Гидравлические режимы циркуляции и расчет циркуляционных трубопроводов

В циркуляционных системах горячего водоснабжения различают два основных вида гидравлических режимов: режим максимального водоразбора и режим циркуляции при полном отсутствии водоразбора. Гидравлические режимы протекают по-разному, в зависимости от наличия или отсутствия в системе аккумулирующих емкостей.

При наличии аккумуляторов режим максимального водоразбора, превышающий среднюю тепловую производительность водонагревателя, сопровождается разрядкой аккумуляторов, восполняющей недостающее количество горячей воды. Максимальный водоразбор из подающих стояков может прекратить циркуляцию. Чтобы предупредить поступление в циркуляционные трубопроводы холодной воды из водопровода и подмешивание холодной воды в водоразборных приборах, на циркуляционных трубопроводах перед присоединением их к подогревателю или аккумулятору должны быть предусмотрены обратные клапаны. Циркуляционные линии, отключенные от системы обратными клапанами, в этом случае будут находиться под давлением в течение всего периода прекращения циркуляции.

При отсутствии в системе аккумуляторов максимальный водоразбор, превышающий расчетную теплопроизводительность водонагревателя, может вызвать нарушение циркуляции в результате поступления в циркуляционные трубопроводы недостающего количества воды непосредственно из городского водопровода. Для устранения опрокидывания циркуляции на циркуляционном трубопроводе перед присоединением к подогревателям также должны быть предусмотрены обратные клапаны. С прекращением циркуляции к водоразборным приборам может поступать горячая вода со значительным недогревом до нормы на продолжении всего периода максимального водоразбора.

По мере уменьшения водоразбора до прекращения его циркуляционный расход воды увеличивается до расчетного значения. С точки зрения надежности теплоснабжения необходимо, чтобы в циркуляционных трубопроводах вода протекала всегда независимо от величины горячего водоразбора, так как опорожнение циркуляционных линий ведет к подсосам и даже к прекращению подачи воды через открытые водоразборные устройства.

Чтобы не допускать значительных резервов емкостей аккумуляторов и тепловой производительности водонагревателей, необходимых для длительного поддержания режима максимального водоразбора и уменьшения величины недогрева горячей воды, подающие трубопроводы необходимо рассчитывать на пропуск расчетного расхода воды с учетом циркуляционного расхода.

Циркуляция необходима для предотвращения остывания горячей воды в разводящих трубопроводах при незначительном водоразборе или полном его прекращении. Циркуляция может быть непрерывной в течение всего периода пользования горячей водой и кратковременной. Непрерывная циркуляция применяется в системах горячего водоснабжения крупных жилых домов, гостиниц, детских и различных лечебно-профилактических учреждений, где водоразбор возможен в любое время суток.

Циркуляционный расход воды, л/с, компенсирующий тепловые потери в подающих трубопроводах, определяют из выражения

, (3.7)

где Q_т.п – потери теплоты в подающих трубопроводах, кВт; Dt = t_н – t_к – допустимое остывание воды; t_н – температура горячей воды после подогревателя, смесителя или на выходе из бака-аккумулятора; t_к – температура в самой удаленной точке водоразбора.

Если централизованное горячее водоснабжение производится от ЦТП, то температура горячей воды на выходе из пункта должна приниматься не ниже 65, но не выше 75 °С.

Тепловые потери на расчетном участке подающего трубопровода или стояка определяются по нормативным удельным потерям теплоты или расчетом по формуле

, (3.8)

где k – коэффициент теплопередачи неизолированного трубопровода, k = 11,6 Вт/(м²×°С); d_н – наружный диаметр трубы, м; t_ср = 0,5(t_н+ t_к) – средняя температура горячей воды, равная полусумме температур в начале и в конце расчетного участка; t_o – температура окружающей среды, °С; h – КПД тепловой изоляции, h = 0,6¸0,8.

Температуру окружающей среды принимают в зависимости от способа прокладки труб: в бороздах и каналах – 40 °С, в жилых помещениях – 18 – 20 °С; в неотапливаемых подвалах – 5 °С; на чердаках – 10 °С.

Тепловые потери стояков с различными типами и числом водоразборных приборов определяют для каждого стояка в отдельности, при этом расчет производят при одной средней температуре горячей воды для всех стояков.

Расчет тепловых потерь ведут в направлении от концевой точки водоразбора к источнику теплоты.

При установке полотенцесушителей на подающих трубопроводах тепловые потери увеличиваются на 30%. Общие тепловые потери трубопроводами здания составляют

, (3.8)

где а – коэффициент, учитывающий тепловые потери в полотенцесушителях, a =1,3; SQ_т.п.у – сумма тепловых потерь в подающих трубопроводах и стояках, кВт.

При централизованном приготовлении горячей воды в ЦТП потери теплоты в подающих трубопроводах квартальных сетей определяют аналогичным образом.

Циркуляционный расход воды по отдельным стоякам распределяется пропорционально тепловым потерям в них

, (3.9)

где G_ц.c – расход циркуляционной воды в стояке, л/с; Q_с – тепловые потери, приходящиеся на стояк, кВт.

Для предупреждения излишней циркуляции воды в системах с принудительной циркуляцией рекомендуется принимать диаметры циркуляционных трубопроводов на один-два стандартных размера меньше диаметров соответствующих участков подающих трубопроводов.

При гидравлическом расчете циркуляционных систем по циркуляционному расходу воды необходимо производить увязку потерь напоров в подающих и циркуляционных трубопроводах всех ветвей на участках от водонагревателя до самого удаленного водоразборного прибора. Невязка напоров в ветвях более 10% не допускается. Увязка потерь напоров производится подбором диаметров циркуляционных стояков или подбором на циркуляционных стояках диафрагм.