Расход воды в циркуляционном трубопроводе можно определить по СП 30.13330.2016, приложение В:
Qц=Q ht /(р*с*(t 1 -t 2 ), л/с
где: Q ht — потери тепла трубопроводами системы ГВС, Вт (их можно брать из справочника проектировщика по водоснабжению, стр.64);
р-плотность воды, 1000 кг/м 3 ;
с-удельная теплоемкость воды, 4,187кДж/(кг*С 0 )
t 1 — температура воды на входе в участок трубопровода или системы (65С 0 )
t 2 — температура воды на входе в участок трубопровода или системы (60С 0 )
Потери тепла трубопроводами системы ГВС вычисляют по формуле: Q ht =∑Qi ht,
где: Qi ht — отдельных участков системы ГВС, Вт;
К- линейный коэффициент теплопередачи, Вт/(м°С); ΔТ- температурный напор, °С; Тср— средняя температура воды в трубопроводе, °С; Тнар— температура окружающего воздуха, °С; l- длина участка трубопровода, м.
При расчете данным способом для небольших объектов расход будет очень маленький. В дневное время он составляет в районе 5%, в ночное время — 30-40%.
Если расход в циркуляционном трубопроводе будет близок к «0», то согласно СП 30.13330.2012 п.5.6.2 (обратите внимание, документ не действует, мы можем принять эту информацию только к сведению, других действующих источников я пока не нашла) в режиме минимального водоразбора (ночное время) следует принимать циркуляционный расход равный 30-40% расчетного среднего секундного расхода воды.
Хорошего Вам дня! И удачного проектирования!
Определение циркуляционного расхода в системах водопровода горячей воды
О. Д. Самарин, канд. техн. наук, доцент ФГБОУ ВПО «МГСУ»
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.
Рассмотрим пример расчета системы внутреннего водопровода горячей воды. Система запроектирована для 8-этажного односекционного жилого дома типа «башня» с общим числом жителей U = 108 человек. На каждом этаже по четыре квартиры, оборудованные умывальниками, мойками и ваннами с душем, а также унитазами. Схема системы представлена на рис. 1 [1]. Общее число водоразборных приборов здесь будет равно:
Это меньше, чем для холодного водопровода, поскольку горячая вода подводится только к мойкам, ваннам и умывальникам, т. е. в каждой квартире предусматривается по три прибора для горячей воды. Для рассматриваемого типа зданий и санитарного оборудования в табл. 2.1 и 2.2 [2] представлены: максимальный секундный расход горячей воды q h 0 = 0,18 л/с для диктующего прибора – ванной на верхнем этаже; расход в час наибольшего водопотребления = 10 л/ч.
Пример схемы внутреннего водопровода горячей воды (к примеру расчета)
Тогда вероятность действия приборов равна:
P = (10 · 108) / (3600 · 0,18 · 96) = 0,0174,
т.е. все же меньше 0,1. В этом случае расход воды на участке q, л/с, можно вычислить как 5 α q h 0 [2], где коэффициент α определяется в зависимости от произведения NP по выражению [1]:
(1)
где при NP (2)
где v – скорость воды на участке, м/с; dв – внутренний диаметр трубопровода, мм.
Алгоритм расчета, приспособленный к использованию электронных таблиц Excel, соответствует приведенному в [1].
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 q4 / 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 [5]. 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 [5] составят примерно 186 Вт для Dу25 и 232 Вт для Dу32. 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:
где Nэт – количество этажей, Nст – 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 Dу25 и 0,0065 л/с для Dу32. В нашем случае стояк Dу25, Nэт = 8, Nст = 4, откуда:
q cir = 0,0052 · 8 · 4 = 0,167 л/с,
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 [5], 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.
Гидравлический расчет внутреннего водопровода для здания в 16 этажей
Следовательно, здесь диаметр стояка закономерно получается уже на одну ступень больше. В то же время значение q cir для Dу32, Nэт = 16 и Nст = 4 равно: 0,0065 · 16 · 4 = 0,416 л/с, тогда отношение q4 / q cir = 1,832 / 0,416 = 4,4, что также больше, чем 2.1, так что и здесь корректировать величину q4 не нужно.
