Расчеты ГВС, БКН. Находим объем, мощность ГВС, мощность БКН(змейки), время прогрева и т.п.

В этой статье рассмотрим практические задачи для нахождения объемов накопления горячей воды, мощности нагрева ГВС. Мощности нагревательного оборудования. Время готовности горячей воды для различного оборудования и тому подобное.

Рассмотрим примеры задач:

Задача 1. Найти мощность проточного водонагревателя

Проточный водонагреватель - это водонагреватель объем воды, в котором может быть настолько мал, что его существование бесполезно для накопления воды. Поэтому считается, что проточный водонагреватель не предназначен аккумулировать горячую воду. И мы это не учитываем в расчетах.

Дано: Расход воды равен 0,2 л/сек. Температура холодной воды 15 градусов Цельсия.

Найти: Мощность проточного водонагревателя, при условии, что он нагреет воду до 45 градусов.

Решение

Ответ: Мощность проточного водонагревателя составит 25120 Вт = 25 кВт.

Практически не целесообразно потреблять большое количество электроэнергии. Поэтому необходимо аккумулировать(накапливать горячую воду) и уменьшать нагрузку на электропровода.

Проточные водонагреватели имеют не стабильный прогрев горячей воды. Температура горячей воды будет зависеть от расхода воды через проточный водонагреватель. Датчики переключения мощности или температуры не позволяют хорошо стабилизировать температуру.

Если хотите найти выходную температуру существующего проточного водонагревателя при определенном расходе.

Задача 2. Время нагрева электрического водонагревателя (бойлера)

Имеем электрический водонагреватель объемом 200 литров. Мощность электрических тэнов 3 кВт. Необходимо найти время нагрева воды с 10 градусов до 90 градусов Цельсия.

Дано:

Wт = 3кВт = 3000 Вт.

Найти: Время, за которое объем воды в баке водонагревателя нагреется с 10 до 90 градусов.

Решение

Потребляемая мощность тэнов не меняется от температуры воды в баке. (Как меняется мощность в теплообменниках, рассмотрим в другой задаче.)

Необходимо найти мощность тэнов, как для проточного водонагревателя. И этой мощности будет достаточно нагреть воду за 1 час времени.

Если известно, что с мощностью тэнов в 18,6 кВт бак нагреет воду за 1 час времени, тогда не сложно посчитать время с мощностью тэнов на 3 кВт.

Ответ: Время нагрева воды с 10 до 90 градусов с емкостью 200 литров составит 6 часов 12 минут.

Задача 3. Время нагрева бойлера косвенного нагрева

Рассмотрим для примера бойлер косвенного нагрева: Buderus Logalux SU200

Номинальная мощность: 31.5 кВт. Тут не понятно, из каких соображений это найдено. Но посмотрите таблицу ниже.

Объем 200 литров

Змейка сделана из стальной трубы DN25. Внутренний диаметр 25 мм. Наружный 32 мм.

Гидравлические потери в трубе-змейке указывают 190 мБар при расходе 2 м3/час. Что соответствует 4.6 .

Конечно, это сопротивление велико для воды и новой трубы. Скорее всего были заложены риски на зарастание трубопровода, на теплоноситель с большой вязкостью и сопротивление на соединениях. Лучше указать заведомо большие потери, чтобы кто-либо не просчитался в расчетах.

Площадь теплообмена 0,9 м2.

Помещается в трубу-змейку 6 литров воды.

Длина этой трубы-змейки примерно 12 метров.

Время прогрева пишут 25 минут. Тут не понятно, как это посчитали. Смотрим таблицу.

Таблица мощности змейки БКН

Рассмотрим таблицу определения мощности змейки

Рассмотрим SU200 мощность теплоотдачи змейки 32,8 кВт

При этом в контуре ГВС расход 805 л/час. Затекает 10 градусов выходит 45 градусов

Другой вариант

Рассмотрим SU200 мощность теплоотдачи змейки 27,5 кВт

Затекает в змейку теплоноситель с температурой 80 градусов с расходом 2 м3/час.

При этом в контуре ГВС расход 475 л/час. Затекает 10 градусов выходит 60 градусов

Другие характеристики

К сожалению, я Вам не предоставлю расчет времени нагрева бойлера косвенного нагрева. Потому что это не одна формула. Тут переплетения множество значений: Начиная от формул коэффициента теплопередачи, поправочные коэффициенты для разных теплообменников (так как конвекция воды тоже вносит свои отклонения), и заканчивается это итерацией расчетов по измененным температурам с течением времени. Тут, скорее всего в будущем я сделаю калькулятор расчета.

