б4инисгвротво долвдыо-коыыуыидьыого хозяйства РСФСР Ордена Трудового Красного Знамени Академия коммунального хозяйства им. К.Д.Памфилова

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ И ТЕПЛОВОЙ УСТОЙЧИВОСТИ И ЭКОНОМИЧНОСТИ СИСТЕМ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ОТ ЦТП

Москва 197?

Министерство жилищно-коммунального хозяйства РСФСР Ордена Трудового Красного Знамени Академия коммунального хозяйства им. К.Д.Памфилова

Утверждены приказом министра жилищно-коммунального хозяйства РСФСР fe 260 от июня 1977 г.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ И ТЕПЛОВОЙ УСТОЙЧИВОСТИ И ЭКОНОМИЧНОСТИ СИСТЕМ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ОТ ДТП

Отдел научно-технической информации АКХ Москва 1977

14. В общем случае стояк или секционный узел с точки зрения гидравлики представляет собой перемычку между пода»* щей и циркуляционной магистралями, в которой при циркуляционном рекиме будет справедливо равенство

^пер ^в ^пер* ^пер*

где Н_пер - потери напора ыеяду точками врезки этой перемычки в подающую и циркуляционную магистрали; G _пер -циркуляционный расход по перемычке; S_n6p - гидравлическое сопротивление перемычки.

1Ъс Гидравлическое сопротивление перемычки (отояка или секционного узла) надлежит определять по формуле

°пер "Зв.ст * ^ц.ст ⁺ *^и.с    *

где 5_В#СТ - гидравлическое сопротивление водоразборного стояка; ^ ц^_от - гидравлическое сопротивление циркуляционного отояка; S_UtG ~ гидравлическое сопротивление местного сопротивления, установленного на циркуляционном стояке вблизи месте Ьрезки его в циркуляционную магиотраль.

16.    При параллельном соединении f) подающих водоразборных стояков в секционном узде (зуммерное гидравлическое сопротивление определяется из

⁺ rf~k~ * (~~$г ⁺*”⁺llit'

где Зс - оуымарноо гидравлическое сопротивление подающих отоякоэ секционного узла; Sj, S₂ - гидравлическое сопротивление отдельных подающих стояков, соединенных параллельно.

17.    При параллельном соединении нескольких одинаковых по диаметру и конфигурации подащкх водоразборных стояков (имеющих равное гидравлическое сопротивление) суммарное гидравлическое сопротивление определится по формуле

^SC • Ф¹⁷ >

10

где П - число подающих водоразборных стояков, соединенных параллельно в одном секционном узле.

18.    Суммарные потери напора перемычки, состоящей из нескольких параллельно соединенных подающих стояков одинакового диаметра и конфигурации, циркуляционного стояка и местного сопротивления определяют по формуле

^пер ^s ( ^в.ст. ^{+ п} ^ц.ст    *

где G-ц - циркуляционный расход по одному подающему водоразборному стояку.

19.    Гидравлическое сопротивление местного сопротивления; устанавливаемого на циркуляционном стояке вблизи места врезки его в циркуляционную магистраль, определяется

где H_nQp - оптимальные потери напора на перемычке, обесценивающие достаточное распределение циркуляционных расходов, выбираются на основании данных расчета системы на

ЭВМ,.

20.    Гидравлическое сопротивление меогного сопротивления определяется на основании принятого перепада давлений на перемычке и по этому сопротивлению подбирается соответствующее техническое устройство, создающее требуемые потери напора в циркуляционном режиме.

21.    Поступление воды в максимум водоразбора из подающей и циркуляционной магистралей зависит от соотношения гидравлических сопротивлений подающей части стояка и циркуляционной (гидравлическое сопротивление циркуляционной части стояка включает в себя гидравлическое сопротивление местного сопротивления).

Большее сопротивление стояка в циркуляционном режиме, полученное за счет введения местного сопротивления, приводит к уменьшению поступления воды из циркуляционной

II

магистрали и, следовательно, к повьшеяию температуры золы, поступающей к водоразборному крану.

22.    При определении оптимальных потерь напора в разветвленной системе расчет следует производить для наиболее протяженного и наиболее загруженного участка.

23.    Все ответвления от расчетного участка в рассчитываемой схеме должны учитываться путем введения в точке ответвления эквивалентного сопротивления (суммарного гидравлического сопротивления). При определении суммарного гидравлического сопротивления ответвления должны учитываться как гидравлические сопротивления стояков или секционных узлов, так и гидравлические сопротивления соответствующих участков подающей и циркуляционной магистралей.

24.    При невозможности проведения расчетов па ЗВМ положительный результат в распределении циркуляционных расходов в системе средней тепловой производительности может быть достигнут при доведении потерь напора в стояке или секционном узле до 40000*70000 Па в циркуляционном режиме. Однако такое решение монет оказаться не лучшим с точки зрения экономики и достигнутого эффекта.

