Расчет систем горячего водоснабжения в режиме водоразбора, скоростного водонагревателя, выпусков канализации и дворовой сети. Подбор водосчетчиков, повысительных и циркуляционных насосов. Проверка пропускной способности стояка. Открытые водостоки здания.
Гидравлический расчет сетей внутренних водопроводов горячей воды необходимо производить по максимальному секундному расходу воды q = 5?q0?a, где q0 =0,2 л/с - расход прибором горячей воды определяется согласно п. Вероятность действия санитарно-технических приборов определяется по формуле Потери напора на участках определяются по формуле: H=i ?L, где i - удельные потери напора, мм/м; Потери тепла на участках определяем как произведение длины участка на удельные теплопотери (Вт/м) принятые по таблице 10.4[2].
Введение
В проекте необходимо запроектировать системы горячего водоснабжения, а также систему канализации жилого дома.
Здание высотой 8 этажей. Имеется неотапливаемый подвал, где размещаются магистральные трубопроводы, перемычки и водомерные узлы.
К проектированию приняты: 1) система горячего водопровода с централизованным приготовлением воды, циркуляцией, нижней разводкой, объединяющими перемычками и, при необходимости, повысительными насосами;
2) бытовая канализация сплавная централизованная самотечная однотрубная с вентилируемыми стояками, без специального оборудования.
В качестве санитарно-технического оборудования в доме установлены: 1) в ванных комнатах: раковины, ванны длиной 1700 мм, оборудованные смесителями, а также полотенцесушители для отопления;
2) в кухнях - раковины со смесителями;
3) в санитарных узлах: унитазы с низко располагаемыми бачками;
В квартирах устанавливаются следующие санитарно-технические приборы: - мойка стальная эмалированная ГОСТ 24843-81 с изм.;
- ванна чугунная эмалированная ВМЧ-1700 ГОСТ 1154-80 с изм.;
- унитаз тарельчатый керамический с косым выпуском типа T-KB-I ГОСТ 22847-85;
- бачок смывной низко расположенный керамический по ТУ 21-26-148-76 ГОСТ 21.475-76.
Рассматриваемое в проекте здание снабжается горячей водой от ЦТП. Ввод горячей воды и циркуляционной устраиваются с фасада здания в подвале, вдоль несущих стен. При устройстве водопровода с нижней разводкой магистральные трубопроводы прокладываются в подвальном помещении открыто, у капитальных стен с уклоном 0,002 к местам опорожнения системы. Трубы проводятся по специальным опорам. Поэтажная разводка ведется открыто, на расстоянии 30 см от пола. При прокладке трубопроводов в неотапливаемых помещениях они изолируются.
1.1 Расчет систем горячего водоснабжения в режиме водоразбора
Гидравлический расчет подающего трубопровода горячей воды аналогичен расчету трубопровода холодной воды.
Гидравлический расчет сетей внутренних водопроводов горячей воды необходимо производить по максимальному секундному расходу воды q = 5?q0?a, где q0 =0,2 л/с - расход прибором горячей воды определяется согласно п. 3.2. [1] по приложению 3 [1];
a - коэффициент определяемый в зависимости от вероятности действия санитарно-технических приборов.
Вероятность действия санитарно-технических приборов определяется по формуле
,
где qhч - часовой расход горячей воды определяется по приложению 3[1] и равен qhч=10 л/ч;
N- количество санитарно-технических приборов в здании;
U- количество потребителей в здании.
Расчет ведем в табличной форме (таблица 1).
Потери напора на участках определяются по формуле: H=i ?L, где i - удельные потери напора, мм/м;
1.2 Расчет систем горячего водоснабжения в режиме циркуляции
Циркуляционная сеть проектируется для поддержания постоянной температуры в распределительной сети горячего водоснабжения. Циркуляция предусматривается в магистралях и стояках.