Вам придется довольствоваться тем, что нам говорит производитель БКН(Бойлера косвенного нагрева.)

А говорит нам производитель следующее:

Что вода будет готова через 25 минут. При условии, что затекать в змейку будет 80 градусов с расходом 2 м3/час. Мощность котла, дающий нагретый теплоноситель не должна быть ниже 31,5 кВт. Готовая к приему вода считается 45-60 градусов. 45 градусов помыться в душе. 60 это очень горячая вода, например для мыться посуды.

Задача 4. Сколько необходимо накопить горячей воды для того, чтобы помыться 30 минут в душе?

Рассчитаем для примера с электрическим водонагревателем. Так как электрический тэн имеет постоянную отдачу тепловой энергии. Мощность тэнов 3 кВт.

Дано:

Холодная вода 10 градусов

Минимальная температура из крана 45 градусов

Максимальная температура нагрева воды в баке 80 градусов

Комфортный расход вытекающей воды из крана 0,25 л/сек.

Решение

Сначала найдем мощность, которая обеспечит данный расход воды

Ответ: 0,45 м3 = 450 литров воды понадобится для того, чтобы помыться накопленной горячей водой. При условии, что тэны не нагревают воду в момент потребления горячей воды.

Многим может показаться, что нет учета входа холодной воды в бак. Как рассчитать потерю тепловой энергии, когда в воду 80 градусов попадает температура воды 10 градусов. Явно будет идти потеря тепловой энергии.

Это доказывается следующим образом:

Энергия, затраченная на нагрев бака с 10 до 80:

То есть в баке объемом 450 литров с температурой 80 градусов уже содержится 36 кВт тепловой энергии.

Из этого бака мы забираем энергию: 450 литров воды с температурой 45 градусов (через кран). Тепловая энергия воды объемом 450 литров с температурой 45 градусов = 18 кВт.

Эта доказывается законом сохранения энергии. Изначально в баке было 36 кВт энергии, забрали 18 кВт осталось 18 кВт. Эти 18 кВт энергии содержат воду с температурой 45 градусов. То есть 70 градусов поделили пополам получили 35 градусов. 35 градусов + 10 градусов холодной воды получаем температуру 45 градусов.

Тут главное понять, что такое закон сохранения энергии. Эта энергия из бака не может убежать не понятно куда! Мы знаем, что через кран вышло 18 кВт, а в баке изначально был 36 кВт. Забрав у бака 18 кВт мы понизим температуру в баке до 45 градусов (до средней температуры (80+10)/2=45).

Давайте теперь попробуем найти объем бака при нагреве бойлера до 90 градусов.

Использованная энергия потребления горячей воды на выходе из крана 18317 Вт

Ответ: Объем бака 350 литров. Повышение всего на 10 градусов уменьшило объем бака на 100 литров.

Многим может показаться это не реально. Это можно объяснить следующим образом: 100/450 = 0,22 это не так уж и много. Разница сохраненной температуры (80-45)

Докажем, что это справедливая формула другим способом:

Конечно это грубый теоретический расчет! В теоретическом расчете мы учитываем то, что температура в баке между верхним и нижним слоем мгновенно перемешивается. Если учитывать факт того, что вверху вода горячее, а внизу холоднее, то объем бака можно уменьшить на разницу температур. Не зря вертикальные баки считаются более эффективными по сохранению тепловой энергии. Так как чем больше высота бака, тем выше разница температур между верхним и нижним слоем. При быстром расходовании горячей воды, эта разница температур выше. Когда расхода воды нет, очень медленно температура в баке становится равномерной.

Мы просто 45 градусов спустим на 10 градусов ниже. За место 45 будет 35 градусов.

Ответ: За счет смещения температур мы уменьшили объем бака еще на 0,35-0,286=64 литра.

Мы рассчитали при условии, что в момент потребления горячей воды тэны не работали и не нагревали воду.

Давайте теперь посчитаем при условии , что бак начинает нагревать воду в момент потребления горячей воды.

Добавим еще мощности 3 кВт.

За 30 минут работы мы получим половину мощности 1,5 кВт.

Тогда нужно вычесть эту мощность.

Ответ: Объем бака составит 410 литров.

Задача 5. Расчет дополнительной мощности на ГВС

Рассмотрим частный дом площадью 200 м2. Максимальное потребление мощности на обогрев дома 15 кВт.

