БОЛЬШАЯ РАЗНОСТЬ ТЕМПЕРАТУР Atg°C

Рис. 116. Номограмма для определения средней логарифмической разностн температур для расчета скоростных вротнвоточных водонагревателей

В емкостных водонагревателях в качестве расчетной разности температур теплоносителя и нагреваемой воды принимается ее среднеарифметическое значение:

bt = (T_H + T_K)/2-(t_H+t_K)/2, (11.12)

где Т_в н Т_к — начальная н конечная температуры теплоносителя; t_B n t_K — то же, нагреваемой воды.

Обычно при расчете принимаются температуры теп­лоносителя летнего периода, когда они ижеют меньшие значения, тогда t±.t меньше, а F_en больше.

В связи с тем, что работа водонагревателей в летние и зимние месяцы (вне отопительного и в отопительном сезонах года) значительно отличается друг от друга, а водонагреватели горячего водоснабжения подключают­ся по двухступенчатой схеме нагрева, расчеты поверх­ности нагрева необходимо проводить на два режима.

Первый режим соответствует отопительному сезону и работе отопительной системы. В этот период расчетная начальная температура теплоносителя принимается рав­ной Г„=130°С; в обратной — Г„ = 70°С.

Второй режим соответствует летнему периоду, когда 7^т_н=70⁶С и Г_к = 30°С. Во время летнего периода водо­нагреватели подключаются к сети теплоснабжения по одноступенчатой схеме, а зимой — по двухступенчатой схеме, причем первая ступень подключается к обратной системе отопления.

Водонагреватели подбираются по наибольшему зна­чению требуемой площади нагрева с таким расчетом, чтобы скорость движения воды была равна 0,5—1,5 м/с,

Число секций водонагревателя:

ulh, (11.13)

m-

где /с — площадь теплообмена одной секции или гребенчатого змее­вика, принимается по табл. 11.1 и 11.2.

Конструктивные размеры (выбор номера водонагревателя) в значительной степени определяются гидравли­ческим расчетом.

Потери напора в трубчатом водонагревателе (для воды, проходящей по трубкам) вычисляют по общей формуле для шероховатых труб:

(11.14)

порно-запасных баков систем холодного водопровода, т.е. путем совмещения графиков теплоотдачи и тепло-потребления.

Если достоверных графиков теплопотребления для данной категории зданий нет, то требуемое аккумули­рующее количество теплоты можно определить аналити­чески с помощью следующей закономерности:

где К — коэффициент трення, Х=0,03; /—общая длина пути воды, м; d— внутренний диаметр трубок, м; 2£— сумма коэффициентов местных потерь; v — скорость течения воды, м/с; у — плотность воды, кг/м³; g — ускорение свободного падения, м/с².

При определении потерь напора в трубном пучке но­вого водонагревателя основная доля потерь напора при­ходится на линейные потери, т. е. на долю первого члена уравнения (11.14).

Потери напора в новых трубках можно определить приближенно с помощью формулы:

ДЯ«530у². (11.15)

Для водонагревателей с учетом различного рода от­ложений на внутренней поверхности труб необходимо учитывать коэффициент загрязнения, величина которо­го зависит от местных условий и определяется по опыту эксплуатации (для Москвы /С₃=4). Тогда выражение по­терь напора с учетом зарастания трубок приобретает вид:

АН « 750Л₃ v² гп_ъп, (11.16)

где т — число секций водонагревателя в установке.

Аккумулирующий объем емкостного водонагревателя

может быть определен аналитически и графически.

В первом случае объем аккумуляторов теплоты вы­числяется по формуле:

AQ^T

где AQ^T— аккумулирующий запас теплоты, кДж; ^-—средняя тем­пература горячей воды; t^c — температура холодной воды.

Аккумулирующий объем теплоты зависит от режи­мов потребления горячей воды и режимов работы водо­нагревателей. Величина его определяется по такой же методике, что и определение регулирующей емкости на-

(11.18)

где Qj— среднее часовое потребление теплоты системы горячего во­доснабжения с учетом теплопотерь, определяется по формуле (11.7); Т — расчетный период потребления теплоты, ч, сут; V,_e — относи­тельная регулирующая емкость аккумулятора теплоты, %>

Значение относительной регулирующей емкости ак­кумулятора теплоты определяется по принятой тепло-производительности водонагревателя и коэффициенту часовой неравномерности теплопотребления в системе:

(П-19)

Расчетная подача теплоты водонагревателем опреде­ляется по'формуле:

QI._BH= 100-%-, (11.20)

где Qg д¹— теплопроизводительность установленного водонагревателя.

Для графического анализа работы системы водона­греватель — аккумулятор теплоты необходимо иметь бо­лее или менее достоверные графики теплопотребления. Представим себе, что мы располагаем именно таким ступенчатым графиком (см. рис. 11.7). Интегральный график построен с 6ч (т.е. со времени начала потребле­ния горячей воды). Если бы теплопотребление было равномерным в течение периода работы системы Т, рас­четную теплоподачу в этих условиях было найти просто, так как Qln—Q?, но теплопотребление системы горяче­го водоснабжения всегда неравномерно (линия /), по­этому теплоподачу обычно определяют соединив край­ние точки линии теплопотребления 6—5 и, сместив ее параллельно до точки А. Регулирующее количество теп­лоты QaK будет соответствовать наибольшим ординатам

Рис. И.7. Ступенчатыйграфик теплопотребления (а) нинтегральный график теплопотребления итепло' подачи (б)

1 — теплолотребление; 2 — тепло*

подача; Г — продолжительность

работы системы горячего водо-.