Последовательность расчета циркуляционной сети: - намечают расчетный контур и разбивают его на участки с постоянным расходом;
намечаются диаметры участков циркуляционной сети;
вычисляются потери тепла в трубопроводах системы внутреннего горячего водоснабжения.
Потери тепла на участках определяем как произведение длины участка на удельные теплопотери (Вт/м) принятые по таблице 10.4[2].
Qn=SQI, где Qi - удельные потери тепла на каждом участке сети, ккал/ч;
Qi = где Кт - коэффициент теплопередачи, 10 ккал/(час*м2*0С);
тні - температура горячей воды в начале расчетного участка;
ткі - температура горячей воды в конце расчетного участка;
Di - наружный диаметр участка, м;
Li - расчетная длинна участка, м;
t0 - температура окружающей среды, в отапливаемых помещениях 20 0С, в неотапливаемых 5 0С. h - коэффициент эффективной изоляции, для т/п с теплоизоляцией 0,7, для неизолированной равен 0.
Циркуляционный расход определится по формуле: Qц= b?AQI/DT, где b =1;
AQ - суммарные теплопотери в трубах горячего водоснабжения, ккал;
DT - расчетный перепад температур.
Согласно п. 8.3 [1] в системе горячего водоснабжения потери напора на участках определяются по формуле: H=i ?L, где i - удельные потери напора, мм/м;
1.3 Подбор водосчетчиков для горячего водоснабжения
Диаметр условного прохода счетчика воды следует выбирать исходя из среднечасового расхода воды за сутки qucp, который не должен превышать эксплуатационный, принимаемый по табл. 4 [1] и проверять согласно указаниям п.11.3 [1]. qu cp=qcu ?U/(1000?T), где qcu- норма расхода горячей воды в сутки наибольшего водопотребления, л/(сут?чел), по приложению 3 [1] равна 120 л/(сут?чел);
Т - расчетное время потребления воды в сутки, час. qu cp=120?288/(24?1000)=1,44 м3/час.
Для трубопровода горячего водоснабжения принимаем к установке счетчик ВК-50, а для циркуляционного трубопровода ВК-20. Согласно указаниям [2] водосчетчик необходимо проверять на пропуск максимального (расчетного) секундного расхода воды на хозяйственно-бытовые нужды, при котором потери напора в крыльчатом счетчике холодной и горячей воды не должны превышать 5 м.
Потери напора в счетчике h, м, определяются по формуле h =S? q2, где S - гидравлическое сопротивление выбранного водосчетчика, м/(м3/час)2,определяется по таблице 4 [1] (для ВК-50 S= 0,143 м/(л/с)2, для ВК-20 S= 5,18 м/(л/с)2);
q - расчетный расход, л/с. h = 0,143 ?2,7262 =1,063 м < 5 м, условие выполняется. h = 5,18 ? 0,2542 =0,334 м < 5 м, условие выполняется.
1.4 Расчет скоростного водонагревателя
Поверхность нагрева змеевиков скоростных водонагревателей определяется по формуле: F= , где Q - расход тепла, необходимый для нагрева воды до принятой температуры;
1,2 - коэффициент запаса;
К - коэффициент теплопередачи и находится в пределах 900-2500 ккал/(м2ч0С), (К принимаем 1500 ккал/(м2ч0С));
Dtp - расчетная разность температур, определяемая по формуле где тб, тм - соответственно большая и меньшая разность температур греющей и нагреваемой воды по концам водонагревателя, °С.
Dtm = 10 °CDTM = 65 °С
Dtб = 135 °С Dtб = 80 °С
48,03 °С
72,24 °С
Выбираем схему с наибольшей разностью температур, то есть противоточную схему.