Проживают в доме 4 человека.

Найти: Дополнительную мощность для ГВС

То есть нам необходимо найти мощность котла с учетом: Мощности обогрева дома + нагрев горячей воды.

Для этой цели лучше использовать схему № 4:

Решение

Необходимо найти, сколько литров горячей воды потребляет человек в сутки:

В СНиП 2.04.01-85* указано, что по статистике на одного человека уходит 300 литров в сутки. Из них 120 литров на горячую воду с температурой 60 градусов. Это городская статистика перемешена с людьми, которые не привыкли тратить столько воды в сутки. Могу предложить свою статистику потребления: Если Вы любите принимать горячие ванны каждый день – Вы можете расходовать 300-500 литров горячей воды в сутки только на одного человека.

Объем воды в сутки на 4 человека:

То есть к мощности обогрева дома 15 кВт необходимо прибавить 930 Вт.=15930 Вт.

Но если учитывать факт того, что ночью (с 23:00 – 7:00) вы не потребляете горячую воду, то получится 16 часов, когда Вы потребляете горячую воду:

Ответ: Мощность котла = 15 кВт + 1,4 кВт на ГВС. = 16,4 кВт.

Но в таком расчете есть риск, того, что в момент большого потребления горячей воды в определенные часы вы надолго остановите обогрев дома.

Если хотите иметь хороший расход горячей воды для частного дома, то выбираем БКН не менее 30 кВт. Это позволит Вам иметь неограниченный расход 0,22 л/сек. с температурой минимум 45 градусов. Мощность котла при этом не должна быть меньше 30 кВт.

А вообще в задачах этой статьи был уклон на сохранение энергии. Мы не рассматривали, что происходит в конкретный момент, а пошли для расчета другим путем. Мы пошли по бесспорному методу сохранения энергии. Затраченная энергия на выходе из крана потом будет равна энергии приходящей от котлового оборудования. Зная мощности в двух разных местах можно найти затраченное время.

Однажды обсуждали расчет ГВС на форуме: http://santeh-baza.ru/viewtopic.php?f=7&t=78

	Если Вы желаете получать уведомления о новых полезных статьях из раздела: Сантехника, водоснабжение, отопление, то оставте Ваше Имя и Email.

Комментарии (+) [ Читать / Добавить ]

Серия видеоуроков по частному дому
Часть 1. Где бурить скважину?
Часть 2. Обустройство скважины на воду
Часть 3. Прокладка трубопровода от скважины до дома
Часть 4. Автоматическое водоснабжение
Водоснабжение
Водоснабжение частного дома. Принцип работы. Схема подключения
Самовсасывающие поверхностные насосы. Принцип работы. Схема подключения
Расчет самовсасывающего насоса
Расчет диаметров от центрального водоснабжения
Насосная станция водоснабжения
Как выбрать насос для скважины?
Настройка реле давления
Реле давления электрическая схема
Принцип работы гидроаккумулятора
Уклон канализации на 1 метр СНИП
Схемы отопления
Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления
Гидравлический расчет двухтрубной попутной системы отопления Петля Тихельмана
Гидравлический расчет однотрубной системы отопления
Гидравлический расчет лучевой разводки системы отопления
Схема с тепловым насосом и твердотопливным котлом – логика работы
Трехходовой клапан от valtec + термоголовка с выносным датчиком
Почему плохо греет радиатор отопления в многоквартирном доме
Как подключить бойлер к котлу? Варианты и схемы подключения
Рециркуляция ГВС. Принцип работы и расчет
Вы не правильно делаете расчет гидрострелки и коллекторов
Ручной гидравлический расчет отопления
Расчет теплого водяного пола и смесительных узлов
Трехходовой клапан с сервоприводом для ГВС
Расчеты ГВС, БКН. Находим объем, мощность змейки, время прогрева и т.п.
Конструктор водоснабжения и отопления
Уравнение Бернулли
Расчет водоснабжения многоквартирных домов
Автоматика
Как работают сервоприводы и трехходовые клапаны
Трехходовой клапан для перенаправления движения теплоносителя
Отопление
Расчет тепловой мощности радиаторов отопления
Секция радиатора

Введение:

Тема расчета платы за коммунальные ресурсы одна из наиболее сложных. Тем, кто ранее с проблемой не сталкивался, сразу разобраться трудно, да и времени на это как бы нет.

Однако попробуем.

