Министерство образования Российской Федерации
Ульяновский Государственный Технический Университет
Кафедра: «Теплогазоснабжение и вентиляция»
Пояснительная записка к курсовой работе
«Горячее водоснабжение жилого здания»
Выполнил: Грешнов М.В.
группа ТГВд-31
Проверила: Макарова Е. В.
Ульяновск 2009

Содержание
  Исходные данные курсовой работы
1. Внутренние системы горячего водоснабжения
2. Определение расчетных расходов воды и теплоты
3. Подбор баков-аккумуляторов
4. Гидравлический расчет подающих трубопроводов системы горячего водоснабжения
5. Расчет потерь теплоты трубопроводами системы горячего водоснабжения
6. Гидравлический расчет циркуляционных трубопроводов
7. Подбор оборудования абонентских вводов и тепловых пунктов
Список литературы

Исходные данные курсовой работы
В курсовой работе «Горячее водоснабжение жилого здания» разрабатывается проект централизованной системы горячего водоснабжения. Основные вопросы, решаемые в процессе выполнения работы:
- трассировка системы горячего водоснабжения на плане подвала и этажа, построение аксонометрической схемы системы горячего водоснабжения, расстановка санитарных приборов и запорной арматуры;
- определение расчетных расходов воды и теплоты на нужды горячего водоснабжения;
- построение часового и интегрального графиков потребления теплоты;
- расчет объема и подбор бака-аккумулятора горячей воды;
- гидравлический расчет подающих и циркуляционных трубопроводов системы горячего водоснабжения;
- подбор оборудования абонентского ввода (теплового пункта).
Исходные данные на проектирование:
тип системы горячего водоснабжения – открытая
номер плана этажа – 2
количество секций жилого здания – 2
число этажей – 9
температура воды на выходе из водоподогревателя – 60^оС
температура холодной воды – 5^оС
давление на вводе водопровода – 55 м.
Состав курсовой работы: пояснительная записка: графическая часть (1 лист формата А1).

1. Внутренние системы горячего водоснабжения
Системы горячего водоснабжения следует проектировать: тупиковыми, если допускается перерыв в подаче воды; кольцевыми или с закольцованными вводами при двух тупиковых трубопроводах с ответвлениями к потребителям от каждого из них для обеспечения непрерывной подачи воды.
В жилых и общественных зданиях прокладку разводящих трубопроводов горячего водоснабжения следует предусматривать в подпольях, подвалах, технических этажах, чердаках, на первом этаже в подпольных каналах (в случае отсутствия чердаков), по конструкциям здания, по которым допускается открытая прокладка трубопроводов или под потолком верхнего этажа. Прокладка стояков и разводки внутреннего водопровода следует предусматривать в шахтах, открыто - по стенам душевых, кухонь и других помещений [1].
Пластмассовые трубопроводы (кроме располагаемых в санитарных узлах) следует прокладывать только скрыто. В помещениях, к отделке которых предъявляются повышенные требования, трубопроводы также следует прокладывать скрыто [1].
Прокладку трубопроводов следует предусматривать с уклоном не менее 0,002.
При проектировании трубопроводов следует предусматривать компенсацию температурных удлинений труб.
Расстояние от поверхности штукатурки или облицовки до оси неизолированных трубопроводов при диаметре условного прохода до 32 мм включительно при открытой прокладке должно составлять от 35 до 55 мм, при диаметрах 40-50 мм - от 50 до 60 мм, а при диаметрах более 50 мм - принимается по рабочей документации.
Вертикальные трубопроводы не должны отклоняться от вертикали более чем на 2 мм на 1 м длины.
Средства крепления стояков из стальных труб в жилых и общественных зданиях при высоте этажа до 3 м не устанавливаются, а при высоте этажа более 3 м средства крепления устанавливаются на половине этажа.
Высоту установки водоразборной арматуры (расстояние от горизонтальной оси арматуры до санитарных приборов, мм) следует принимать согласно [2].
В верхних точках системы горячего водоснабжения следует предусматривать устройства для выпуска воздуха, а в нижних - спускные устройства. Согласно [2] выпуск воздуха из системы горячего водоснабжения допускается предусматривать через водоразборную арматуру, расположенную в верхних точках системы, а опорожнение системы - через водоразборные приборы нижних этажей.
Тепловую изоляцию необходимо предусматривать для подающих и циркуляционных трубопроводов систем горячего водоснабжения, включая стояки, кроме подводок к водоразборным приборам. Толщина теплоизоляционного слоя должна составлять не менее 10 мм, а теплопроводность изоляционного материала не менее 0,05 Вт/(м-°С) [2].
Установку запорной арматуры в системах горячего водоснабжения следует предусматривать: на каждом вводе; на ответвлениях, питающих 5 водоразборных точек и более; у основания подающих и циркуляционных трубопроводов; на ответвлениях к секционным узлам; на ответвлениях от магистральных линий; на ответвлениях в каждую квартиру.
Обратные клапаны в системе горячего водоснабжения устанавливаются: на участках трубопроводов, подающих воду групповым смесителям; на циркуляционном трубопроводе перед присоединением его к водоподогревателю или перед присоединением к обратному трубопроводу тепловой сети (в открытой системе); на ответвлениях от обратного трубопровода тепловой сети к регулятору температуры.
Для внутренних систем горячего водоснабжения следует принимать пластмассовые, медные, бронзовые, латунные, стальные трубы с внутренним и наружным защитным покрытием от коррозии и фасонные изделия.
Для учета расхода воды в каждом здании (квартире) на вводах трубопроводов горячего водоснабжения следует предусматривать счетчики воды. При двухтрубной системе счетчик воды следует устанавливать на подающем и циркуляционном трубопроводах с установкой обратного клапана на циркуляционном трубопроводе. В закрытой системе счетчик воды следует устанавливать на трубопроводе холодной воды.
Для контроля температурного и гидравлического режимов работы системы горячего водоснабжения предусматривают манометры и термометры.
2. Определение расчетных расходов воды и теплоты
Вероятность действия водоразборных приборов системы горячего водоснабжения Р определяется из нормы расхода горячей воды на 1 человека в час наибольшего водопотребления q^h_hr.u -10 л/ч [2, прил. 3] и нормы расхода горячей воды для ванны q^h_o =0,2 л/с [2, прил. 3], как для водоразборного прибора с наибольшим расходом воды:


