РАСЧЕТНЫЕ РАСХОДЫ ТЕПЛОТЫ. ИЗОЛЯЦИЯ СТОЯКОВ
Как было показано на рис. 2.1 и 2.2, в системе горячего водоснабжения при увеличении водоразбора объем циркуляции сокращается. В зависимости от того, как запроектирована система, циркуляция в периоды расчетного водоразбора может отсутствовать полностью или сохраняться в заданном объеме. Расчетный объем циркуляции определяется теплопотерями системы и заданным охлаждением воды с учетом неравномерности распределения циркуляции. На рис. 2.7 представлены зависимости изменения объема циркуляции от интенсивности водоразбора для различных систем.
Нагрев циркуляционной воды как и воды, разбираемой потребителями, осуществляется в тепловом пункте. Максимальный расход теплоты на нагрев циркуляционной воды происходит ночью, когда водоразбор отсутствует. Тогда расход теплоты на нагрев циркуляционной воды полностью компенсирует теплопотери трубопроводами системы. С появлением водоразбора расход теплоты на нагрев циркуляционной воды снижается за счет сокращения объемов циркуляции и повышения температуры воды, сбрасываемой в циркуляционные трубопроводы. Последнее объясняется тем, что теплопотери трубопроводами системы при одинаковой начальной температуре практически постоянны, а с ростом водоразбора увеличивается общий расход воды, циркулирующей в подающих трубопроводах системы, и вследствие этого уменьшается остывание воды. Температура же воды, приходящей в ЦТП с циркуляцией, в зависимости от соотношения теплопотерь циркуляционных трубопроводов и объемов сохраняющейся циркуляции, может быть либо выше ночной, либо ниже. В системе горячего водоснабжения температура воды, приходящей в ЦТП с циркуляцией, возрастает по сравнению с ночной.
В часы максимального водоразбора расход теплоты на нагрев циркуляционной воды минимален и практически не превышает 5 % расхода теплоты, идущей на нагрев воды, поступающей в водоразборные краны. Однако в системе с неизолированными стояками средний за сутки расход теплоты на нагрев циркуляционной воды достигает 25 % среднего часового расхода теплоты на нагрев воды, идущей на водоразбор. Потери теплоты трубопроводами за счет перегрева в водонагревателях воды, идущей на водоразбор, будут еще больше (35 % среднечасового расхода теплоты на нагрев этой воды до нормативной температуры водоразбора), причем тепло- потери внутриквартальных сетей составляют 5—6 % расхода теплоты.
В действительности, как было показано выше, потери теплоты трубопроводами, включая и циркуляционные сети, значительно выше, поэтому СНиП П-34-76 и СНиП 2.04Д1—85 рекомендуют определять расход теплоты на горячее водоснабжение как сумму расхода теплоты на нагрев воды, идущей на водоразбор, от температуры воды в водопроводе tc до температуры, при которой задается нормативный расход воды (т. е. до ths—55°С), и потерь теплоты подающими Qpt и циркуляционными трубопроводами системы горячего водоснабжения Qct
При определении объема циркуляции в системе горячего водоснабжения потери теплоты трубопроводами находят расчетом, методика которого приведена ниже. При подборе водонагревателей горячего водоснабжения или вычислении расчетных расходов сетевой воды на тепловой пункт, когда трассировка сети горячего водоснабжения еще может быть неизвестна, потери теплоты трубопроводами систем горячего водоснабжения допускается задавать коэффициентом k в долях от расхода теплоты на нагрев среднечасового водоразбора до нормативной температуры (табл. 2.5). С учетом kt средний и максимальный расходы теплоты на горячее водоснабжение, Вт, определяют по следующим формулам:
Для общественных зданий, находящихся в сфере действия системы горячего водоснабжения, следует определять условное число жителей по расходу воды на горячее водоснабжение для данного потребителя и норме расхода воды на одного жителя для жилых зданий.
В связи с тем, что расчетная температура воды на выходе из водонагревателей горячего водоснабжения 60 °С, при их расчете за максимальный часовой расход нагреваемой воды принимают приведенный расход.
При выделении из общего расхода теплоты на горячее водоснабжение теплопотерь трубопроводами, которые компенсируются нагревом циркуляционной воды во II ступени водонагревателей, следует пересмотреть общепринятые уравнения для определения расчетных расходов сетевой воды на тепловой пункт при двухступенчатых схемах присоединения к тепловым сетям и формулу построения температурного графика (см. гл. 3).