Для расчетов применяются ПП РФ №354 (порядок и методики на все случаи жизни), ПП РФ №307 (только для отопления и только до 1 июля 2016 года, далее действует ПП РФ №354), ПП РФ №306 (нормативы).

Текст документов сложный, массовому плательщику практически недоступный. Нет четкой системы в обозначениях физических величин, что может запутать читателя, отсутствуют наименования физических величин, применяемых в расчетных формулах и пояснения. Как будто для себя писали. Типа сами знаем, а остальным знать необязательно.

И еще одно начальное замечание. Господа из УК и от Застройщика часто выказывают великую радость относительно «энергоэффективности» новостроек, в частности нашего района.

Сущностью энергоэффективности является жесткий учет всех коммунальных ресурсов и меры по их экономии. Посмотрим в ходе обсуждения насколько обоснована такая «радость».

Поскольку у нас система ГВС закрытая, то есть нецентрализованная, то для расчетов применяется соответствующий раздел ПП РФ №354 (приложение 2 раздел IV), когда производство коммунальной услуги, в данном случае ГВС, осуществляется исполнителем (УК) на нашем с Вами оборудовании ИТП из состава общего имущества.

Относительно этого самого понятия «производство» ГВС исполнителем пока вдаваться в подробности не будем. Это отдельная довольно «мутная» и спорная тема, кто как и что на самом деле производит.

Заметим только то, что согласно ПП РФ №354, п.54 Правил четко определено, что плата за содержание общего имущества (оборудования ИТП, где исполнитель услуги нагревает воду для ГВС) взимается отдельно. То есть «производственные» - эксплуатационные расходы на это общее имущество входят в состав платежа за содержание и ремонт общего имущества и не включаются в калькуляцию платежа за ГВС .

Итак, что надо учесть для расчета платы за ГВС?

Общий расход холодной питьевой воды (по линии ХВС), подаваемой на нагрев для ГВС.

Общий расход тепловой энергии, отбираемой в бойлерах у теплоносителя из системы централизованной поставки тепловой энергии (отопления).

Казалось все просто. Поделил общий расход тепла (нагрев) на общий объем холодной воды, которая израсходована для ГВС и порядок. Получил удельный расход тепла на кубометр горячей воды.

Однако в наших квитанциях нет учета суммарного объема по ХВС и ГВС раздельно.

А данные индивидуального потребления по ГВС и ХВС применять нельзя из-за систематической погрешности измерений квартирных счетчиков. Потому введено понятие ОДН для устранения этой систематической погрешности и точного суммарного учета расхода воды за весь дом общим домовым счетчиком.

В этом смысле ПП РФ №354 изложено не вполне корректно и походу уже давно устарело местами, когда в основу расчетов предлагается положить суммарные показания ИПУ, если нет общего домового счетчика, но при этом авторы нормативного текста совсем забыли о систематической погрешности квартирных ИПУ (зона нечувствительности ИПУ на малых расходах воды).

По смыслу закона «Об энергосбережении…» первое, что должно быть сделано – это установлены общие домовые приборы учета, а где нет технической возможности ввиду конструкции дома, техническая возможность должна быть создана путем реконструкции (пристроя) помещения для монтажа узлов учета коммунальных ресурсов.

Общий домовой учет коммунальных ресурсов не выгоден коммунальщикам, потому и саботируют процесс. В «мутной воде» мухлевать легче.

Так же походу у нас в ИТП нет и отдельного учета расхода тепловой энергии, которая расходуется на нагрев ГВС. По крайней мере это не видно из содержания сведений, приведенных в квитанции.

А как же супер пупер энергоэффективный ИТП? Не слишком ли это просто для супер пупер энергоэффективного ИТП с «космическими технологиями»?

Установили один общий счетчик ХВС и один общий счетчик тепловой энергии на весь блок и довольны как слоны?

А по Закону приборами учета должен быть оборудован каждый отдельный дом.

Чем он отличается тогда наш ИТП от обычного теплоузла старого советского дома?

Зачем нам «по ушам ездят» который год про энергоэффективность?

Походу за тем, чтобы какой-нибудь проходимец - «денежный насос» по энергосервисному договору «авторитетно» заявил, что нам надо установить приборы учета для повышения энергоэффективности.

Нам и так ясно, что нужен всеобъемлющий учет коммунальных ресурсов.

Кто мешал поставить двухканальный счетчик тепловой энергии? Тяжело было воткнуть счетчик для учета расхода подпиточной воды для системы ГВС?