где U - общее число потребителей горячей воды (144 чел.); N - общее количество водоразборных приборов в здании (144 шт.).
Вероятность использования водоразборных приборов в системе горячего водоснабжения



где К_и - коэффициент использования водоразборного прибора в час наибольшего водопотребления, принимаем К_и =0,28 [3].
Часовой расход горячей воды в час наибольшего водопотребления,


где  - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от значения P_чN [2, прил. 4] ( ).
Средний расход горячей воды за сутки наибольшего водопотребления G_u (м³/сут), определяется как произведение количества ее потребителей на норму расхода горячей воды одним потребителем в сутки наибольшего водопотребления q_u , принимаемую по [2, прил. 3] (120 л/с):

 м³/сут
Средний расход горячей воды за сутки в отопительный период, G_u.c, (м³ /сут):

 м³/сут

где  - норма расхода горячей воды одним потребителем в сутки отопительного периода (в средние сутки) [2, прил. 3] (105 л/сут.).
Секундный расход горячей воды в системе горячего водоснабжения, G, (л/с)

 л/с
где  - безразмерный коэффициент, который находится в зависимости от произведения PN по [2, прил. 4] ( ).
Максимальный часовой расход теплоты _., (кВт), рассчитывается по уравнению

 
где r - плотность воды, (1000 кг/м³); с - теплоемкость, (4,187 кДж/кг°С);  - средняя температура воды в водоразборных стояках, (55 °C); t_х - температура холодной воды, принимается по заданию на проектирование (5 °С); b_г - коэффициент, учитывающий теплопотери подающими и циркуляционными стояками (0,2). Среднечасовой расход теплоты за сутки наибольшего водопотребления ,

 
Среднечасовой расход воды за отопительный период


 
\s
Q_max=1023283.52кДж/ч
3. Подбор баков-аккумуляторов
Объем бака-аккумулятора в системе горячего водоснабжения при постоянной температуре воды рассчитывается по формуле:



Для того, чтобы определить объем бака-аккумулятора в системе горячего водоснабжения при переменной температуре воды сначала определяется требуемый объем бака-аккумулятора:


где t_г^max - максимальная температура воды в баке (75 °С); t_г^min - минимальная температура воды в баке (50 °С).
Затем определяется полный запас Q_п и минимальный запас Q_min теплоты в баке-аккумуляторе,




Объем бака-аккумулятора V_ak (м³), рассчитывается по формуле:


Выбираем прямоугольный бак, емкостью 10 м³.