25.    Расчет отверстия дроссельной диафрагмы, устанавли

ваемой на стояках, рекомендуется производить по зависимости    у Т 2

'•■“"hr •

где 6- расчетный расход воды по отояку или секционному узлу в циркуляционном режиме, т/ч;дН - напор, гасимый диафрагмой, Па.

26.    Определение длины вотавки из полдюймовой трубы надлежит определять по формуле

1 =

где£- длина участка полдюймоьой трубы; м; S личеокое сопротивление полдюймовой трубы длиной

о р

нимнется равным 0,01302 Па «г/кг¹ .

АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ЦИРКУЛЯЦИОННОГО РЕЖИМА ЦЕПОЧЕЧНЫХ СЕТЕЙ

27.    Схема расчетной ветви системы горячего водоснабжении является цепочечной и монет быть представлена эквивалентной схемой,изображенной на рис.2.

28.    В циркуляционном ренине схема может быть описана следующей (нелинейной относительно рассчитываемых потоков Х£ ) системой ( *Ы) уравнений с (ml) неизвестными

( х₀, _V’/^Xft) уравнениями первого закона Кирхгофа

^xi ■ W*

^х2 ^я ^2^^хо*^1^ ^ ^(^хо^’ х^ «    ³    tj(x₀);

^хл ⁼ У*П-2' ^хП-1> = У^хо)« где    Сi    - линейные функции своих аргументов. Более того,    =    qJT)    ),

vu. ирпкпм лрииэвиллиио знмчиппе Aq нитока через замыкающий участок, рассчитываются значении х* потоков через остальные участки. Расчет производится рекурентно по формулам Кирхгофа.

31.    После вычисления величины х* искомые значения потоков удовлетворяющие системе уравнений п.28,могут быть получены следующим образом:

X; ~jrj- ^хс < t. = STfT ).

32.    Программа для ЭВМ "Н^г*ири-2^П,реализующая данный алгори расчета циркуляционного режима цепочечных сетеИ₉опиовние программы и инструкция оператору приведены в прил.1,2,3.

Рис.2. Стека цепочечном сея: у - яодача воды з сеть; St- сопротивле-i*e l—го участка с эти (6иГ/)); Ч~ погон хю^-ац участку сем (б«о,л)

Приложение I

Программа расчета циркуляционного ренина цепочечных сетей

1	= 500 к S
I	введем а
2	допустим п «0
3	вычислим а=а-*1
4	вставим л=п+1
5	есди^Ч),5>0 идти	к	3
6	введем 6
7	если 8-0,5< 0 идти	к	34
8	если 8-1,5< С идти	к	27
9	если 8-2,5<0 идти	к	21
10	если 8-3,5<0 идти	к	14
II	если 6-4,5<0 идти	к	38
12	идти к 14
14	допустим с=0
15	введен $0
16	допустим i«=i
17	введен Si,
18	вставим с я 6+2
19	если 6 -Л<0 идти ;	к	17
20	идти к 6
21	введем 50 1
22	допустим С «I
23	вычислим 5^1
24	вставим u t+2
25	если с -л<0 идти	к i	23
26	идти к 6
27	введем с
28	допус ТИМ 6 =0
29	вычислим с=с-1
30	вставим с ш с +1
31	если с-0,5 >0 идти	к	25

15

УДК 696Л

В настоящих рекомендациях даны основы расчета систем горячего аодоснвбвения с повышенной гидравлической и тепловой устойчивость!)*

Рекомендации составлены на основе проведенного анализа гидравлических режимов в стояках, секционных узлах п сясгемах горячего водоснабжения, а также результатов расчетов на оЦВМ сгс* теш горячего водоснабжения в режимах циркуляции и водорагбора при различном перепаде давлений на стояках и предназначены для использования местными органами аиадно-коммукэльного хозяйства й предприятиями объединенных котельных и тепловых сетей при реконструкции, наладке существующих и проектировании новых систем горячего водоснабжения от ЦТП*

Рекомендации разработаны кандидатами технических наук Н.Г.ДБорецковым и А^СоГлуховскйы» Прелояевязя и замечания просьба направлять по адресу: 123373* Москва₉ Д-З/З* Волоколамское иоо~ се, 116а Академия коммунального хозяйства им.

К.Д.Памфилова, отдел теплоснабжения и вентиляции.

©Академия коммунального хозлйотва мм*К»Д.Памфилова (АКХ),!9??г.