А если они все же есть, то почему их показания в расчетах не используют и в квитанциях не указывают?

Основными параметрами жилых домов является водоснабжение, канализационная система и подача электрической энергии. В независимости от количества жильцов (частный дом или многоэтажный), расчёт основных сетей должен производится согласно некоторым правилам, с применением соответствующих формул. Для создания правильной электрической схемы требуется не так много времени, гораздо тяжелее определиться с водоснабжением. Особенную трудность составляет проектировка и расчёт подачи горячей воды. Чтобы правильно произвести все операции, требуется знать не только техническую сторону вопроса, но и нормативную базу.

Наиболее часто выбирают циркуляционную разновидность сетей. Принцип действия такой системы заключается в постоянной циркуляции жидкости. Единственным недостатком циркуляционной системы горячего водоснабжения является слишком высокая стоимость. Расходы оправдываются лишь в том случае, когда достигается максимальное количество пользователей для жилого дома.

Также, помимо высокой ценовой политики, постоянная циркуляция воды приводит к существенным тепловым потерям, что влечёт за собой дополнительные расходы. При наличии циркуляционной системы, проектировщики стараются максимально сократить протяжённость трубопровода. Такой вариант позволяет создать дополнительную экономию на транспортировке жидкости.

Что такое период ожидания и как производится его расчёт

Период ожидания – это временной промежуток, который проходит со времени открытия крана пользователем и до момента подачи горячей воды. Данное время стараются максимально сократить, для этого систему горячего водоснабжения оптимизируют, вносят коррективы, при плохих показателях – модернизируют.

Для установки периода ожидания, используются общепринятые нормы. Чтобы его правильно рассчитать, следует знать следующее:

• Для уменьшения периода ожидания, следует создать высокое давление воды в системе. Но установка завышенных параметров давления может привести к повреждению трубопровода.
• Для уменьшения периода ожидания, увеличивают пропускную способность прибора, через который пользователь получает жидкость.
• Период ожидания увеличивается прямопропорционально внутреннего диаметра трубопровода, а также при наличии контура на большом расстоянии от потребителя.

Правильная последовательность расчёта периода ожидания:

• Определение количества потребителей. После точной цифры, следует сделать небольшой запас, так как существуют пиковые расходы горячей воды.
• Определение характеристик трубопровода: длина, внутренний диаметр труб, а также материал, из которого они изготовлены.
• Умножение длины трубопровода и его внутреннего диаметра на удельный объём воды, который измеряется в л/с.
• Определение кратчайшего и наиболее удобного пути жидкости. В этот параметр также входят участки контура, расположенные наиболее далеко от водоразборного прибора. Также производится сложение всех объёмов воды.
• Сумму жидкости делят на расход воды, осуществляемый за одну секунду. При получении данного параметра также учитывается общее давление жидкости в системе.

Чтобы добиться максимально точных результатов, следует правильно рассчитать удельный объём трубопровода. Для этого применяется следующая формула:

Cs = 10 (F/100)2 3,14/4, где F – это внутренний диаметр трубопровода.

При определении удельного объёма нельзя использовать значение как внешнего, так и номинального диаметра труб. Это существенно снизит точность вычислений. Существуют таблицы, в которых значение удельного объёма заранее рассчитано для определённых материалов (медь и сталь).

Расчёт потребления горячей воды за сутки

Количество горячей воды, которое необходимо пользователю на сутки, является параметром, рассчитанным заранее. Обычно такие данные берут из таблиц, где они разделяются по типу помещения и его квадратуре. Не следует путать европейские параметры и других стран, они разительно отличаются друг от друга.

В среднем, расход горячей воды на человека за сутки составляет от 25 до 50 литров. Составить и рассчитать количество горячей воды на человека, возможно только после того, как будет известен статус помещения или постройки.

Как произвести расчёт трубопровода

Для длительной эксплуатации системы транспортировки горячей жидкости, следует проводить расчёт трубопровода в условиях пиковых нагрузок. Это позволяет сделать определённый запас, который исключит возникновение неисправностей в системе при резком увеличение давления.

Для расчёта трубопровода, чаще всего, используют готовые диаграммы и таблицы с соответствующими данными. За материал чаще всего берут медь или оцинкованную сталь. Следует знать, что важным параметром расчёта является эквивалентный прибор Fixture Unit. Данный прибор называют условным элементом для определённого типа водоразборных механизмов.