4. Гидравлический расчет подающих трубопроводов системы горячего водоснабжения
Гидравлический расчет выполняют для решения следующих задач: определения диаметров трубопроводов; определения падения давления в системе горячего водоснабжения; определения напоров в различных точках сети; увязки всех точек системы при статическом и динамическом режимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских установках.
Результаты гидравлического расчета используют для построения пьезометрических графиков, выбора схем абонентских вводов, подбора насосного оборудования, определения капиталовложений в системы теплоснабжения, разработки режимов эксплуатации систем теплоснабжения.
Гидравлический расчет подающих трубопроводов закрытой системы горячего водоснабжения

№	l, м	N	NP		a	G, л/с	D, мм	w, м/с	R, Па/м	Km	DP, Па	åDP, Па
Стояк 1
	1,5	18	2,484		1,56	0,09	20
	3	16	2,208		1,45	0,09	20
	3	14	1,932		1,34	0,09	20
	3	12	1,656		1,215	0,09	20
	3	10	1,38		1,09	0,09	20
	3	8	1,104		0,95	0,09	20
	3	6	0,828		0,8	0,09	20
	3	4	0,552		0,635	0,09	20
	3	2	0,276		0,395	0,09	20
	3,6	1	0,138		0,386	0,09	20
Стояк 4
1	1,5	144	2,664		1,71	1,71	40	1,358	1,26	1,711	1299,5	1,79	2326,105	0,2	4186,989	4186,989
2	1,2	72	1,332		1,135	1,135	40	0,9	1,26	1,134	597,3	1,79	1069,167	0,2	1539,6	5726,589
3а	2,3	24	0,444		0,641	0,641	25	1,2	1,38	1,656	1500	2,34	3510	0,2	9687,6	15414,19
41	3	22	0,407		0,615	0,615	25	1,15	1,38	1,587	1639	2,34	3835,26	0,1	12656,36	28070,55
42	3	20	0,37		0,588	0,588	25	1,1	1,38	1,518	1504	2,34	3519,36	0,1	11613,89	39684,44
43	3	18	0,333		0,56	0,56	25	1,04	1,38	1,4352	1378	2,34	3224,52	0,1	10640,92	50325,35
44	3	16	0,296		0,529	0,529	25	0,99	1,38	1,3662	1239	2,34	2899,26	0,1	9567,558	59892,91
45	3	14	0,259		0,501	0,501	25	0,93	1,38	1,2834	1113	2,34	2604,42	0,1	8594,586	68487,5
46	3	12	0,222		0,469	0,469	25	0,87	1,38	1,2006	993	2,34	2323,62	0,1	7667,946	76155,44
47	3	10	0,185		0,435	0,435	25	0,81	1,38	1,1178	866	2,34	2026,44	0,1	6687,252	82842,69
48	3	8	0,148		0,397	0,397	20	1,24	1,48	1,8352	2623	2,77	7265,71	0,1	23976,84	106819,5
49	3	6	0,111		0,356	0,356	20	1,11	1,48	1,6428	2169	2,77	6008,13	0,1	19826,83	126646,4
410	3	4	0,074		0,309	0,309	20	0,97	1,48	1,4356	1649	2,77	4567,73	0,1	15073,51	141719,9
411	3,4	2	0,037		0,25	0,25	20	0,77	1,48	1,1396	1142	2,77	3163,34	0,1	11830,89	153550,8
412	0,9	1	0,0185		0,211	0,211	15	1,24	1,68	2,0832	4096	3,87	15851,52	0,1	15693	169243,8
Стояк 3
1	1,5	144	2,664		1,71	1,71	40	1,358	1,26	1,711	1299,5	1,79	2326,105	0,2	4186,989	4186,989
2	1,2	72	1,332		1,135	1,135	40	0,9	1,26	1,134	597,3	1,79	1069,167	0,2	1539,6	5726,589
3	4,1	48	0,888		0,909	0,909	32	0,945	1,28	1,2096	772	1,93	1489,96	0,2	7330,603	13057,19
