ЯВЛЕНИЕ «СБОЯ» ТЕМПЕРАТУРЫ СМЕШАННОЙ ВОДЫ В ЖИЛЫХ ЗДАНИЯХ
Получение потребителем воды с заданной температурой — основной показатель нормальной работы систем водоснабжения. Одним из явлений, ухудшающих комфортность пользования системами водоснабжения, является «сбой» температуры смешанной воды. Под «сбоем» температуры подразумевается внезапное изменение температуры воды независимо от регулировки крана смесителя. Единственной причиной возникновения этого является изменение давления воды в трубопроводах холодного и горячего водоснабжения перед смесителем, вызванное включением или выключением дополнительных приборов, и нарушение вследствие этого установленной пропорции смешения.
Рассмотрим причины «сбоя» температуры и меры по его предотвращению. В современном строительстве снабжение квартир горячей и холодной водой осуществляется от стояков по схемам с односторонним или двухсторонним расположением водопроводных устройств относительно водоразборных стояков (рис. 7.12). Характерной особенностью каждой схемы является наличие общего участка, обслуживающего более одного водоразборного прибора с установленным на нем запорным вентилем (ОА на рис. 7.12).
Температура смешанной воды tPr, изливающейся из смесителя, определяется из уравнения теплового баланса
При разборе воды из приборов потребителем устанавливается нужная ему компактность струи и ее температура в зависимости от необходимой процедуры, а это приводит к отбору вполне определенных расходов из сетей горячего и холодного водоснабжения. Так как излив воды происходит в атмосферу, можно считать, что все давление воды Р, имеющееся в водопроводном стояке в точке присоединения к нему квартирной разводки, целиком гасится в ней и в водоразборной арматуре. Таким образом при работе одного прибора
Эти сопротивления — величины постоянные и зависят от диаметров и длин трубопроводов. Однако при длительной эксплуатации они могут изменяться за счет отложений накипи и продуктов коррозии, поэтому при анализе целесообразно рассмотреть работу трубопроводов горячего водоснабжения:
без отложений, что соответствует чистым трубам в начальный период эксплуатации или после их противонакипной и антикоррозионной обработки; с отложениями, соответствующими по величине расчетному зарастанию трубопроводов, приведенному в СНиП 2.04.01—85.
Величину Sa-ap можно принимать постоянной, так как в процессе эксплуатации системы запорный вентиль остается в одном и том же положении, SB.ap — величина переменная, зависящая от степени открытия водоразборной арматуры. В каждой из рассматриваемых схем включения приборов можно принять SM, SB — переменные, a S0 — величина постоянная.
Если в период пользования отрегулированным водоразбором (например, душем) включить дополнительный прибор (например, смеситель мойки), то в общем участке квартирной разводки расход воды увеличится, а это приведет к увеличению потерь давления в ней, к изменению расхода воды через душ, а следовательно, и к изменению температуры воды tvr, изливающейся из смесителя, т. е. к «сбою» температуры. Используя формулу (7.15), можно составить новую систему уравнений для определения изменившегося расхода горячей воды через отрегулированный смеситель ванны при включении горячей воды в смесителе мойки:
Рассмотрим влияние величины общего расхода воды qpr в ванне или душе на величину «сбоя» температуры смешанной воды. Для этого из формул (7.13) применительно к нашей задаче найдем расход холодной воды через смеситель ванны
Из выражения (7.22) видно, что первоначальная величина общего расхода воды через смеситель ванны qpr не оказывает влияния на изменение температуры смешанной воды tipr.
Повторяя рассуждения на случай подачи в мойку холодной воды, получаем соответствующие формулы для определения «сбоя» температуры в ванне или душе, которые аналогичны формулам (7.16—7.20).
На рис. 7.13 показано изменение температуры смешанной воды tpr относительно первоначально установленной в смесителе ванны или душе tpr при включении мойки. Верхняя часть графика (при tpr/tpil) показывает увеличение tpr при подаче в мойку холодной воды; нижняя часть (при tpr/tprl 1) показывает уменьшение Рг при подаче в мойку горячей воды.
В табл 7.1 приведены данные расчетов, показывающие влияние времени года и месторасположения квартиры на температурную устойчивость водоразбора. Температура th = 60 °С характерна для квартир, расположенных наиболее близко к источнику тепла, а Л = 50°С — для квартир, наиболее удаленных от него.
Данные таблицы показывают, что наибольшего «сбоя» температуры можно ожидать зимой в квартирах, расположенных ближе к источнику тепла. Поэтому для построения графика (см. рис. 7.13) избраны именно эти условия. Из графика видно, что на величину сбоя температуры воды существенное влияние оказывает соотношение сопротивлений участков квартирной разводки SB/50, которое в зоне SB/50<5 может приводить к повышению или понижению температуры смешанной воды на 10— 15°С, в то время как неожиданное изменение температуры воды на 3°С уже приводит к неприятным ощущениям.