Последовательность расчёта трубопровода:

• Расчёт начинается с определения параметра Fixture Unit, который является обязательным для каждой точки водоразбора.
• Основная сеть транспортировки горячей воды делится на отдельные участки (узлы). В основе принципа лежит проектировка отопительной системы.
• Находят общее количество Fixture Unit, которые будут расположены на различных участках.
• На основе общей суммы Fixture Unit и типа здания, находят расчётный расход на каждом участке системы.
• Расчётный расход, также обозначается как пропускной объём, является важной составляющей при определении диаметра трубопровода. Внутренний диаметр труб определяется с таким условием, что конечные цифры не будут превышать общеустановленные границы.

При расчётах циркуляционной сети можно использовать общее положение, что на каждый элемент Fixture Unit приходится 3 л/с. Отдельным пунктом идёт расчёт рециркуляционного насоса, который имеет определённую пропускную мощность. Для определения данного параметра необходимо знать точное количество водоразборных точек.

Для обеспечения циркуляционной сети дополнительной экономией, на насос устанавливается термостат. Термостат обеспечивает включение устройства при падении температуры транспортируемой жидкости. Когда температура воды на обратном контуре достигает значения меньше номинального на 5 градусов – насос отключается.

Что необходимо иметь для начала расчёта горячего водоснабжения

Невозможно начинать расчёт системы горячего водоснабжения, не имея технической и проектной документации на дом. При этом, размеры дома не важны, для частного участка требуется такой же план, как и для многоэтажного строения.

Расчёт начинается с заверенного архитектурного плана, на котором выбрано правильное расположение строения, а также размещение санитарно-технических приборов. Расположение дома поможет выбрать подвод системы водоснабжения по самому короткому пути.

Необходимо знать количество людей, которое будет проживать в здание. Естественным является тот факт, что точное количество жильцов узнать не получится, поэтому расчёт лучше проводить по максимальным данным. Такие цифры позволят рассчитать правильное время пиковых нагрузок.

Установить место, на котором будет размещено оборудование горячего водоснабжения. Данный участок, в обязательном порядке должен быть указан на схеме.

Расчет систем горячего водоснабжения заключается в определении диаметров трубопроводов подающего и циркуляционного, подбора водонагревателей (теплообменников), генераторов и аккумуляторов тепла (при необходимости), определении потребного напора на вводе, подборе повысительных и циркуляционных насосов, если они необходимы.

Расчет системы горячего водоснабжения состоит из следующих разделов:

Определяются расчетные расходы воды и тепла и на основании этого мощность и размеры водонагревателей.

Производится расчет подающей (распределительной) сети в режиме водоразбора.

Сеть горячего водоснабжения рассчитывается в режиме циркуляции; определяются возможности использования естественной циркуляции, и при необходимости определяются параметры и производится подбор циркуляционных насосов.

В соответствии с индивидуальным заданием на курсовое и дипломное проектирование может быть произведен расчет баков-аккумуляторов, сети теплоносителя.

2.2.1. Определение расчетных расходов горячей воды и тепла. Подбор водонагревателей

Для определения поверхности нагрева и дальнейшего подбора водонагревателей требуются часовые расходы горячей воды и тепла, для расчета трубопроводов – секундные расходы горячей воды.

В соответствии с п.3 СНиП 2.04.01-85 секундные и часовые расходы горячей воды определяются по тем же формулам, что и для холодного водоснабжения.

Максимальный секундный расход горячей воды на любом расчетном участке сети определяется по формуле:

- секундный расход горячей воды одним прибором, который определяется:

отдельным прибором – согласно обязательному приложению 2 ;

различными приборами, обслуживающими одинаковых потребителей – по приложению 3 ;

различными приборами, обслуживающими различных водопотребителей, - по формуле:

, (2.2)

- секундный расход горячей воды, л/с, одним водоразборным прибором для каждой группы потребителей: принимается по приложению 3 ;

N i – число водоразборных приборов для каждого вида водопотребителей;

- вероятность действия приборов, определенная для каждой группы водопотребителей;

a – коэффициент, определяемый по приложению 4 в зависимости от общего числа приборов N на участке сети и вероятности их действия Р, которая определяется по формулам:

а) при одинаковых водопотребителях в зданиях или сооружении

, (2.3)

где
- максимальный часовой расход горячей воды в 1 л одним водопотребителем, принимается по приложению 3 ;

U – число потребителей горячей воды в здании или сооружении;

N – число приборов, обслуживаемых системой горячего водоснабжения;

б) при отличающихся группах водопотребителей в зданиях различного назначения

, (2.4)

и N i - величины, относящиеся к каждой группе потребителей горячей воды.