Часовой расход тепла, ккал, определяется по формуле
Q = qчас g C(t0 - tx), где qчас- часовой расход воды, л/ч;
g - плотность воды;
С - удельная теплоемкость воды;
t0 - температура подаваемой воды, ОС, (принимают 65 ОС);
тх - температура воды забираемой из водопровода холодной воды в зимнее время (принимают 5 ОС);
Часовой расход воды определяем по формуле
,
где q0hr = 200 л/ч - расход прибором горячей воды в час, определяется согласно [1] по приложению 3 [1];
a - коэффициент, определяемый в зависимости от вероятности действия санитарно-технических приборов по приложению 4 [1].
Часовая вероятность действия санитарно-технических приборов Phr вычисляется по формуле
, где Phr - секундная вероятность действия приборов, равна 0,019;
q 0 - расход горячей воды прибором, л/с, определяется по приложению 3 [1] и составляет 0,2 л/с;
q 0hr - то же, л/ч и составляет 200 л/ч.
Phr = 3600 ? 0,019 ? 0,2 / 200 = 0,0684
NPHR=288?0,0684=19,699.
По приложению 4 [1] коэффициент a = 6,788. Часовой расход горячей воды q h, мл/ч составит qчас= 0,005*200*6,788 = 6,788 м3/ч;
Q = 6,788 * (60 - 5) * 1 * 1000 = 373340 кал/час.
Тогда поверхность нагрева змеевиков скоростных водонагревателей будет равна
F=1,2? = 3.24 м2
Подбираем водонагреватель состоящий из 2 секций.
Таблица 4 - Параметры водонагревателя
Обозначение Поверхность нагрева Количество трубок Диаметр трубы, мм Масса секции, кг Масса перехода, кг
76х4-1,0-РГ-28,3 1,32 7 76х3,5 52,4 6,8
Потери напора в скоростном водонагревателе определятся по формуле
Нвн = 1000*V2*nc*n*m, где V - скорость движения воды в водонагревателе, м/с;
nc - количество секций в водонагревателе;
n - коэффициент учитывающий зарастание труб;
m - коэффициент гидравлического сопротивления.
2,0 м/с;
Нвн = 1000*2,02*1*2*0,75 = 6,0 м.
1.5 Расчет и подбор повысительных и циркуляционных насосов
Потребный напор Нпотр, м, определяется по формуле
Нпотр= ДZ Sh1 Shm.с. Нд.п. Shсч Shвн, где ДZ - геометрическая высота подачи воды от оси водонагревателя до диктующего прибора, м, определяется по формуле: ДZ= hэт?(n-1) h пр h подв, где h подв - расстояние от пола первого этажа до оси горячего водопровода, равно 0,3 м;
h пр - расстояние от пола до диктующего прибора, равное 0,8 м;
hэт - высота этажа, м;
n - количество этажей в здании;
hвн - потери напора в водонагревателе, м;
S h1- суммарные потери напора по длине (таблица 1), м;
Shm.с - суммарные потери напора в местных сопротивлениях (0,3•S h1), м;
Shсч - потери напора в водосчетчике, м;
Ндп - свободный напор у диктующего прибора, м, определяется по приложению 2 [1] и равен 3 м. Расчет выполнен в табличной форме и приведен в таблице 1.
ДZ= 3•(8-1) 0,8 0,3=22,1 м.
Нпотр= 22,1 8,692 8,692•0,3 3 0,97 6 = 43,370 м.
Так как потребный напор не превышает гарантийный (Нгор=45 м), установка дополнительных повысительных насосов не требуется.
Гравитационный напор определяется по формуле: Нгр = 0,25*(h 0,03*l)*Дт, где h- расстояние по вертикали между центром водонагревателя и самой высшей точкой, равное 22,75;
l - расстояние по горизонтали от ввода горячей воды в здании до диктующего стояка, равное 32 м.
Нгр = 0,25*(22,75 0,03*32)*10 = 59,28 мм. вод. ст.
Для системы с естественной циркуляцией должно выполняться условие hcir < Нгр (728 59,28). В данном случае это условие не выполняется, поэтому требуется установка циркуляционных насосов.