4a	2,6	12	0,222		0,469	0,469	25	0,87	1,38	1,2006	993	2,34	2323,62	0,2	7249,694	20306,89
31	3	11	0,2035		0,452	0,452	25	0,84	1,38	1,1592	929	2,34	2173,86	0,1	7173,738	27480,63
32	3	10	0,185		0,435	0,435	25	0,81	1,38	1,1178	866	2,34	2026,44	0,1	6687,252	34167,88
33	3	9	0,1665		0,417	0,417	25	0,78	1,38	1,0764	799	2,34	1869,66	0,1	6169,878	40337,76
34	3	8	0,148		0,397	0,397	25	0,75	1,38	1,035	735	2,34	1719,9	0,1	5675,67	46013,43
35	3	7	0,1295		0,377	0,377	25	0,71	1,38	0,9798	675	2,34	1579,5	0,1	5212,35	51225,78
36	3	6	0,111		0,356	0,356	20	1,11	1,48	1,6428	2169	2,77	6008,13	0,1	19826,83	71052,6
37	3	5	0,0925		0,334	0,334	20	1,05	1,48	1,554	1925	2,77	5332,25	0,1	17596,43	88649,03
38	3	4	0,074		0,309	0,309	20	0,97	1,48	1,4356	1649	2,77	4567,73	0,1	15073,51	103722,5
39	3	3	0,0555		0,282	0,282	20	0,88	1,48	1,3024	4400	2,77	12188	0,1	40220,4	143942,9
№	l, м	N	NP		a	G, л/с	D, мм	wт, м/с	Kw	w, м/с	Rт, Па/м	KR	R, Па/м	Km	DP, Па	åDP, Па
310	3	2	0,037		0,25	0,25	20	0,77	1,48	1,1396	1142	2,77	3163,34	0,1	10439,02	154382
311	3,6	1	0,0185		0,211	0,211	20	0,65	1,48	0,962	803	2,77	2224,31	0,1	8808,268	163190,2
Стояк 2
1	1,5	144	2,664		1,71	1,71	40	1,358	1,26	1,7110	1299,5	1,79	2326,105	0,2	4186,989	4186,989
2	1,2	72	1,332		1,135	1,135	40	0,9	1,26	1,134	597,3	1,79	1069,167	0,2	1539,6	5726,589
3	4,1	48	0,888		0,909	0,909	32	0,945	1,28	1,2096	772	1,93	1489,96	0,2	7330,603	13057,19
4	1,7	36	0,666		0,783	0,783	32	0,82	1,28	1,0496	596	1,93	1150,28	0,2	2346,571	15403,76
5a	2,3	24	0,444		0,641	0,641	25	1,2	1,38	1,656	1500	2,34	3510	0,2	9687,6	25091,36
21	3	22	0,407		0,615	0,615	25	1,15	1,38	1,587	1639	2,34	3835,26	0,1	12656,36	37747,72
22	3	20	0,37		0,588	0,588	25	1,1	1,38	1,518	1504	2,34	3519,36	0,1	11613,89	49361,61
23	3	18	0,333		0,56	0,56	25	1,04	1,38	1,4352	1378	2,34	3224,52	0,1	10640,92	60002,53
24	3	16	0,296		0,529	0,529	25	0,99	1,38	1,3662	1239	2,34	2899,26	0,1	9567,558	69570,08
25	3	14	0,259		0,501	0,501	25	0,93	1,38	1,2834	1113	2,34	2604,42	0,1	8594,586	78164,67
26	3	12	0,222		0,469	0,469	25	0,87	1,48	1,2876	993	2,77	2750,61	0,1	9077,013	87241,68
27	3	10	0,185		0,435	0,435	25	0,81	1,48	1,1988	866	2,77	2398,82	0,1	7916,106	95157,79
28	3	8	0,148		0,397	0,397	20	1,24	1,48	1,8352	2623	2,77	7265,71	0,1	23976,84	119134,6
29	3	6	0,111		0,356	0,356	20	1,11	1,48	1,6428	2169	2,77	6008,13	0,1	19826,83	138961,5
210	3	4	0,074		0,309	0,309	20	0,97	1,48	1,4356	1649	2,77	4567,73	0,1	15073,51	154035
211	3,6	2	0,037		0,25	0,25	20	0,77	1,48	1,1396	1142	2,77	3163,34	0,1	12526,83	166561,8
212	0,6	1	0,0185		0,211	0,211	15	1,24	1,68	2,0832	4096	3,87	15851,52	0,1	10462	177023,8