Рассмотрим методику расчета теплопотерь трубопроводами и эффективность изоляции стояков систем горячего водоснабжения. Обычно потери теплоты трубопроводами систем горячего водоснабжения определяли по формуле
В СНиП 2.04.01—85 формулы для расчета теплопотерь трубопроводами не указаны. Расчеты изоляции трубопроводов на эксплуатируемых системах горячего водоснабжения показали, что применение величин тр приводит к серьезным ошибкам при определении теплопотерь трубопроводами. Поэтому более правильно считать теплопотери трубопроводами с учетом конкретной конструкции. В настоящее время наиболее распространена изоляция трубопроводов минераловатными матами толщиной 30 мм для труб диаметром до 125 мм включительно и 40 мм для труб диаметром более 125 мм (коэффициент теплопроводности изоляции А,=0,07 Вт/(м- °С). Защитным покрытием служит асбестовая штукатурка толщиной 10 мм или обертка стеклотканью и рубероидом. Для такой изоляции проведены расчеты теплопотерь трубопроводами, исходными данными для которых приняты: коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляционной кострукции в окружающую среду для проходных каналов и при прокладке трубопроводов в помещениях — 10,5 Вт/(м2> °С), для непроходных каналов 8,1 Вт/(м2Х X °С); коэффициент теплопередачи неизолированной трубой—11,6 Вт/(м2-°С);
коэффициент 1,2, учитывающий дополнительные потери теплоты открытыми участками трубопровода; теплопотери водоразборными стояками с полотенцесушителями подсчитаны при условии, что половина длины этажестояка покрыта тепловой изоляцией и половина не изолирована;
средняя температура воды в трубопроводах систем горячего водоснабжения при перепаде температур в системе в целом 10 °С и в секционном узле (или водоразборном стояке) 8,5 °С и составляет, °С:
для систем, присоединяемых к теплосетям с открытым водоразбором, в которых минимальная температура горячей воды составляет 60 °С по СНиП 2.04.01—85 средние температуры воды в трубопроводах увеличены на 10 °С;
температура окружающей среды при средней за отопительный сезон температуре наружного воздуха и прокладке трубопроводов в бороздах, штробах, вертикальных каналах или коммуникационных шахтах сантехнических кабин и в ванных комнатах составляет 23 °С; в кухнях и туалетных комнатах жилых зданий, общежитий и гостиниц, а также на теплых чердаках — 21 °С; на лестничных клетках—16 °С; в неотапливаемых технических подпольях и подвалах—15 °С; на холодных чердаках — 5 °С.
Результаты расчета теплопотерь трубопроводами внутридомовых систем горячего водоснабжения приведены в прил. 3 табл. 1 трубопроводами внутриквартальных сетей — в прил. 3 табл. 2.
Суммарные теплопотери определяют по формуле
При изоляции стояков сокращаются не только потери теплоты, но и расход электроэнергии на перекачку циркуляционной воды, так как из-за меньших теплопотерь снижается требуемый циркуляционный расход.
Расчеты по секционным узлам жилых зданий с четырьмя водоразборными стояками диаметром 32 мм показали, что в каждой квартире при отсутствии теплоизоляции теряется 310 Вт теплоты и требуемый циркуляционный расход составляет 31,33 л/ч. При изоляции стояков теплопотери сокращаются до 217 Вт, а циркуляционный расход до 21,96 л/ч. Таким образом, при изоляции водоразборных стояков на каждой квартире экономится 39 Вт теплоты и на 9,37 л/ч уменьшается требуемый циркуляционный расход.
Теплота, выделяемая стояками системы горячего водоснабжения, используется для отопления квартир. Однако летом теплопоступления от стояков горячего водоснабжения являются бесполезными потерями теплоты.
Так, ежегодно летом с 1 млн. квартир такие потери составляют около 1,13 млн. ГДж теплоты, или в денежном выражении при стоимости 1 ГДж 1,1 руб. — около 1,23 млн. руб. Затраты на изоляцию 1 м трубопровода диаметром 32 мм равны 0,4 руб. Если в каждой квартире покрыть тепловой изоляцией 2,8 м трубопровода водоразборного стояка, то общие затраты (0,4-2,8Х 1 000000=1,12 млн. руб.) окупятся в первый год эксплуатации. В дальнейшем ежегодно экономия теплоты составит 1,23 млн. руб.
Одновременно со снижением теплопотерь значительно уменьшится расход электроэнергии за счет сокращения циркуляционных расходов (до 9,37 л/ч на каждую квартиру). При КПД насосной установки 0,7 экономия электроэнергии равна примерно 0,01 кВт-ч на каждую квартиру. На 1 млн. квартир за год эксплуатации расход энергии сократится на 19 млн. кВт-ч (или 360 тыс. руб.).
В целом экономическая эффективность от изоляции стояков -систем горячего водоснабжения достигает на 1 млн. квартир
Устройство тепловой изоляции на водоразборных стояках действующих систем горячего водоснабжения позволяет также снизить температурный график отпуска теплоты от источника, поскольку нагрев воды, циркулирующей в системах горячего водоснабжения, обеспечивается II ступенью водонагревателей.
Эффективность применения изоляции стояков системы горячего водоснабжения настолько высока, что целесообразно организовать нанесение изоляции на стояки действующих систем. Выполнение этих работ не требует высокой квалификации исполнителей и вполне может осуществлено в короткие сроки силами службы эксплуатации. Расчеты показывают, что целесообразно также усилить теплоизоляцию трубопроводов внутриквартальных сетей горячего водоснабжения.