К установке принимаем 2 циркуляционных насоса (1 рабочий, 1 резервный) фирмы GRUNFOS, марки UPC 32-120 производительностью 1,5 м3/ч и напором 7,5 м.
2. Расчет канализации
Стояки размещают в санузлах с таким расчетом, чтобы длина отводных трубопроводов была наиболее короткой. От санитарных приборов к стоякам прокладываются отводные линии из труб диаметром 50 мм (мойка, ванна, умывальник) и 100 мм (от унитаза). Для жилых домов применяется напольная укладка труб. Стояки выходят выше кровли на 0,5м. Вытяжная часть канализационного стока имеет тот же диаметр, что и стояк. Несколько стояков объединяются в сборный трубопровод и при помощи выпуска присоединяются к дворовой канализации.
2.1 Проверка пропускной способности стояка
Сначала найдем вероятность действия приборов на одном стояке где, qhч - норма расхода холодной воды в час наибольшего водопотребления, определяется по приложению 3 [1] и равна qhч=15,6 л/ч.;
N=24 - количество санитарно-технических приборов, шт;
U=32 - количество потребителей, чел.
N?P=24?0,011=0,264
По табл. 2 находим значение a=0,502
Расчет максимального секундного расхода сточных вод определяем по формуле
,
где q0 =0,3л/с - общий расход воды;
a - коэффициент определяемый в зависимости от вероятности действия санитарно-технических приборов;
q0s = 1,6 л/с - наибольший секундный расход от прибора (учитывается, если < 8 л/с.).
Таблица 5 - Определение расчетных расходов, диаметров отводящих трубопроводов и стояков
Номера стояков Общ. Число приб на ст N Верть действ приб. Ptot N· Ptot a Общий расход воды q0,л/с Наиб.расх.ОТСТП, л/с q0s max.расч.расх. qs,л/с Диам. поэт. Отв, мм Диам. стояка, мм Уг.прис.отв к ст. град max проп. спос.ст л/с
При выбранных диаметрах стояков, поэтажных отводов и угле присоединения, равном 90о, расчетный расход не превышает допустимый расход. Следовательно, принятые диаметры стояка удовлетворяют нормативным требованиям.
Рассчитаем один выпуск. Второй выпуск работает аналогичным образом.
Расчет расхода через выпуск проводим аналогично расчету канализационного стояка. Диаметр, скорость и наполнение подбираются по таблицам для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Н.Н. Павловского.
бтот=1,306
Уклон и диаметр выпуска в канализационный колодец определяем из условия обеспечения самотечного режима движения жидкости и предотвращения заиливания трубопровода.
При qs=3,559 л/с: d=150 мм; i=0,007; V=0,87 м/с; h/d=0,3.
Выпуски проверяются на условия: v 0,5, v 0,7 и 0,3
Суть гидравлического расчета заключается в том, чтобы определить скорости, расходы и наполнения на каждом участке дворовой сети, а так же уклоны трубопроводов. Расстояние от стены здания до первого дворового канализационного колодца принимается равным 5,0 м
Для расчета водостоков здания необходимо знать количество водосливных воронок, их диаметр и диаметры водосливной сети. Число воронок определяется по формуле
.
Принимаем в проекте плоскую кровлю, поэтому используем q20 и рассчитываем дождевой расход по формуле
, где q20 - расчетная интенсивность дождя, составляющая для Уфы 65 л/с га;
F - площадь крыши, м2. hкрит = 0,665d-0,0018=0,665•100-0,0018=0,0485м.
Получаем 3,033 л/с на одну воронку диаметром 100 мм. Откуда
.
По Qдоп подбираем трубу с диаметром 100 мм и уклоном i = 0,009.
Таблица 10. Спецификация системы горячего водоснабжения
Позиц. Обозначение Наименование Ед. изм Кол. Масса ед., кг При м.