Определяем невязку потерь давления по двум направлениям через ближний и дальний стояки по формуле:


где ΣΔp₁, ΣΔp₂ – соответственно потери давления при расчете направлений через дальний и ближний стояки.
5. Расчет потерь теплоты трубопроводами системы горячего водоснабжения
Тепловые потери DQ, (Вт), на расчетном участке подающего трубопровода или стояка определяются по нормативным удельным потерям тепла или расчетом по формуле:

где К - коэффициент теплопередачи изолированного трубопровода, К=11,6 Вт/(м²-°С); t^г_ср - средняя температура воды в системе, t^г_ср,=(t_н +t_к)/2, °С; t_н, - температура на выходе из подогревателя (температура горячей воды на вводе в здание), °С; t_к - температура у наиболее удаленного водоразборного прибора, °С; h - КПД тепловой изоляции (0,6); / - длина участка трубопровода, м; d_H - наружный диаметр трубопровода, м; t₀ - температура окружающей среды, °С.
Температуру воды у наиболее удаленного водоразборного прибора t_к следует принимать на 5 °С ниже температуры воды на вводе в здание или на выходе из подогревателя.
Температуру окружающей среды t₀ при прокладке трубопроводов в бороздах, вертикальных каналах, коммуникационных шахтах и шахтах санитарно-технических кабин следует принимать равной 23 °С, в ванных комнатах - 25 °С, в кухнях и туалетных комнатах жилых зданий, общежитии и гостиниц - 21 °С [4].
Обогрев ванных комнат осуществляется полотенцесушителями, поэтому к теплопотерям стояка добавляют потери теплоты полотенцесушителями в размере 100п (Вт), где 100 Вт - усредненная теплоотдача одним полотенцесушите-лем, п - количество полотенцесушителей, присоединенных к стояку.
При определении циркуляционных расходов воды потери теплоты циркуляционными трубопроводами не учитываются. Однако при расчете систем горячего водоснабжения с полотенцесушителями на циркуляционных стояках целесообразно к сумме потерь теплоты подающими теплопроводами добавлять теплоотдачу полотенцесушителей. Это увеличивает циркуляционный расход воды, улучшает прогрев полотенцесушителей и отопление ванных комнат. Результаты расчета заносят в таблицу.
6. Гидравлический расчет циркуляционных трубопроводов
Циркуляционный расход воды в системе горячего водоснабжения G_ц (л/с), распределяется пропорционально суммарным тепловым потерям:


где åQ_ц- суммарные теплопотери всеми подающими трубопроводами, Вт; Dt - перепад температуры воды в подающих трубопроводах системы горячего водоснабжения, Dt=t_г-t_к=5°C; с - теплоемкость воды, Дж/(кг°С).
Циркуляционные расходы воды на магистральных участках системы горячего водоснабжения состоят из циркуляционных расходов участков и стояков, которые находятся впереди по ходу движения воды.
 
 
 
 
Гидравлический расчет циркуляционных трубопроводов закрытой системы горячего водоснабжения.

№	l, м	G, л/с	D, мм	wт, м/с	Kw	w, м/с	Rт, Па/м	KR	R, Па/м	Km	DP, Па	åDP, Па
Ц1
1	1,5	0,4457	32	0,46	1,28	0,5888	224	1,93	432,32	0,2	778,176	778,176
2	1,2	0,222	25	0,41	1,38	0,5658	274	2,34	641,16	0,2	923,2704	1701,446
3	43,3	0,09	20	0,28	1,48	0,4144	177	2,77	490,29	0,5	31844,34	33545,78
Ц2
1	1,5	0,4457	32	0,46	1,28	0,5888	224	1,93	432,32	0,2	778,176	778,176
2	1,2	0,222	25	0,41	1,38	0,5658	274	2,34	641,16	0,2	923,2704	1701,446
3а	41,5	0,086	20	0,265	1,48	0,3922	168	2,77	465,36	0,5	28968,66	30670,11