Тем не менее, поскольку в здании уже 16 этажей, проверяем величину напора у водоразборных приборов первого этажа. Он складывается из геометрической высоты:
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 Нсв.
Для ванны с душем Нсв = 3 м по табл. 2.1 [5] или приложению 2 [1] (для большинства других водоразборных приборов в жилых зданиях Нсв = 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:
Что такое циркуляция горячей воды?
Действующие нормативы ограничивают температуру горячей воды диапазоном 60-75°. На практике обеспечить заданное значение непросто, поскольку вода, оказавшись в тупиковой линии, быстро остынет.
Необходим постоянный подогрев, который будет поддерживать температуру в необходимых пределах. Для решения вопроса используется циркуляция горячей воды.
Это простое и эффективное решение, о котором следует поговорить особо.
Что это такое?
Организовать непрерывный подогрев воды обычными методами невозможно, поэтому используется простой и действенный способ — линию ГВС закольцовывают и запускают процесс циркуляции.
Поток выходит из бойлера, проходит по кругу и возвращается в нагревательную емкость.
Остается лишь настроить скорость перемещения, чтобы обеспечить подачу воды с нормативной температурой для всех абонентов линии.
Когда необходима?
Необходимость циркуляции возникает в протяженных линиях с большим количеством абонентов, например, в многоквартирных домах или общественных зданиях. В тупиковом трубопроводе вода быстро остынет.
Это явление ярко выражено в ночное время, когда водоразбор практически прекращается, и вода теряет тепловую энергию.
Запуск циркуляции позволяет:
постоянно обновлять поток в трубах,
подогревать остывшую воду для обеспечения нормативных значений.
В небольших системах водоснабжения одноэтажных частных домов циркуляция используется редко. Расстояние от водонагревателя до точек водоразбора сравнительно невелико, поэтому нецелесообразно тратиться на приобретение или установку насоса, собирать петлю, запускать процесс.
Проще пропустить немного воды, успевшей остыть, чтобы получить нормальный горячий поток.
Естественное и принудительное циркулирование — в чем разница?
Естественная построена на физическом процессе подъема нагретой воды вверх. Плотность горячей воды меньше, чем холодной, поэтому теплые слои вытесняются менее нагретыми слоями. Это явление происходит без участия человека, надо лишь создать условия для запуска процесса.
Однако, естественная циркуляция проходит нестабильно, без необходимого напора. Скорость перемещения слоев воды невелика, протолкнуть поток сквозь трубопровод она не может. Кроме того, регулировать естественный процесс практически невозможно, только запустить или остановить его.
Принудительная — это перемещение воды с помощью специального насосного оборудования. Процесс происходит равномерно, его можно регулировать, изменять параметры потока или останавливать по необходимости. Насос создает давление, позволяющее перемещать воду по разветвленной, протяженной системе.
Естественный процесс используется там, где достаточно медленного, малоэффективного перемешивания слоев воды с разной температурой. Как правило, она применяется в небольших системах водоснабжения частного дома, когда нужен лишь небольшой обмен слоев.
Схема
Существуют разные схемы циркуляции, отличающиеся степенью сложности и точкой установки насоса. Наиболее эффективный и надежный вариант — сборка петли с выходом и возвратом в бойлер (прямой и обратной линиями).
Насос ставится на обратной линии, в точке с самой низкой температурой воды. Обычно, это участок перед входным патрубком нагревателя.
Есть другие варианты, где линии ГВС и ХВС соединяются в одну петлю. Остывшая горячая вода становится холодной, обратная линия подключается к кранам ХВС сантехники. Этот вариант нельзя использовать для систем с большим количеством абонентов. Рассмотрим типичные схемы для систем водоснабжения разного типа.
В частном доме
Система ГВС частного дома сравнительно невелика, длина трубопроводов заметно меньше, чем в МКД. Это позволяет использовать естественную тип циркуляции, которой достаточно для поддержания температуры в подающем участке трубы.
