3.4. Подбор водонагревателя кратко

Водонагреватели устанавливаются в закрытых схемах теплоснабжения. В этих схемах водонагреватель играет роль котла. В зависимости от вида первичного теплоносителя водонагреватели разделяются на пароводяные и водо-водяные. В системах отопления традиционно применяются скоростные водо-водяные горизонтальные секционные кожухотрубные водонагреватели, схема сборки которых приведена на рис. 3.8. По конструкции теплообменник представляет собой пучок трубок в трубе-кожухе. В теплообменных трубках движется первичный теплоноситель – вода из тепловой сети, а в межтрубном пространстве – вторичный теплоноситель – нагреваемая вода из системы отопления.

Промышленность выпускает водонагреватели разных типов, отличающихся в основном поверхностью нагрева. Наружный диаметр корпуса их составляет от 57 до 325 мм, в корпусе одной секции располагается от 4 до 151 трубки. Устанавливается водонагреватель при теплоснабжении отдельных зданий в подвале или техническом этаже.

Выбор водонагревателя производится в следующем порядке.

По рекомендуемой скорости движения нагреваемой воды Vр = 1 м/с определяют рекомендуемую площадь сечения трубок нагревателя, м2,

,                                        (3.12)

	Рис. 3.8. Схема скоростного пятисекционного водонагревателя: 1 – из системы отопления здания; 2 – в систему отопления здания; 3 – подача теплоносителя из внешней тепловой сети; 4 – возврат отработанного теплоносителя во внешнюю тепловую сеть; 5 – теплообменные трубки

где G – расход воды в системе отопления, кг/ч; r » 1000 кг/м3 – плотность воды.

По табл. 3.5 подбирается марка водонагревателя с близким значением площади трубок. Для выбранной марки по табл. 3.5 для одной секции водонагревателя находятся площадь нагрева f, площадь сечения трубок fтр.факт.

Определяется фактическая скорость нагреваемой воды, м/с,

.                                      (3.13)

По табл. 3.6 определяется коэффициент теплопередачи k, соответствующий фактической скорости нагреваемой воды V и рекомендуемой скорости движения греющей воды 1,0–1,5 м/с.

Таблица 3.5

Конструктивные характеристики секций скоростных водонагревателей по ГОСТ 27590

Таблица 3.6

Значения коэффициентов теплопередачи k, Вт/м2×°С

Рассчитывают необходимую площадь поверхности нагрева водонагревателя, м2,

,                                          (3.14)

где Q – расчетный поток теплоты для отопления здания, Вт, определяемый по формуле (2.1); k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2×°С); Dt – средний температурный напор между греющей и нагреваемой водой, °С.

Для определения Dt сначала подсчитывают разности температур между греющей и нагреваемой водой на противоположных концах нагревателя при работе с противотоком

Δt = T1 – tг;   Δ2 = Т2 – t0,                                     (3.15)

где Т1, Т2 – температуры греющей и обратной воды в теплосети; tг, tо – то же горячей и охлажденной воды в системе отопления.

Большей из этих разностей присваивают индекс «б», меньшей – «м» и определяют средний температурный напор

.                                        (3.16)

Число секций водонагревателя

,                                              (3.17)

где f – поверхность нагрева одной секции.

Скорость движения воды в водонагревателе во избежание шума не должна превышать 1,5 м/с, если это условие не соблюдается, секции подогревателя соединяют параллельно. Характеристики некоторых нагревателей приведены в табл. 3.5.

Пример 6.

Исходные данные: здание и систему отопления принять с характеристиками в соответствии с примерами 1, 2 и 3. Параметры теплоносителя в тепловой сети Т1= 150 °С, Т2= 70 °С, в сети отопления tг = 85 °С, 
tо = 60 °С (такие параметры рекомендуются при применении водо-водя­ных теплообменников).

Решение. Расчетный поток теплоты для отопления здания составляет 53800 Вт, расход теплоносителя в системе отопления –1406 кг/ч:

 м2.

По табл. 3.5 выбран водонагреватель марки № 1 с площадью живого сечения трубок 0,00062 м2.

По формуле (3.13) определяется фактическая скорость нагреваемой воды:

 м/с.

По табл. 3.6 определяется коэффициент теплопередачи k = 1500 Вт/м2·°С.

Определяется средний температурный напор:

Δt1 = 150 – 85 = 65 °C;

Δt2 = 70 – 60 = 10 °C;

°С.

По формуле (3.14) определяется необходимая поверхность нагрева

 м2.

При полученной поверхности нагрева водонагревателя по формуле (3.17) подсчитывается необходимое число секций нагревателя

.