Естественно, что при изменении температуры воды в душе потребитель производит подрегулировку до первоначальной температуры. При выключении расхода воды в мойке происходит повторный сбой температуры воды, но уже в другую сторону. Таким образом по сравнению с первоначально установленной температурой Ртж «40°С, она может дважды изменяться: до температур 25—30 °С и 50—55 °С. Отношение также оказывает влияние на величину «сбоя» температуры воды в душе. Натурными замерами было установлено, что это отношение зависит от характера процедуры при пользовании мойкой. Если в ней происходит мытье посуды, то qhJq (qcJqcB) составляет небольшую величину порядка 0,1—0,3. Если же происходит наполнение кастрюли или чайника q/ql {qcJqc может увеличиться до 1 и даже 2. Для анализа примем 7м/0в=1 (среднее значение).
Зададимся допустимой величиной «сбоя» температуры Аг« 2 °С, что соответствует tpr/№=0,95 (1,05). Тогда наименьшей допустимой величиной соотношения сопротивлений участков квартирной подводки можно принять SB/So=10 как для горячего, так и для холодного водоснабжения. Для обеспечения устойчивой в температурном отношении работы водоразборной арматуры определим минимально необходимую величину характеристики сопротивления общего участка квартирной разводки
Характеристику сопротивления водоразборной арматуры выразим через свободный напор Я/ и нормативный расход воды q
Задавая различные значения Hf, получаем зависимость от длины диаметра участка АВ (см. табл. 7.2). В результате расчетов получаем линии 1—4 на графике (рис. 7.14), по которым определяются требуемые величины в зависимости от диаметра и длины участка АВ подводки и величины свободного напора на водоразборную арматуру.
Наносим на график (рис. 7.14) горизонтальные линии, соответствующие рассчитанным величинам S0бщ (линии I—К). Полученные данные показывают, что устойчивая работа смесителя ванны в существующих сантех-кабинах с диаметром общего участка d0—15 мм возможна только при свободных напорах более 300 кПа, т. е. при наличии не менее 11 этажей над рассматриваемой квартирой, если на верхнем этаже поддерживается минимальный свободный напор ЗОкПа. При этом длина трубопровода участка ванны 1В не играет существенной роли. Длина же общего участка /0 оказывает существенное влияние. Так, при увеличении от /0=0,5 до 10= —2 м (при 15мм) характеристика сопротивления So изменяется от 66-10-4 до 100-10—4 кг/м2 (кг/ч)2. При этом Hf увеличивается с 320 до 440 кПа, т. е. устойчивую работу смесителя можно ожидать в последнем случае только на первом этаже 16-этажного здания.
На рис. 7.14 представлены те же зависимости для систем горячего водоснабжения, присоединяемых к открытым теплосетям, либо для систем закрытого типа, но с хорошей антикоррозионной и противонакипной обработкой воды. Эти зависимости справедливы также для любых систем в начальный период их эксплуатации. График показывает, что в этих системах целесообразно уменьшить диаметр подводок непосредственно к смесителям до у = 10мм, однако диаметр общего участка можно оставить dy —15 мм.
В практике строительства многоэтажных зданий для гашения избыточного напора с целью снижения бесполезного расхода воды часто применяются регулирующие диафрагмы. При этом, несмотря на то, что в литературе рекомендуется регулирующие диафрагмы устанавливать непосредственно у водоразборной арматуры, проектировщики часто устанавливают их на общих участках трубопроводов. Это приводит к резкому увеличению S0, сдвигу величины SB/So в сторону уменьшения (SB/S0<4) и повышенным «сбоям» температуры. Поэтому следует строго следить за тем, чтобы регулирующие диафрагмы устанавливались только непосредственно у водоразборных приборов.
Разрабатываемые в настоящее время квартирные стабилизаторы давления могут устанавливаться на общих участках практически без ущерба для температурной устойчивости работы смесителей, так как они будут иметь переменную характеристику сопротивления в отличие от запорного вентиля или регулирующей диафрагмы. Учитывая, что в трубопроводах систем холодного водопровода нет практически продуктов коррозии, а тем более отложения накипи, график рис. 7.14 справедлив, очевидно, и для них. Поэтому в подводках холодного водопровода также можно рекомендовать уменьшение диаметров подводящих трубопроводов к ванне и мойке до 10 мм, оставив диаметр общего участка 15 мм. Ориентировочные расчеты показали, что в горячем водоснабжении при закрытых системах теплоснабжения переход на диаметры 20 и 10 мм не вызывает увеличения металлоемкости, а в горячем водоснабжении при открытой схеме теплоснабжения и в холодном водопроводе переход на диаметры 15 и 10 мм даст уменьшение металлоемкости в кабине в среднем на 10—15 %.
