Гидравлический расчет циркуляционных колец производится для режима циркуляции, т.е. при наибольшем циркуляционном расходе. Каждое циркуляционное кольцо состоит из теплопроводов: подающих, диаметры которых подобраны в режиме максимального водоразбора, и циркуляционных теплопроводов. В гидравлический расчет циркуляционных колец входят расчет потерь давления в подающих теплопроводах при условии отсутствия водоразбора и пропуска только циркуляционных расходов воды и расчет потерь давления в циркуляционных теплопроводах при пропуске циркуляционных расходов воды. Расчет производится аналогично расчету подающих теплопроводов. Диаметры сборного циркуляционного теплопровода и наиболее удаленного стояка следует принимать, исходя из допустимых скоростей движения воды. При этом диаметры циркуляционных теплопроводов должны быть на 1-2 калибра меньше диаметров соответствующих участков подающих теплопроводов.

Для систем горячего водоснабжения с секционными водоразборно-циркуляционными узлами при одинаковых диаметрах стояков расчет циркуляции рекомендуется осуществлять следующим образом. Сначала определяют циркуляционный расход для наиболее удаленного секционного узла, принимая значение åQ ht равным потерям теплоты подающими теплопроводами всего узла, а перепад температуры Dt за счет остывания воды в водоразборно-циркуляционном узле на 2-3 °С меньше, чем перепад температуры во всей системе. В этом случае циркуляционные расходы для остальных узлов системы будут всегда больше, чем для наиболее удаленного, так как разность давлений в точках присоединения секционных узлов к подающему и циркуляционному теплопроводам будет увеличиваться по мере приближения секционных узлов к циркуляционному насосу. В целях повышения гидравлической устойчивости системы целесообразно принимать потери давления в циркуляционных стояках узлов достаточно большими по сравнению с потерями давления в сборных циркуляционных теплопроводах. Рекомендуется, чтобы при циркуляционном расходе потери давления в водоразборно-циркуляционном узле были в пределах 0,03-0,06 МПа .

Гидравлический расчет циркуляционных теплопроводов записываются в таблицу 4. Номера участков имеют свою нумерацию, отличную от разводящей линии, и снабжаются индексом «Ц».

Таблица 4.1. Расчет наиболее удаленного секционного узла.

Номер участка	Длина участка L, м	Циркул. расход , л/с	Диаметр D, мм	Скорость , м/с
15-14	5.1	2.1	80	0.42	60	0.2	367	0.37
14-13	28.1	1.74	65	0.5	100	0.2	3372	3.74
13-12	61.23	0.7	50	0.42	100	0.2	7348	11.09
12-11	17.7	0.33	40	0.3	60	0.2	1274	12.36
11-10	6.35	0.31	40	0.29	58	0.2	442	12.8
10-9	14.2	0.16	32	0.2	40	0.2	681	13.48
9-8	6.8	0.1	32	0.12	15	0.2	122	13.6
8-7	4	0.1	32	0.12	15	0.2	72	14.32
7-6	4	0.05	25	0.12	25	0.2	120	14.44
6-5	4.5	0.05	25	0.12	25	0.5	169	14.61
5-4	4.5	0.05	25	0.12	25	0.5	169	14.78
4-3	4.5	0.05	25	0.12	25	0.5	169	14.95
3-2	4.5	0.05	20	0.2	100	0.5	675	15.62
2-1	7.7	0.05	20	0.2	100	0.5	1155	16.78
1-1ц	4.9	0.05	15	0.4	700	0.5	4725	21.5
1ц-2ц	3.6	0.05	15	0.4	700	0.2	3360	24.86
2ц-3ц	1.9	0.1	15	0.85	3500	0.2	16800	41.66
3ц-4ц	20.5	0.16	20	0.6	900	0.2	22140	63.8
4ц-5ц	18.5	0.16	25	0.35	200	0.2	4440	68.24
5ц-11ц	10.3	0.31	32	0.4	160	0.2	1978	70.22
11ц-12ц	17.7	0.32	32	0.4	160	0.2	3398	73.62
12ц-13ц	61.23	0.7	40	0.75	400	0.2	29390	103.01
13ц-14ц	28.1	1.74	50	0.8	400	0.2	13488	116.49
14ц-15ц	5.1	2.1	50	1	600	0.2	3672	120.17

Таблица 4.2 Расчет наиболее приближенногоJ секционного узла.

