Расчетные режимы системы ГВС

И. В. Горюнов, руководитель проекта «УМНАЯ ВОДА», компания «ЭЛИТА»

Система водопровода горячей воды рассчитывается в двух режимах – режиме водоразбора и режиме циркуляции.

Водоразбор – режим подачи горячей воды

Его цель – обеспечить нормативный расход и напор воды у всех потребителей в период максимального потребления.

Последовательность выполнения расчета:

• рассчитать расход на водопотребление;
• подобрать диаметры подающих трубопроводов;
• рассчитать потери напора по всем веткам (при расходе на водопотребление) по подающим трубопроводам (от ИТП до приборов);
• определить диктующую ветку по максимальной сумме двух показателей: потерь напора до прибора и геометрической высоты прибора;
• принять свободный напор у диктующего прибора;
• определить требуемый напор (в начале сети);
• подобрать насосную установку;
• рассчитать гидростатический напор и установить регуляторы давления;
• рассчитать тепловые потери;
• рассчитать тепловой поток (для приготовления горячей воды) в зависимости от тепловых потерь и расхода на водопотребление.

Циркуляция –  режим поддержания температуры горячей воды

Цель этого режима – обеспечить нормативную температуру воды у всех потребителей в период минимального потребления.

Последовательность выполнения расчета:

• рассчитать тепловые потери подающих трубопроводов;
• определить допустимое остывание воды;
• рассчитать общий циркуляционный расход, который компенсирует тепловые потери при допустимом остывании воды;
• рассчитать распределение общего циркуляционного расхода по циркуляционным кольцам;
• подобрать диаметры циркуляционных трубопроводов;
• рассчитать потери напора по всем кольцам (при циркуляционном расходе) по подающим и циркуляционным трубопроводам (от ИТП до ИТП);
• подобрать циркуляционный насос;
• рассчитать четыре параметра разбалансировки циркуляционных колец – циркуляционного расхода, температуры, потерь напора, пропускной способности клапанов;
• определить настройку балансировочных клапанов.

Смоделирован простой пример – разновысотный четырехсекционный жилой дом. Расчет режима водоразбора понятен и не вызывает затруднений. Рассмотрим принципиальные моменты расчета режима циркуляции. Все вычисления выполнены в «УМНОЙ ВОДЕ» – уникальном программном комплексе для проектирования систем внутреннего водопровода и канализации зданий.

Тепловые потери

При расчете циркуляционного расхода учитываются тепловые потери подающих трубопроводов (магистралей и стояков), т. к. на этих участках происходит водоразбор и необходимо поддерживать нормативную температуру воды. Тепловые потери циркуляционных трубопроводов при расчете циркуляционного расхода не учитываются, т. к. на этих участках нет водоразбора и температура не нормируется. Тепловые потери рассчитываются в зависимости от термических сопротивлений труб и изоляции. Для расчета теплового потока (для приготовления горячей воды) учитываются тепловые потери всех трубопроводов: и подающих, и циркуляционных.

Циркуляционный расход

Важно определить допустимое остывание воды – это разница между температурой воды на выходе из ИТП (65 °C) и нормативной (минимальной допустимой) температурой у потребителя (60 °C). Циркуляционный расход рассчитывается по формуле:

q= Q/ρc Δt,

где  Q  –  тепловые потери;
         ρ  –  плотность воды;
         c  –  теплоемкость воды;
        Δt  –  допустимое остывание.

Разбалансировка циркуляционного расхода

Циркуляционный расход распределяется пропорционально тепловым потерям каждого кольца. В первой секции циркуляционный расход растет по кольцам (от 0,054 до 0,058 л/с). Во второй секции циркуляционный расход также растет по кольцам (от 0,052 до 0,056 л/с), но значения циркуляционного расхода меньше, т. к. эта секция имеет меньше тепловых потерь (меньше длина стояков). В диктующем кольце циркуляционный расход максимальный – 0,066 л/с. Разбалансировка циркуляционного расхода находится в широком диапазоне и имеет нелинейный характер изменений. Резкое увеличение циркуляционного расхода в четвертой секции связано с резким падением температуры воды.

Разбалансировка температуры

 По мере прохождения циркуляционного расхода по подающим участкам магистрали снижается температура воды. Это температура воды внизу стояков (на первом этаже). Однако вверху стояков (на верхних этажах) требуется нормативная температура воды (60 °C), т. е. снижается нормативное остывание воды в стояках (по мере удаления от ИТП). Разбалансировка температуры находится в широком диапазоне и имеет нелинейный характер изменений. В диктующем кольце температура минимальная – 63 °C. Обратите внимание на резкое снижение температуры в четвертой секции, причем это снижение не зависит от толщины изоляции. На дальних участках магистрали всегда будет резкое падение температуры воды.

Разбалансировка потерь напора

По мере удаления циркуляционных колец от ИТП растут потери напора, т. к. они зависят от циркуляционного расхода и длины колец. Разбалансировка потерь напора находится в широком диапазоне и имеет нелинейный характер изменений. В диктующем кольце потери напора максимальные – 6 м. Так как разбалансировка потерь напора больше 10 %, необходимо применить балансировочные клапаны. Разбалансировка потерь напора описана в нормативно-технической литературе, но это лишь один из четырех параметров, которые нужно учитывать при расчете режима циркуляции.

Разбалансировка пропускной способности клапанов

Настройка ручных балансировочных клапанов определяется по расчетному значению пропускной способности, которое рассчитывается по формуле:

Kv = q/√h,

где   q  –  циркуляционный расход через клапан;
         h  –  потери напора на клапане.

По мере удаления циркуляционных колец от ИТП растет пропускная способность клапанов, т. к. она зависит от циркуляционного расхода и потерь напора. Разбалансировка пропускной способности клапанов находится в широком диапазоне и имеет нелинейный характер изменений. В кольце Т3-19 пропускная способность максимальная – 0,71 м³/ч. На диктующем кольце клапан не устанавливается.

Выводы

Система водопровода горячей воды рассчитывается в двух режимах – водоразбор и циркуляция.

• Цель расчета режима водоразбора – обеспечить подачу воды в период максимального потребления.
• Цель расчета режима циркуляции – обеспечить температуру воды в период минимального потребления.
• Расход на водопотребление зависит от количества и типа потребителей.
• Циркуляционный расход зависит от тепловых потерь, которые рассчитываются согласно СП 61.13330.
• Циркуляционный расход не зависит от расхода на водопотребление.
• Имеется четыре параметра разбалансировки циркуляционных колец.
• Параметры разбалансировки связаны между собой, и при изменениях одного меняются остальные, причем эту взаимосвязь можно определить только расчетом.

Результаты правильного расчета на этапе проектирования закрывают большой перечень актуальных вопросов в будущем:

• потребители довольны качеством оказываемых услуг водоснабжения;
• благодаря положительным отзывам жителей у застройщика высокий рейтинг доверия;
• из-за отсутствия претензий к разработанной документации у проектной организации хорошая репутация на рынке;
• монтажная организация довольна быстрой пусконаладкой и эффективной работой оборудования;
• у эксплуатирующей организации отсутствуют жалобы от жителей, что подтверждает эффективность ее работы.

«УМНАЯ ВОДА» – программа для проектирования систем внутреннего водопровода и канализации зданий создана группой разработчиков компании «ЭЛИТА».
smartwater.su
8 (800) 550-50-70