Применение квартальных систем горячего водоснабжения о устройством центральных тепловых пунктов, решив отдельные проблемы, привело к возникновению других. Был решен вопрос с шуыом, производимым при работе циркуляционными насосами систем горячего водоснабжения и насосами, повышающими давление в системе водопровода, которые ранее устанавливались в подвалах зданий. Уменьшено в несколько раз числе регуляторов, снижена общая потребность в подогревателях горячего водоснабжения. Улучшены условия эксплуатации оборудования и г.д. Однако возникли и новые проблемы, одна из которых - ухудшение температурного режима в системе, приводящее в отдельных случаях к постоянному поступлению к водоразборной арматуре воды с недостаточной температурой, а во многих случаях - с пониженной температурой в начале водоразбора. Это явление приводи? к необходимости слива теплой воды в начале водоразбора в канализацию, что влечет за собой потери тепла и воды. По мнению специалистов, потери тепла и воды оцениваются примерно в 10% от расходуемых на цели горячего водоснабжения.

Как известно, в системе имеет место сложный гидравлический режим, обусловленный наличием переменного расхода на водоразбор в течение суток. Наличие этого переменного расхода оказывает влияние на циркуляционный расход, приводя к изменению его величины и перераспределению внутри сисромы, что в конечном счете сказывается на температурном режиме в системе.

3

В практике проектирования систем горячего водоснабжения гидравлический расчет систем в режиме циркуляции обычно не производится, и каких-либо конструктивных мероприятий по распределению циркуляционного расхода по всей системе не предусматривается* Это было допустимо в домовых системах, но увеличение размеров систем с применением ЦТП привело к созданию систем, в отдельных частях которых имеется неудолетворительный температурный режим.

Трудности в организации хорошего циркуляционного режима усугубляются том, что квартальные системы образуются из ряда механически объединенных домовых систем, которые отличаются друг от друга■’йонструкцией стояков я секционных узлов, а следовательно, их гидравлическими харак-

KinnfiAmi# trntiu А V V A«l UUMftl О

Применение ряда решений с целью выправления положения без глубокого изучения проблемы, в честности, замена циркуляционных насосов на насосы большей производительности, иоает оказаться не экономичным, и в ряде случаев не дает ожидаемого результата*

ОСНОВНЫЕ ПОЛОКЕНИЯ

I» В нестоящее время широкое распространение имеют несколько схем систем горячего водоснабжения жилых зданий. Поскольку кварталы застраиваются разнотипными зданиями, то н квартале возникают системы горячего водоснабжения от ДТП, объединяющие несколько различных видов схемных решений стояков систем горячего водоснабжения. Наиболее распространенными являются схемы, приведенные на рис Л.

2. Несмотря на разнообразие схем, стояк или секционный увел, с точки зрения гидравлики, представляет собой перемычку между подающей и циркуляционной магистралями. Циркуляция по отояку (перемычке) осуществляется за счет перепада давлений, создаваемого циркуляционным насосом. Перепад давлений на стояке (между точками врезки стояка в подающую и циркуляционную магистрали) определяет величину циркуляционного расхода по отояку. Этот перепад давлений оказывает влияние на гидравлический режим, который возникает в стояке при водоразборе. В зависимости от величин перепада давления на стояке и водоразбора возможны два варианта поступления воды к точке водоразбора: только и8 подающей магистрали с сохранением части циркуляционного расхода и из подающей и циркуляционной магистралей с прекращением циркуляции по стояку.

5. Система горячего водоснабжения в целом представляет собой ряд стояков или секционных узлов, включенных параллельно между подающей и циркуляционной магистралями. Схема системы является цепочечной и в циркуляционном режиме легко рассчитывается на ЭЦВМ. Такие раочеты были проведены в Академии. Анализ полученных данных для цепочечной системы горячего водоснабжения, состоящей из 48 парнозакольцованных отопков девятиэтааных зданий, показал, что в существующих системах горячего водоснабжения, без гидравлической увязки циркуляционных колец, которая обычно ни производится, наблюдаются значительные по ве-

Ряс.I. Принт анальные схемы схстек горячего водоснайхеная: а - система с цнркулкдионнкки сгояхамн; б - то *е, с ояркэзакодьцованныни отсека-в - то хе, с тремя закольцованныкл стояками, один ;*з которых подключен к церкуля-дкоаноа линии; все с водоразбором; г - то же, с четырьмя эакодьцозаннкии стояками, один на которых подмочен к циркуляционной диким; все о водозаборов