Номер участка	Длина участка L, м	Циркул. расход , л/с	Диаметр D, мм	Скорость , м/с	Удельные потери давления , Па/м		Потери давления на уч-ке , Па	Суммарные потери давления , кПа
15-14	5.1	2.1	80	0.42	60	0.2	367	0.37
14-16	23.1	0.33	40	0.32	80	0.2	2218	2.59
16-17	9.7	0.16	32	0.17	25	0.2	291	2.88
								+55.44
17ц-16ц	9.7	0.16	25	0.35	200	0.2	2328	60.65
16ц-14ц	23.1	0.33	25	0.8	1100	0.2	3049	91.14
14ц-15ц	5.1	2.1	50	1	600	0.2	3672	94.81

Циркуляционные стояки рассчитывают на разность давлений в местах соединения их с подающими стояками и циркуляционной магистралью. Разность потерь давления в различных циркуляционных кольцах допускается не более 10 %.

При невозможности увязки потерь давления путем изменения диаметров трубопроводов на участках циркуляционной сети предусматривают установку диафрагм у основания циркуляционных стояков. Диаметр отверстия диафрагмы d д определяется по формуле:

(7)

где q - расход воды через диафрагму, м 3 /ч;

H из - избыточный напор, который необходимо погасить диафрагмой, м.

Если при расчете диаметр отверстия диафрагмы получается менее 10 мм, допускается вместо нее устанавливать кран для погашения избыточного напора. Однако при установке диафрагм наблюдается увеличение зашламления и накипеобразования в этих местах, поэтому допускается производить увязку потерь давления в циркуляционных кольцах путем увеличения гидравлического сопротивления стояков, вводя в их нижнюю часть вставки из труб меньших диаметров.

Описание:

Приведена методика определения циркуляционного расхода в системах водопровода горячей воды многоэтажных жилых зданий. Расчет является составной частью для обеспечения водообеспеченности сети. Целью расчета является определение экономически выгодных диаметров труб для пропуска расчетных расходов воды и потерь напора от диктующего водоразборного устройства в здании до места присоединения ввода к наружной водопроводной сети.

Определение циркуляционного расхода в системах водопровода горячей воды

Физико-механические показатели выпускаемых автоклавных газобетонов

Алгоритм расчета, приспособленный к использованию электронных таблиц Excel, соответствует приведенному в .

Суммарные потери напора на трение составляют 3,88 м, а с учетом потерь на местные сопротивления, принимаемые для систем с полотенцесушителями на водоразборных стояках в размере 50 % от потерь на трение, общие потери напора равны: ∆Н = 1,5 · 3,88 = 5,83 м.

Следует иметь в виду, однако, что на головном участке (до первого узла), т. е. в данном случае на 4-м участке системы водопровода горячей воды, необходимо проверять, не требуется ли учитывать влияние циркуляции на расход воды. Для этого нужно вычислить отношение q 4 / q cir , где циркуляционный расход q cir определяется исходя из потерь теплоты стояками и допустимого снижения температуры воды до верхней водоразборной точки, которое в зданиях более 4 этажей равно 8,5 °С . При средней высоте этажа в 3,3 м, как было принято в рассматриваемом примере, средние теплопотери на первом этаже для водоразборных открытых не-
изолированных стояков с полотенцесушителями по табл. 10.4 составят примерно 186 Вт для D у25 и 232 Вт для D у32. Потери теплоты в от-
ветвлениях к стоякам от магистрали в первом приближении можно не учитывать в силу их незначительной протяженности и предполагаемого наличия теплоизоляции в подвале. Отсюда получаем:

q cir = q cir 0 N эт N ст,

где N эт – количество этажей, N ст – количество стояков в водоразборном узле, а удельный циркуляционный расход на один этаж q cir 0 при указанных теплопотерях равен около 0,0052 л/с при D у25 и 0,0065 л/с для D у32. В нашем случае стояк D у25, N эт = 8, N ст = 4, откуда:

q cir = 0,0052 · 8 · 4 = 0,167 л/с,

и отношение:

q 4 / q cir = 1,138 / 0,167 = 6,8 > 2,1,

поэтому при вычислении расхода на 4-м участке наличие циркуляции учитывать не нужно.

