Аккумуляторы в системах горячего водоснабжения

 

Назначение аккумуляторов - устранение или сглаживание эксплуатационного противоречия между неравномерным режимом потребления воды и предпочтительным для тепловой сети равномерным режимом подачи теплоты на ГВ.

Выше баки-аккумуляторы уже неоднократно упоминались в сложившейся классификации систем горячего водоснабжения. По месту расположения баки различают верхние и нижние, по конструкции - открытые и закрытые. В закрытых баках сохраняется напор водопровода, а в открытых он полностью теряется. Но открытый бак более безопасен, так как не является сосудом под давлением. Кроме того по режиму работы различают баки: с переменной температурой и постоянным объемом (t^h сonst; V = сonst); и, соответственно, с постоянной температурой и переменным объемом (t^h = сonst; V сonst). Кроме того, бак может быть только аккумулятором (рис.18), а может одновременно служить емкостным водонагревателем (рис.1.19).

 

 

Некоторые из указанных режимов допускают трактовку. Так, в варианте рис.1.18-в при шаровом клапане циркуляция не может быть организована и при отсутствии водоразбора вода в баке остывает (t^h сonst) в зависимости от качества тепловой изоляции бака. При автоматическом регуляторе уровня или уравнительном баке соблюдается условие t^h = сonst.

В открытом баке с верхней подачей холодной воды ее перемешивание достаточно интенсивное при любом режиме водоразбора. Поэтому для этого варианта всегда характерно t^h сonst. В закрытом емкостном водонагревателе (в отечественном теплотехническом обиходе он нередко ошибочно называется "бойлером") при возрастающем или равномерном водоразборе каждый последующий слой воды контактирует с теплообменником менее продолжительное время и нагревается меньше. Поэтому перемешивание слоев незначительно и соблюдается условие t^h = сonst. Принцип выталкивания нагретой воды поступающей снизу холодной водой без их перемешивания используется в бытовых водонагревателях местного горячего водоснабжения (так наз. "колонках"). При незначительном или падающем водоразборе нижние слои холодной воды контактируют с теплообменником дольше и инициируют гравитационное перемешивание в объеме бака (t^h сonst).

 

1.9-1. Определение объема баков-аккумуляторов

 

Требуемый объем бака-аккумулятора удобно определять по интегральному графику расхода воды. Он, в свою очередь, строится с использованием суточного графика, базирующегося на среднестатистических данных по расходу воды для данного типа потребителей. Суточный график представляет собой гистограмму (столбчатую диаграмму) и может строится как в тепловых единицах, так и непосредственно в м³.

Линия потребления показывает потребление теплоты или воды нарастающим итогом к текущему моменту времени. Характеристикой текущего расхода теплоты является tg угла наклона лини потребления к горизонтали.

Линия подачи показывает количество теплоты подаваемой со средним часовым расходом, то есть равномерно (наиболее предпочтительно для источника теплоты и тепловой сети).

Линия подачи не может пересекать линию потребления, поскольку это означает недоподачу расчетного количества теплоты в данный момент. Если такое происходит по характеристикам потребителя, то линия подачи поднимается параллельно до касания наиболее высокой точки линии потребления. Очевидно, что разница между линией потребления и выше лежащей линией подачи представляет собой количество теплоты, накапливаемое к данному моменту в баке. Тогда А_max не что иное, как требуемая тепловая емкость бака-аккумулятора. Если график строится в единицах расхода воды, то интегральный график дает непосредственно требуемый объем бака в м³. Если линия потребления переносилась по указанным причинам, то имеющаяся на 24 часа

 

 

разность А_ост - это остаток в баке-аккумуляторе, который будет расходоваться с начала новых суток.

При построении в тепловых единицах и при работе в режиме t^h = сonst; Vconst

, м³

 

При работе в режиме t^h сonst; V = сonst

 

, м³

 

По формуле СНиПа

 

 

где Т -продолжительность расчетного периода (сутки, смена), час;

j - относительная величина аккумулирующего объема, определяемая по формулам СНиПа или по [1, Прилож. 7,8], в зависимости от коэффициента часовой неравномерности потребления теплоты

 

 

и коэффициента часовой неравномерности подачи теплоты

 

,

 

где - расчетная мощность водонагревателя системы ГВ

 

1.9-2. Основные правила установки и обвязки баков

 

Логична и экономически оправдана установка баков-аккумуляторов в системах ГВ с кратковременным сосредоточенным расходом воды. Это, как правило, системы бытового ГВ на промпредприятиях, где основная доля суточного расхода приходится на время окончания смен.

В системах с непосредственным водоразбором не рекомендуется устраивать баки открытого типа. Исключение составляют случаи, когда необходим большой запас воды (бани, душевые, прачечные).

Для обеспечения возможности ремонта количество баков принимается не менее двух по 50% требуемого объема. Баки устанавливаются в освещаемом помещении с положительной температурой высотой ³2,2м с возможностью свободного доступа для осмотра всей поверхности. Для этого между баком и строительными конструкциями предусматривается проход не менее 0,7 м, а со стороны поплавкового клапана - не менее 1,0 м. От поддона до дна бака должно быть не менее 0,5 м, а от верха бака до перекрытия - не менее 0,6 м. Бак теплоизолируется.

Наиболее сложна обвязка открытого бака (рис. 1.22). Сам бак устанавливается над поддоном (для сбора возможных переливов). В общем случае открытый бак оборудуется следующими трубопроводами:

- подающим;

- расходным;

- переливным;

- циркуляционным;

- спускным (для промывки, ремонта);

- отводным из поддона.

При соответствующем обосновании подающий и расходный трубопроводы разрешается объединять с установкой на расходном обратного клапана.