Определение циркуляционного расхода в системах водопровода горячей воды

О. Д. Самарин, канд. техн. наук, доцент ФГБОУ ВПО «МГСУ»

Рассмотрим пример расчета системы внутреннего водопровода горячей воды. Система запроектирована для 8-этажного односекционного жилого дома типа «башня» с общим числом жителей U = 108 человек. На каждом этаже по четыре квартиры, оборудованные умывальниками, мойками и ваннами с душем, а также унитазами. Схема системы представлена на рис. 1 [1]. Общее число водоразборных приборов здесь будет равно:

N = 8 · 4 · 3 = 96.

Это меньше, чем для холодного водопровода, поскольку горячая вода подводится только к мойкам, ваннам и умывальникам, т. е. в каждой квартире предусматривается по три прибора для горячей воды. Для рассматриваемого типа зданий и санитарного оборудования в табл. 2.1 и 2.2 [2] представлены: максимальный секундный расход горячей воды q^h₀ = 0,18 л/с для диктующего прибора – ванной на верхнем этаже; расход в час наибольшего водопотребления = 10 л/ч.

Рисунок 1. Пример схемы внутреннего водопровода горячей воды (к примеру расчета)

Тогда вероятность действия приборов равна:

P = (10 · 108) / (3600 · 0,18 · 96) = 0,0174,

т.е. все же меньше 0,1. В этом случае расход воды на участке q, л/с, можно вычислить
как 5 α q^h₀ [2], где коэффициент α определяется в зависимости от произведения NP по выражению [1]:

(1)

где при NP < 100.

Заметим, что в актуализированной редакции СНиП 2.04.01–85*, а именно в [3], вообще принцип расчета расхода воды жестко не регламентируется, что и дает возможность пользоваться полученными здесь зависимостями. Результаты расчета приведены в табл. 1. Здесь гидравлический уклон i определяли по формуле [1], [4]:

(2)

где v – скорость воды на участке, м/с; d_в – внутренний диаметр трубопровода, мм.

Таблица 1 (подробнее) Физико-механические показатели выпускаемых автоклавных газобетонов

Алгоритм расчета, приспособленный к использованию электронных таблиц Excel, соответствует приведенному в [1].

Суммарные потери напора на трение составляют 3,88 м, а с учетом потерь на местные сопротивления, принимаемые для систем с полотенцесушителями на водоразборных стояках в размере 50 % от потерь на трение, общие потери напора равны: ∆Н = 1,5 · 3,88 = 5,83 м.

Следует иметь в виду, однако, что на головном участке (до первого узла), т. е. в данном случае на 4-м участке системы водопровода горячей воды, необходимо проверять, не требуется ли учитывать влияние циркуляции на расход воды. Для этого нужно вычислить отношение q₄ / q^cir, где циркуляционный расход q^cir определяется исходя из потерь теплоты стояками и допустимого снижения температуры воды до верхней водоразборной точки, которое в зданиях более 4 этажей равно 8,5 °С [5]. При средней высоте этажа в 3,3 м, как было принято в рассматриваемом примере, средние теплопотери на первом этаже для водоразборных открытых не-
изолированных стояков с полотенцесушителями по табл. 10.4 [5] составят примерно 186 Вт для Dу25 и 232 Вт для Dу32. Потери теплоты в от-
ветвлениях к стоякам от магистрали в первом приближении можно не учитывать в силу их незначительной протяженности и предполагаемого наличия теплоизоляции в подвале. Отсюда получаем:

q^cir = q^cir₀ N_эт N_ст,

где N_эт – количество этажей, N_ст – количество стояков в водоразборном узле, а удельный циркуляционный расход на один этаж q^cir₀ при указанных теплопотерях равен около 0,0052 л/с при Dу25 и 0,0065 л/с для Dу32. В нашем случае стояк Dу25, N_эт = 8, N_ст = 4, откуда:

q^cir = 0,0052 · 8 · 4 = 0,167 л/с,

и отношение:

q₄ / q^cir = 1,138 / 0,167 = 6,8 > 2,1,

поэтому при вычислении расхода на 4-м участке наличие циркуляции учитывать не нужно.

Для сравнения повторим теперь расчет для 16-этажного здания с аналогичной планировкой.
В этом случае: N = 2 · 96 = 192, U = 2 · 108 = 216 человек; Q^h_rh = 10,9 л/ч (по данным [5], так как в здании более 12 этажей), тогда:

P = (10,9 · 216) / (3600 · 0,18 · 192) = 0,0189,

т.е. несколько больше, чем в первом случае, но по-прежнему значительно меньше 0,1. Результаты расчетов сводим в табл. 2.

Таблица 2 (подробнее) Гидравлический расчет внутреннего водопровода для здания в 16 этажей

Следовательно, здесь диаметр стояка закономерно получается уже на одну ступень больше.
В то же время значение q^cir для Dу32, N_эт = 16 и N_ст = 4 равно: 0,0065 · 16 · 4 = 0,416 л/с,
тогда отношение q₄ / q^cir = 1,832 / 0,416 = 4,4, что также больше, чем 2.1, так что и здесь корректировать величину q₄ не нужно.

Тем не менее, поскольку в здании уже 16 этажей, проверяем величину напора у водоразборных приборов первого этажа. Он складывается из геометрической высоты:

Н_г = 3,3 · 15 + 1,5 = 51 м,

где 1,5 – разность отметок диктующего и наиболее низко расположенного прибора в пределах квартиры, м; 3,3 – высота этажа от пола до пола, м; величины ∆Н и свободного напора у диктующего прибора Н_св.

Для ванны с душем Н_св = 3 м по табл. 2.1 [5] или приложению 2 [1] (для большинства других водоразборных приборов в жилых зданиях Н_св = 2 м). В качестве ∆Н в данном случае необходимо учитывать потери только на участке 1, т. е. выше присоединения квартирной разводки первого этажа. По табл. 2 с учетом местных сопротивлений получаем:

∆Н = 1,659 · 1,5 = 2,49 м.

Тогда:

∑Н = 51 + 2,49 + 3 = 56,49 < 60 м.

Таким образом, мы получили приближенный способ определения циркуляционного расхода в системах водопровода горячей воды многоэтажных жилых зданий. Рассмотренная методика имеет простой и инженерный вид и доступна для использования в практике массового проектирования. При этом расчеты показали, что для наиболее типичных случаев влиянием циркуляционного расхода на режим водоразбора можно пренебречь.

Литература

1. Самарин О. Д. Гидравлические расчеты инженерных систем. М.: АСВ, 2014.
2. СНиП 2.04.01–85* «Внутренний водопровод и канализация зданий». М.: ГУП ЦПП, 2000.
3. СП 30.13330.2012 «Актуализированная редакция СНиП 2.04.01–85* Внутренний водопровод и канализация зданий». М.: Минрегион России, 2012.
4. Самарин О. Д. Расчет потерь напора в полимерных трубах // Сантехника. – 2014. – № 1. – С. 22–23.
5. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч. 2. Водопровод и канализация / Под. ред. И.Г. Староверова и Ю.И. Шиллера. М.: Стройиздат, 1990.