○С (130^○С),

τ₂ = 70^○С;

температуры сетевой воды в подающей трубе в точке излома графика при

t_н^” = 4,5^○С: τ₁^” = 70^○С,

(15)

где δτ – расчетный перепад температур в тепловой сети,

δτ = 150-70=80^○С;

q₀ – относительный расход тепла.

, (16)

где t_і – внутренняя расчетная температура жилых зданий, ^○С;

t₀ – расчетная наружная температура для проектирования отопления (согласно городу по заданию).

Принимаем температуру сетевой воды после подогревателя τ₃ = 30^○С.

Расход сетевой воды на горячее водоснабжение (греющая среда):

, м³/ч (17)

Расход водопроводной воды на горячее водоснабжение (нагреваемая среда):
, м³/ч. (18)

где τ_г – температура горячей воды;

τ_х – температура холодной воды, ^○С.

Задаемся скоростью воды в нагревателе порядка 0,5-1 м/с найдем ориентировочную площадь межтрубного пространства:

, м² (19)

Выбираем тип водонагревателя по площади межтрубного пространства по прил.12

Коэффициент теплоотдачи водонагревателя:

, Вт/ (м²∙^○С) (20)

где М – коэффициент, учитывающий накипь и загрязнение трубок (определяется по прил.9);

α₁ – коэффициент теплоотдачи от греющего теплоносителя к стенкам трубок, Вт/ (м²∙^○С);

α₂ – коэффициент теплоотдачи от стенки ко вторичному теплоносителю,

Вт/ (м²∙^○С).

, Вт/ (м²∙^○С) (21)

где – скорость движения греющей среды в межтрубном пространстве, м/с;

d_экв – эквивалентный диаметр межтрубного пространства, м;

τ_ср – средняя температура нагреваемой среды, ^○С (150+70)/2=110^○С.

м (22)

Скорость движения в межтрубном пространстве равна:

, м/с. (23)
, Вт/ (м²∙^○С) (24)

Скорость движения нагреваемой среды:

, м/с (25)

Средняя температура нагреваемой воды:

^○С. (26)
, ^○С (27)

где Δt_б – большая разность температур греющей и нагреваемой среды;

Δt_м – меньшая разность температур греющей и нагреваемой среды. Принимается для водоводяных подогревателей – 5-10 ^○С, а для пароводяных – не менее 5^○С.

Необходимое количество секций водонагревателя:




(28)


где F- площадь поверхности теплообмена, м²;

_. – поверхность нагрева (принимается по паспортным данным водонагревателя по прил.12), м².
6.2 Расчет насосной установки

Общие потери напора от ввода водопровода до наиболее удаленной точки водоразбора представляют сумму:

, м.вод. ст., (29)

где Н_тр – потери напора в подающих трубопроводах, м.вод. ст; необходимо перевести из Па в м. вод. ст. 1 Па =10^-5 бар = 9,87∙10^-6 атм.=7,5∙10^-3 мм.рт.ст.

или 1 мм.рт.ст. = 1,33∙10² Па

1 мм.вод.ст = 9,8 Па или 1 м. вод. ст. = 10 кПа.

Н_в – потери напора в водомере, м.вод. ст (по прил.13);

Н_вд – потери напора в водонагревателе, м.вод. ст;

Н_г – геодезическая высота подачи воды от оси трубопровода водопроводной воды на вводе до наиболее высоко расположенного прибора, м.вод. ст;

Н_св – свободный напор в водоразборном приборе. Величина свободного напора необходима для обеспечения нормальной скорости истечения воды из водоразборного прибора. Напор свободного слива воды Н_св через открытые водоразборные краны у раковин, моек м умывальников принимается не менее 2 м.вод.ст. Для смесителей у ванн и душевых сеток – не менее 3 м.вод.ст. (величина Н_св принимается по СНиП – 2.01.04.-85).

В правильно запроектированной системе избыточный напор должен быть равен нулю:

, (30)

где Н_вод – напор водопроводной воды на вводе, м.вод. ст. (принимается

Н_вод = 50 м или Н_вод = 35м)

При недостаточном напоре водопроводной воды, когда ΔН < 0, тогда на трубопроводе водопроводной воды между водомером и нагревателем устанавливают насос с напором не менее ΔН_р. Производительность насоса выбирают по секундному расходу горячей воды в системе g_c. Количество насосов принимают не менее 2, из которых 2-ой – резервный.

При избыточном напоре на вводе, т.е. ΔН_р > 5 м вод.ст. и при невозможности увязки давлений путем подбора диаметров, после водомерного узла должна предусматриваться дроссельная диафрагма. Диаметр отверстия дроссельной диафрагмы для погашения избыточного напора определяется по формуле:

, мм, (31)

где ΔН_изб – избыточный напор, который необходимо погасить, м.вод.ст.;

d – внутренний диаметр, мм;

g_с – максимальный секундный расход воды в системе горячего водоснабжения (принимается по табл.2 из гидравлического расчета), л/с

Потери напора в скоростном водонагревателе ориентировочно определяют по формуле:

, м. вод. ст., (32)

Потери напора в водомере определяются по формуле:

, м.вод.ст., (33)

где S – коэффициент сопротивления водомера, зависящий от типоразмера принятого водомера.

G _c – секундный расход воды в системе горячего водоснабжения, л/с.

Подбор циркуляционных насосов

Расчетный напор циркуляционных насосов определяется по формуле:

, м.вод.ст. (34)

где ΔН_п.ц. – потери напора в подающих трубопроводах и водоподогревателе, м.вод.ст.;

G_ц – циркуляционный расход воды, кг/ч;

G_р – расчетный расход воды в системе горячего водоснабжения, кг/ч.