личине изменения циркуляционного расхода по стоякам. Гак, в принятой системе циркуляционной расход распределился в пределах от 179% в первом стопке до 24% от расчетного в последнем. Полученное распределение расходов показывает, что в подобных системах увеличение производительности циркуляционных насосов, практикуемое некоторыми проектными и эксплуатационными организациями с целью улучшения циркуляционного и температурного режима в системе, не монет дать положительного эффекта. Для достижения расчетного циркуляционного расхода в последнем стояке в нашем случае требуется увеличить циркуляционный расход более чем б 4 раза, что, не говоря о экономической нецелесообразности, практически невозможно. Наличие малого циркуляционного расхода на последних стояках свидетельствует о наличии незначительного перепада давлений на стояке, что в свою очередь ухудшает гидравлический режим стояка при водоразборе и приводит к увеличению доли воды, поступающей к точке водоразбора из циркуляционной магистрали, температура воды в которой оказывается значительно нике расчетной за счет ос большего выстилания в стояках при малых расходах. Значительно улучшить гидрашшческий режим стояка и распределение циркуляционных расходов в системе можно за счет увеличения сопротивления стоика путем введения местного сопротивления в стояк вблизи точки врезки его ъ циркуляционную магистраль. Увеличение потери напора в стоике в циркуляционном режиме до 20000 Па (2 ы вод.ст) в рассматриваемой системе приводит к уменьшению разброса циркуляционных расходов,которое в этом случае составляет 130% от расчетного в первом стояке и оЗ% - в последнем. Доведение потерь напора в стояке до 'ЮООО Па приводит к выравниванию расходов по стоякам, и они распределяются в пределах от 118 до 77%; до 60000 Па - от ИЗ до 84% и до 80000 Па - от НО до 87%. Проведенные расчеты свидетельствуют о том, что достаточно хорошее распределение циркуляционных расходов по стоякам в сио-

7

теме горячего водоснабжения может быть достигнуто без гидравлической увязки отдельных колец, требущей проведения трудоемких расчетов, а также сложных наладочных работ, связанных о выполнением мероприятий, разработанных в результате этого расчета. Это распределение может быть достигнуто путем введения технического устройства для создания местного сопротивления в стояк,врезаемый в циркуляционную магистраль.

4.    Расчет системы горячего водоснабжения в режиме во-доразбора*проведенный но ЭЦВМ М-222,показал, что повышение сопротивления стояков оказывает положительное влияние на гидравлический режим, способствуя равномерному распределению циркуляционного расхода по стоякам, в которых во доразбор отсутствует, и увеличению доли воды, посгупао щей на Бодораабор из подающей магистрали.

5.    Гидравлическая и тепловая устойчивость систем горячего водоснабжения от ЦТО может быть повышена при доведении потерь напора в отояках или секционных узлах системы в циркуляционном режиме до 20000 — 80000 Па..

6.    Указанные потери напора в стояке или секционном узле в циркуляционном режиме следует получать за счет установки на стояке недвлело от места врезки его в циркуляционную магистраль специального технического устройства, служащего для ооэдакия квотного сопротивления.

7.    В качество такого специального технического устройства рекомендуется применять трубопровод циркуляционного

отонка уменьшенного диаметра, если ©тот стояк не выполняет функций водоразборного г кран повышенного сопротивления АКХ; вставку полдюймовой трубы определенной длины? дроссельную диафрагму.

8.    Выбор типа устройства для создания местного сопротивления зависит от конструктивных особенностей системы, величины требуемого местного сопротивления и качества воды. При наличии в системе воды, склонной к наюшообра-яованию, предпочтительнее вместо дроссельных диафрагм

8

применять краны А1СХ. Применение вставок из полдюймовой трубы рекомендуется в том случае, когда диаметр отверстия дроссельной диафрагмы получается очень малым и при наличии конструктивной возможности включения такой вставки в конструкцию стояка. 3 системах с секционными узлами и холостыми циркуляционными стояками увеличение сопротивления узла рекомендуется достигать за счет соответствующего подбора диаметра этого циркуляционного стояка.

9.    Уменьшение диаметра водоразборных стояков с целью увеличения потерь напора в стояке или секционном узле в циркуляционном режиме не рекомендуется из-за ухудшения гидравлического режима, возникающего в стояке при водо-разборе.

10.    Максимальная величина потерь напора в стояке или секционном узле в 80000 Па определена исходя из реальной доли напора, создаваемого циркуляционными насосами систем горячего водоснабжения, установленными в ЦТП, которая может быть израсходована на эти цели.

11.    Оптимальную величину потерь напора в стояке или секционном узле, необходимую для достижения устойчивой работы каждой рассматриваемой системы, как правило, следует определять на основании рассмотрения результатоз расчета этой системы на ЭВМ.

12.    Достаточным может быть признано распределение циркуляционных расходов в системе в пределах от 120% на стояках или секционных узлах, расположенных на головных участках системы, до 60% от расчетного циркуляционного расхода - на конечных.

13.    Расчетный циркуляционный расход но стояку или секционному узлу следует определять исходя из теплопотерь стояком или секционным узлом, полученных в результате проведения теплотехнического расчета. Перепад температур на стояке или секционном узле рекомендуется принимать равным Ю°С. Циркуляционный расход в системе рекомендуется принимать как сумму циркуляционных расходов по воем стоякам и секционным узлам.

9