Определяем невязку потерь давления по двум направлениям через ближний и дальний стояки по формуле:


где DP₁, DP₂ – соответственно потери давления при расчете направлений через дальний и ближний стояки.
7. Подбор оборудования абонентских вводов и тепловых пунктов
Требуемый напор на вводе в здание H_тр (м), для преодоления сопротивлений закрытой системы горячего водоснабжения

 м,
где DH_п - потери напора в подающих трубопроводах системы горячего водоснабжения (25,09 м); DH_сч - потери напора в водомере, м; H_св - располагаемый свободный напор у смесителя ванны (3м); DH_под — потери в водоподогревателе, м; Н_г— геометрическая высота подъема воды от оси трубопровода на вводе до оси наиболее высоко расположенного водоразборного прибора (34,5 м).
Водомер подбирается по расходу воды на вводе G и диаметре условного прохода D_y по [2, табл. 4* или 7 прил. 15]. Потери напора в водомере DH_сч (м), определяются по формуле:
м,
где S - гидравлическое сопротивление водомера, принимаемое по [2, табл. 4* или 7 прил. 15], (0,5 м/(л/с²)).
Потери напора воды в скоростном секционном водоподогревателе DH_под (м), определяются по формуле:
м,
где А - коэффициент, значения которого приведены в прил. 4 (0,262*2+0,239); w - скорость воды в трубках подогревателя без учета их зарастания накипью (1 м/с).
Избыточный напор на вводе:
м,

Если напор на вводе водопровода в здание превышает требуемый, то в абонентском тепловом пункте устанавливаются только циркуляционные насосы, целью которых является обеспечение циркуляции воды в системе горячего водоснабжения.
Напор циркуляционного насоса H_ц.н. (м) можно определить по формуле:
м,
где DH_п.ц., DH_ц - потери напора в подающих и циркуляционных трубопроводах дальнего кольца системы в режиме чистой циркуляции при G_ц т. е. без водоразбора, c - доля максимального водоразбора G (кг/ч),
При недостаточном напоре ( H_изб <0) на трубопроводе между водомером и подогревателем устанавливается повысительно-циркуляционный насос с напором не менее H_изб. При этом требуемый напор на вводе H_тр, (м), определяется по формуле:
м

Список литературы
1. Строительные нормы и правила. СНиП 3.05.01-85. Внутренние санитарно-технические системы. М: Стройиздат, 1986.
2. Строительные нормы и правила. СНиП 2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация зданий. М.: Стройиздат, 1986.
3. Строительные нормы и правила. СНиП Н-34-76. Горячее водоснабжение. М.: Стройиздат, 1976.
4. Теплоснабжение: Учебн. для вузов/ А. А. Ионин, Б. М. Хлыбов и др.; Под ред. А. А. Ионина. М.: Стройиздат, 1982. - 336 с.
5. Справочник проектировщика. Отопление, водопровод, канализация/ Под ред. И. Г. Староверова. - М.: Стройиздат, 1975. 4.1.-415 с.
6. Теплоснабжение (курсовое проектирование): Учеб. пособие для вузов по спец. "Теплогазоснабжение и вентиляция"/ В. М. Копко, Н. К. Зайцева и др.; Под ред. В. М. Копко. - Мн.: Высш. шк., 1985. - 139 с.
7. Теплоснабжение: Учебное пособие для студентов вузов/ В. Е. Козин, Т. А. Левина, А. П. Марков и др. - М.: Высш. школа, 1980. - 408 с
8. Справочник по теплоснабжению и вентиляции/ Р. В. Щекин, С. М. Кореневский, Г. Е. Бем и др. - Киев: Будiвельник, 1976. Ч. 1. - 430 с.
9. Зингер Н. М. Гидравлические и тепловые режимы теплофикационных систем. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 360 с.
10. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: Издательство МЭИ, 2001.-472 с.
11. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник/ В. И. Ма-нюк, Я. И. Каплинский, Э. Б. Хиж и др. - М.: Стройиздат, 1988. - 432.