Степень нагрева обратной линии особого значения не имеет, только в отношении экономии топлива или электроэнергии, потраченных на подогрев воды в бойлере. Чем короче трубы, тем меньше расход энергоносителей. Использование циркуляционного насоса в данном случае не имеет смысла.
Схема циркуляции горячей воды в частном доме:
В многоквартирном при теплоснабжении
Подача горячей воды в многоквартирные дома производится путем местного нагрева холодного потока в бойлерах, установленных в подвале. Эта схема называется закрытой. Открытая схема подачи ГВС предполагает подключение к магистральному трубопроводу с горячей водой.
В настоящее время открытые схемы законодательно запрещены и используются только в некоторых старых кварталах, где монтаж бойлеров по каким-либо причинам невозможен.
Поскольку вода находится в постоянном движении, она не остывает, всем абонентам обеспечена нормативная подача горячей воды. Однако, часто стояк проходит по квартирам и возвращается в подвал как отдельный трубопровод. Это делается в многоэтажных домах, где обеспечить достаточный напор для нескольких стояков технически невыполнимо.
Открытом
При открытом теплоснабжении подача ГВС зависит от конструкции отопительной и водопроводной сетей. Обычно используется закольцованная схема подачи теплоносителя, из которой отбирают горячую воду.
Такая схема использовалась ранее, но сегодня она считается неэффективной и расточительной.
Отбор воды из системы обогрева не позволяет использовать специальные добавки против накипи, создает неравномерное наполнение системы ЦО.
Закрытом
Закрытая система работает на холодной воде, которую нагревают в бойлере. Этот вариант позволяет создавать петлю из трубопровода ГВС и запускать циркуляцию, поддерживая нормативную температуру и стабильное давление.
Эта схема дает возможность:
регулировать температурный режим;
менять давление;
настраивать параметры подачи воды в широких пределах.
Как организовать самостоятельно?
Схема циркуляции частного дома обычно создается самостоятельно, с учетом конфигурации помещений, количества точек водоразбора, ответвлений, дополнительных линий. Основная задача — постоянная работа полотенцесушителя, который устанавливают в разрыв линии ГВС.
Если вода остынет, прибор перестанет греть помещение и сушить полотенца, в ванной будет сыро и холодно.
Для построек среднего размера используют один розлив, но для коттеджей большой величины часто устанавливают несколько бойлеров с собственными системами. Рассмотрим наиболее распространенные варианты.
Через накопительный бойлер
Накопительный бойлер представляет собой емкость с утепленными стенками, где аккумулируется и выдается по необходимости горячая вода.
Система циркуляции для него не принципиальна, поскольку температура обратной линии будет ниже, чем в основном резервуаре. Это потребует подогрева или замены воды.
Поэтому, для организации перемещения потока, выполняют следующие действия:
прямая линия ГВС проводится до всех потребителей и возвращается к накопителю;
перед входом в емкость устанавливается циркуляционный насос;
трубопровод подпитки от котла подключается либо отдельным входом, либо присоединяется к патрубку обратки через трехходовой кран.
Подпитка емкости производится только при падении давления в системе ГВС или при сильном понижении температуры. Для правильной работы такой системы необходим блок управления с системой датчиков, которые в непрерывном режиме будут давать информацию о состоянии потока.
Такая схема требует использования отдельного котла, не связанного с системой обогрева. Поэтому, она используется только в южных регионах.
Через бойлер косвенного нагрева
Бойлер косвенного нагрева представляет собой нагреватель, где рабочим «органом» служит змеевик с горячим теплоносителем. Как правило, он встроен в систему отопления.
Горячий поток проходит через змеевик с достаточной скоростью, чтобы тепловой энергии оставалось достаточно для обогрева дома. При этом, линия ГВС всегда готова к выдаче воды нужной температуры. Циркуляция нужна только для того, чтобы исключить остывание воды в тупиковых линиях.
Бойлер подключают к системе отопления. Для этого у него есть отдельная пара патрубков для подачи и выхода теплоносителя. Обычно, бойлер располагают рядом с котлом, чтобы получать теплоноситель с максимальной температурой.