Для сравнения повторим теперь расчет для 16-этажного здания с аналогичной планировкой.
В этом случае: N = 2 · 96 = 192, U = 2 · 108 = 216 человек; Q h rh = 10,9 л/ч (по данным , так как в здании более 12 этажей), тогда:

P = (10,9 · 216) / (3600 · 0,18 · 192) = 0,0189,

т.е. несколько больше, чем в первом случае, но по-прежнему значительно меньше 0,1. Результаты расчетов сводим в табл. 2.

Следовательно, здесь диаметр стояка закономерно получается уже на одну ступень больше.
В то же время значение q cir для D у32, N эт = 16 и N ст = 4 равно: 0,0065 · 16 · 4 = 0,416 л/с,
тогда отношение q 4 / q cir = 1,832 / 0,416 = 4,4, что также больше, чем 2.1, так что и здесь корректировать величину q 4 не нужно.

Тем не менее, поскольку в здании уже 16 этажей, проверяем величину напора у водоразборных приборов первого этажа. Он складывается из геометрической высоты:

Н г = 3,3 · 15 + 1,5 = 51 м,

где 1,5 – разность отметок диктующего и наиболее низко расположенного прибора в пределах квартиры, м; 3,3 – высота этажа от пола до пола, м; величины ∆Н и свободного напора у диктующего прибора Н св.

Для ванны с душем Н св = 3 м по табл. 2.1 или приложению 2 (для большинства других водоразборных приборов в жилых зданиях Н св = 2 м). В качестве ∆Н в данном случае необходимо учитывать потери только на участке 1, т. е. выше присоединения квартирной разводки первого этажа. По табл. 2 с учетом местных сопротивлений получаем:

∆Н = 1,659 · 1,5 = 2,49 м.

∑Н = 51 + 2,49 + 3 = 56,49 < 60 м.

Таким образом, мы получили приближенный способ определения циркуляционного расхода в системах водопровода горячей воды многоэтажных жилых зданий. Рассмотренная методика имеет простой и инженерный вид и доступна для использования в практике массового проектирования. При этом расчеты показали, что для наиболее типичных случаев влиянием циркуляционного расхода на режим водоразбора можно пренебречь.

Литература

1. Самарин О. Д. Гидравлические расчеты инженерных систем. М.: АСВ, 2014.
2. СНиП 2.04.01–85* «Внутренний водопровод и канализация зданий». М.: ГУП ЦПП, 2000.
3. СП 30.13330.2012 «Актуализированная редакция СНиП 2.04.01–85* Внутренний водопровод и канализация зданий». М.: Минрегион России, 2012.
4. Самарин О. Д. Расчет потерь напора в полимерных трубах // Сантехника. – 2014. – № 1. – С. 22–23.
5. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч. 2. Водопровод и канализация / Под. ред. И.Г. Староверова и Ю.И. Шиллера. М.: Стройиздат, 1990.

СНиП 2.04.01-85*

Строительные нормы и правила

Внутренний водопровод и канализация зданий.

Системы внутреннего холодного и горячего водоснабжения

ВОДОПРОВОД

8. Расчет водопроводной сети горячей воды

8.1. Гидравлический расчет систем горячего водоснабжения следует производить на расчетный расход горячей воды

С учетом циркуляционного расхода, л/с, определяемого по формуле

(14)

где - коэффициент, принимаемый: для водонагревателей и начальных участков систем до первого водоразборного стояка по обязательному приложению 5 ;

для остальных участков сети - равным 0.

8.2. Циркуляционный расход горячей воды в системе , л/с, следует определять по формуле

(15)

где - коэффициент разрегулировки циркуляции;

Теплопотери трубопроводами горячего водоснабжения, кВт;

Разность температур в подающих трубопроводах системы от водонагревателя до наиболее удаленной водоразборной точки, °С.