Максимальный часовой расход горячей воды, м 3 /ч, определяется по формуле:

, (2.5)

- часовой расход горячей воды одним прибором, который определяется:

а) при одинаковых потребителях – по приложению 3 ;

б) при различных потребителях – по формуле

, л/с (2.6)

и
- величины, относящиеся к каждому виду потребителей горячей воды;

величина определяется по формуле:

, (2.7)

- коэффициент, определяемый по приложению 4 в зависимости от общего числа приборов N в системе горячего водоснабжения и вероятности их действия P.

Средний часовой расход горячей воды , м 3 /ч, за период (сутки, смена) максимального водопотребления т.ч, определяется по формуле:

, (2.8)

- максимальный суточный расход горячей воды в 1 л одним водопотребителем, принимается по приложению 3 ;

U – количество потребителей горячей воды.

Количество тепла (тепловой поток) за период (сутки, смена) максимального водопотребления на нужды горячего водоснабжения с учетом теплопотерь определяется по формулам:

а) в течение максимального часа

б) в течение среднего часа

и - максимальный и средний часовой расход горячей воды в м 3 /ч, определяемые по формулам (2.5) и (2.8);

t с – расчетная температура холодной воды; при отсутствии данных в здании t принимается равной +5ºС;

Q ht – потери тепла подающими и циркуляционными трубопроводами, кВт, которые определяются расчетом в зависимости от длин участков трубопроводов, наружных диаметров труб, разности температур горячей воды и окружающей трубопровод среды и коэффициента теплопередачи через стенки труб; при этом учитывается КПД теплоизоляции труб. В зависимости от этих величин потери тепла приводятся в различных справочных пособиях.

При расчетах в курсовых проектах потери тепла Q ht подающими и циркуляционными трубами допускается принимать в размере 0,2-0,3 от количества тепла, потребного для приготовления горячей воды .

В этом случае формулы (2.9) и (2.10) примут вид:

а) , кВт (2.11)

б) , кВт (2.12)

Меньший процент теплопотерь принимается для систем без циркуляции. В большинстве гражданских зданий используются скоростные секционные водонагреватели с переменной производительностью, т.е. с регулируемым потребителем теплоносителя. Такие водонагреватели не требуют баков-аккумуляторов тепла и рассчитываются на максимальный часовой тепловой поток
.

Подбор водонагревателей заключается в определении поверхности нагрева змеевиков по формуле:

, м 3 (2.13)

К – коэффициент теплопередачи водонагревателя, принимается по таблице 11.2 ; для скоростных водоводяных водонагревателей с латунными нагревательными трубками величина к может приниматься в пределах 1200-3000 Вт/м кв, ºС, причем меньшая принимается для приборов с меньшим диаметром секций;

µ - коэффициент снижения теплопередачи через теплообменную поверхность из-за отложений на стенках (µ=0,7);

- расчетная разность температур теплоносителя и нагреваемой воды; для противоточных скоростных водонагревателей
º определяется по формуле:

, ºС (2.14)

Δt б и Δt м – большая и меньшая разность температур теплоносителя и нагреваемой воды по концам водонагревателя.

Параметры теплоносителя в зимний расчетный период, когда работают отопительные сети зданий, принимаются в подающем трубопроводе 110-130 ºС и в обратном -70, параметры нагреваемой воды в этот период t c = 5ºC и t c = 60…70 ºC. В летний период теплосеть работает только для приготовления горячей воды; параметры теплоносителя в этот период в подающем трубопроводе 70…80 ºC и в обратном 30…40 ºC, параметры нагреваемой воды и t c = 10…20 ºC и и t c = 60…70 ºC.

При расчете поверхности нагрева водонагревателя может случиться, что определяющим будет летний период, когда температура теплоносителя ниже.

Для емкостных водонагревателей расчет за разность температур определяется по формуле:

, ºC (2.15)

t н и t к – начальная и конечная температура теплоносителя;

t h и t c – температура горячей и холодной воды.

Однако емкостные водонагреватели применяются для производственных зданий. Они занимают много места, в этих случаях могут устанавливать вне помещений.

Коэффициент теплопередачи для таких водонагревателей, согласно таблице 11.2 , составляет 348 Вт/м 2 ºC.