снабжения

врЕмд суток;

между кривой теплопотребления и линией теплоотдачи (линия 2).

Расчетная производительность водонагревателя вы­ражается тангенсом угла наклона линии 2 (теплопода-чи) к оси абсцисс.

Совмещение графиков теплопотребления и теплопо-дачи позволяет определить режим работы установки. Так, абсцисса на отрезке 2—6 отражает период пред­варительного разогрева установки с тем, чтобы можно было обеспечить подачу теплоты в пиковое время (то­чка А).

Точка В показывает период от выключения установки до окончания потребления теплоты, иначе в системе бу­дут наблюдаться нерациональные потери за счет сброса теплоты (ордината остывания Б—5).

§ 43. СХЕМА ПРИСОЕДИНЕНИЯ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЕЙ К ТЕПЛОВОЙ СЕТИ

В начальный период развития теплофикации для приготовления горячей воды применялось только одно­ступенчатое параллельное (по отношению к системе отопления) включение водонагревателей (рис. 11.8,с). Преимуществом этой схемы является почти полная независимость расхода теплоты на отопление от расхода теплоты на горячее водоснабжение.

Водонагреватель рассчитывают при наиболее небла­гоприятных условиях при самой низкой температуре се­тевой воды (Г_н=70°С; Г„=30°С; *_И = 5°С; *„=55— 60°С); перепад температур теплоносителя и нагревае­мой воды составляет всего 10—15°С.

При одноступенчатой схеме с предвключенными во­донагревателями (рис. 11.8,6) они включаются перед Системой отопления, причем регулятор расхода воды си­стемы отопления располагается на подающей тепло-Снабжения между присоединениями (подающего и об­ратного) водонагревателя горячего водоснабжения.

По этой схеме в часы максимального водоразбора в горячем водопроводе система отопления недополучает необходимое количество теплоносителя, а в часы пот­ребления горячей воды ниже средних значений она, на­оборот, получает теплоты больше необходимого. В це-Лом за сутки система отопления получает свою норму расхода и, как показали исследования, выполненные во ВТИ и МНИТЭПе, колебания температуры в отапливае­мых помещениях незначительны за счет теплорегулиру-ющей способности здания в целом и системы отопления В частности. Однако расход теплоносителя, сохраняемый в течение всего отопительного периода, будет недостаточ­ным в более теплые месяцы отопительного сезона при более низких температурах теплоносителя. В результате получилась странная теплотехническая ситуация;-при бо­лее высоких температурах наружного воздуха (например, в апреле) был зафиксирован недогрев отапливаемых помещений, а при низких наружных температурах (ян­варь) — их перегрев. К тому же, ввиду присоединения к общей тепловой сети зданий разного назначения, а сле­довательно, с разными относительными расходами теп­лоты на горячее водоснабжение, такой способ присоеди­нения водонагревателей горячего водоснабжения ока-аался практически непригодным и был заменен двухступенчатой последовательной схемой присоедине­ния (рис. 11.8,г), которая применяется при независимом регулировании тепловых нагрузок отопления и горячего водоснабжения. В первой ступени вода подогревается обратной водой отопительной системы. При расчетной наружной температуре, когда температура обратной воды

Рис. 11.8. Параллельная одноступенчатая схема включения водонагревателей горячего водоснабжения (а), одноступенчатая схема с предвключеннем водо­нагревателей горячего водоснабжения (б), двухступенчатая схема со смешан­ным (о) н последовательным включением водонагревателей (г)

из отопительной системы является максимальной, водо­нагреватель первой ступени обеспечивает нагрев горячей воды до требуемой температуры при среднем часовом расходе.

При нагрузке на систему горячего водоснабжения вы­ше средних значений, а также при повышении темпера­туры наружного воздуха и соответствующем снижении температуры теплоносителя нагрев горячей воды оказы­вается недостаточным, поэтому она подогревается во второй ступени которая включена параллельно системе отопления.

К преимуществам этой системы следует отнести не­зависимость системы отопления от нагрузки горячего водоснабжения, однако при работе тепловых пунктов, смонтированных по этой схеме, наблюдается повышен­ный расход теплоносителя.

Двухступенчатая схема с последовательным вклю­чением водонагревателей обеспечивает нагрев холодной воды в водонагревателе первой ступени, в котором теп­лоносителем служит вода из обратной магистрали си­стемы теплоснабжения после системы отопления. Во вто­рой ступени водонагревателя теплоносителем служит подающая сетевая вода теплоснабжения перед подачей ее в элеватор.

Вторая ступень водонагревателя рассчитывается на средний часовой расход горячей воды при максимальной температуре сетевой воды по выходе из системы отопле­ния. Вторая ступень служит для догрева воды до 60°С при расходах больших, чем средние значения, и темпе­ратурах обратной воды менее 70 °С.

К преимуществам двухступенчатой последовательной схемы надо отнести наименьший, по сравнению со все­ми схемами установки водонагревателей, расход тепло­носителя. К недостаткам подобной схемы относятся за­вышение площади поверхностей нагрева и то, что рабо­та теплового узла, собранного по ней, невозможна без автоматического регулирования.

Эта схема присоединения водонагревателей получила преимущественное распространение в Советском Союзе.