Значения и в зависимости от схемы горячего водоснабжения следует принимать:

для систем, в которых не предусматривается циркуляция воды по водоразборным стоякам, величину следует определять по подающим и разводящим трубопроводам при = 10°С и = 1;

для систем, в которых предусматривается циркуляция воды по водоразборным стоякам с переменным сопротивлением циркуляционных стояков, величину следует определять по подающим разводящим трубопроводам и водоразборным стоякам при = 10°С и = 1; при одинаковом сопротивлении секционных узлов или стояков величину следует определять по водоразборным стоякам при = 8,5°С и = 1,3;

для водоразборного стояка или секционного узла теплопотери следует определять по подающим трубопроводам, включая кольцующую перемычку, принимая = 8,5°С и = 1.

8.3. Потери напора на участках трубопроводов систем горячего водоснабжения следует определять:

для систем, где не требуется учитывать зарастание труб, - в соответствии с п.7.7;

для систем с учетом зарастания труб - по формуле

где i - удельные потери напора, принимаемые согласно рекомендуемому приложению 6 ;

Коэффициент, учитывающий потери напора в местных сопротивлениях, значения которого следует принимать:

0,2 - для подающих и циркуляционных распределительных трубопроводов;

0,5 - для трубопроводов в пределах тепловых пунктов, а также для трубопроводов водоразборных стояков с полотенцесушителями;

0,1 - для трубопроводов водоразборных стояков без полотенцесушителей и циркуляционных стояков.

8.4. Скорость движения воды следует принимать в соответствии с п. 7.6.

8.5. Потери напора в подающих и циркуляционных трубопроводах от водонагревателя до наиболее удаленных водоразборных или циркуляционных стояков каждой ветви системы не должны отличаться для разных ветвей более чем на 10%.

8.6. При невозможности увязки давлений в сети трубопроводов систем горячего водоснабжения путем соответствующего подбора диаметров труб следует предусматривать установку регуляторов температуры или диафрагм на циркуляционном трубопроводе системы.

Диаметр диафрагмы не следует принимать менее 10 мм. Если по расчету диаметр диафрагм необходимо принимать менее 10 мм, то допускается вместо диафрагмы предусматривать установку кранов для регулирования давления.

Диаметр отверстий регулирующих диафрагм рекомендуется определять по формуле

(17)

8.7. В системах с одинаковым сопротивлением секционных узлов или стояков суммарные потери давления по подающему и циркуляционному трубопроводам в пределах между первым и последним стояками при циркуляционных расходах должны в 1,6 раза превышать потери давления в секционном узле или стояке при разрегулировке циркуляции = 1,3.

Диаметры трубопроводов циркуляционных стояков следует определять в соответствии с требованиями п. 7.6 при условии, чтобы при циркуляционных расходах в стояках или секционных узлах, определенных в соответствии с п. 8.2, потери давления между точками присоединения их к распределительному подающему и сборному циркуляционному трубопроводам не отличались более чем на 10%.

8.8. В системах горячего водоснабжения, присоединяемых к закрытым тепловым сетям, потери давления в секционных узлах при расчетном циркуляционном расходе следует принимать 0,03-0,06 МПа (0,3-0,6 кгс/кв.см).

8.9. В системах горячего водоснабжения с непосредственным водоразбором из трубопроводов тепловой сети потери давления в сети трубопроводов следует определять с учетом напора в обратном трубопроводе тепловой сети.

Потери давления в циркуляционном кольце трубопроводов системы при циркуляционном расходе не должны, как правило, превышать 0,02 МПа (0,2 кгс/кв.см).

8.10. В душевых с числом душевых сеток более трех распределительный трубопровод следует, как правило, предусматривать закольцованным.

Одностороннюю подачу горячей воды допускается предусматривать при коллекторном распределении.

8.11. При зонировании систем горячего водоснабжения допускается предусматривать возможность организации в ночное время естественной циркуляции горячей воды в верхней зоне.