Линию подачи ГВС закольцовывают и подключают через циркуляционный насос к бойлеру. Как правило, обратку присоединяют к дальней точке водоразбора и направляют к емкости по максимально прямому пути, чтобы не терять тепловую энергию.
Присоединяют трубопровод подпитки холодной водой. Он подает воду при понижении уровня в емкости. Команду на запуск дает поплавковый клапан.
Запускают циркуляцию и настраивают режим нагрева, изменяя скорость или объемы подачи теплоносителя в нагреватель.
Проверяют систему на работоспособность, устраняют обнаруженные недостатки.
Эксплуатация и режим работы
Эксплуатация линий ГВС с циркуляцией требует периодической проверки состояния насосного оборудования, удаления воздушных пробок и прочих необходимых действий. Однако, если монтаж линии был выполнен правильно, проблем с воздушными пробками и трубопроводами не будет.
В своем доме
Система подачи ГВС частного дома полностью находится в ведении его владельца. Это позволяет ему производить ремонт без оглядки на УК или ТСЖ, но создает дополнительные заботы.
Основная задача состоит в наблюдении за состоянием циркуляционного насоса, поскольку выход его из строя станет причиной прекращения подачи горячей воды.
Кроме этого, приходится заботиться о работоспособности котельного оборудования и прочих элементов системы подачи воды.
В многоквартирном
От абонента никаких действий не требуется. Все заботы о состоянии систем и работе насосов производят специалисты УК.
Если движение приостановилось — что делать?
Несмотря на высокую эффективность работы, циркуляция в линиях ГВС иногда останавливается. Рассмотрим основные причины и способы решения проблемы.
В частном
Основная причина — выход из строя циркуляционного насоса. Решением проблемы станет ремонт или замена этого узла. Иногда причиной неисправности становится обычное отсутствие электропитания — обрыв провода или ложное срабатывание УЗО.
Вторая распространенная причина — завоздушивание трубопровода. В этом виновата неправильная сборка линии, где имеются вертикальные изгибы трубы.
В них понемногу накапливаются воздушные пузырьки, которые рано или поздно перекрывают все сечение и останавливают поток. Решение проблемы — установка крана Маевского.
В МКД
Прекращение циркуляции в системах ГВС многоквартирного дома практически всегда обусловлено выходом из строя циркуляционного насоса. При обнаружении проблемы, необходимо сразу обратиться в управляющую компанию, чтобы не затягивать ремонт.
Еще одна причина остановки циркуляции — неправильное подключение полотенцесушителя к стояку ГВС в одной из квартир.
Если на байпас установлен отсечной кран, появляется возможность остановки циркуляции и полное прекращение подачи горячей воды для всех абонентов, расположенных дальше по линии.
Заключение
Циркуляция горячей воды является важной и полезной функцией, позволяющей экономить тепловую энергию и удешевить систему ГВС в целом. Она одинаково нужна в частном доме и в МКД, поскольку вода остывает в любой системе, независимо от ее конфигурации и степени сложности.
Для организации процесса необходим монтаж обратной линии и установка циркуляционного насоса. Это несколько усложняет эксплуатацию системы, но дает возможность получать ресурсы, соответствующие нормативным показателям.
(1)
при NP (2)
Организовать непрерывный подогрев воды обычными методами невозможно, поэтому используется простой и действенный способ — линию ГВС закольцовывают и запускают процесс циркуляции.
При открытом теплоснабжении подача ГВС зависит от конструкции отопительной и водопроводной сетей. Обычно используется закольцованная схема подачи теплоносителя, из которой отбирают горячую воду.
прямая линия ГВС проводится до всех потребителей и возвращается к накопителю;
Система подачи ГВС частного дома полностью находится в ведении его владельца. Это позволяет ему производить ремонт без оглядки на УК или ТСЖ, но создает дополнительные заботы.
Еще одна причина остановки циркуляции — неправильное подключение полотенцесушителя к стояку ГВС в одной из квартир.