Определяется потребное число стандартных секций водонагревателей:

, шт (2.16)

F – расчетная поверхность нагрева водонагревателя, м 2 ;

f – поверхность нагрева одной секции водонагревателя, принимается по приложению 8 .

Потери напора в скоростном водонагревателе можно определять по формуле:

, м (2.17)

n – коэффициент, учитывающий зарастание трубок, принимается по опытным данным: при их отсутствии при одной чистке водонагревателя в год n=4;

m – коэффициент гидравлического сопротивления одной секции водонагревателя: при длине секции 4 м m=0,75, при длине секции 2 м m=0,4;

n в – число секций водонагревателя;

v – скорость движения нагреваемой воды в трубках водонагревателя без учета их зарастания.

, м/с (2.18)

q h – максимальный секундный расход воды через водонагреватель, м/с;

W общ – общая площадь живого сечения трубок водонагревателя определяется по числу трубок, принимаемому по приложению 8 и диаметру трубок, принимаемому 14 мм.

Опубликовано: 05.12.2010 | |

На протяжении всего 2004 г. в нашу организацию поступали заявки на разработку технических предложений по котельным для теплоснабжения жилых и общественных зданий, в которых нагрузки на горячее водоснабжение сильно отличались (в меньшую сторону) от тех, которые запрашивались ранее для идентичных потребителей. Это послужило поводом для анализа методик определения нагрузок на горячее водоснабжение (ГВС), которые приведены в действующих СНиПах, и возможных ошибок, возникающих при их применении на практике.
Е.О. СИБИРКО

В настоящее время порядок определения тепловых нагрузок на ГВС регламентируется нормативным документом СНиП 2.04.01–85* «Внутренний водопровод и канализация зданий».

Методика определения расчетных расходов горячей воды (максимального секундного, максимального часового и среднего часового) и тепловых потоков (тепловой мощности) в течение часа при среднем и при максимальном водопотреблении в соответствии с разделом 3 СНиП 2.04.01–85* основывается на расчете соответствующих расходов через водоразборные приборы(или группы однотипных приборов с последующим усреднением) и определении вероятности их одновременного использования.

Все служебные таблицы с данными по различным удельным нормам расхода и т.п., приведенные в СНиПе, применяются только для расчета расхода через отдельные приборы и вероятности их действия. Они не применимы для определения расходов исходя из количества потребителей, путем умножения количества потребителей на удельный расход! Именно в этом заключается основная ошибка, допускаемая многими расчетчиками при определении тепловой нагрузки на ГВС.

Изложение методики расчета в 3мразделе СНиП 2.04.01–85* не отличается простотой. Введение многочисленных надстрочных и подстрочных латинских индексов (образованных от соответствующих терминов в английском языке) еще больше затрудняет понимание смысла расчета. Не совсем понятно, зачем это сделано в российском СНиПе, - ведь далеко не все владеют английским и с легкостью ассоциируют индекс «h » (от английского hot - горячий), индекс «c » (от английского cold - холодный) и «tot »(от английского total - итог) с соответствующими русскими понятиями.

Для иллюстрации стандартной ошибки, встречающейся в расчетах потребности тепла и топлива, приведу простой пример. Необходимо определить нагрузку ГВС для 45квартирного жилого дома при числе жителей 114 человек. Температура воды в подающем трубопроводе ГВС - 55°С, температура холодной воды в зимний период -5°С. Для наглядности предположим, что в каждой квартире установлено по две однотипных водоразборных точки (мойка на кухне и умывальник в ванной).

Вариант I расчета - неправильный(мы неоднократно сталкивались с таким способом расчета):

По таблице «Нормы расхода воды потребителями» обязательного Приложения 3 СНиП 2.04.01–85* определяем для«Жилых домов квартирного типа: с ваннами длиной от 1500 до 1700 мм, оборудованных душами» расход горячей воды на одного жителя в час наибольшего водопотребления равен q hhr, u = 10 л/ч.Далее все, казалось бы, совсем просто. Общий расход горячей воды на дом в час наибольшего водопотребления исходя из количества жителей 114 человек: 10 . 114 = 1140 л/ч.

Тогда, расход тепла в час наибольшего водопотребления будет равен:

где U - число жителей в доме; г -плотность воды, 1 кг/л; с - теплоемкость воды, 1 ккал/(кг °С); t h - температура горячей воды, 55°С; t с - температура холодной воды, 5°С.

Котельная, реально построенная на основании данного расчета, явно не справлялась с нагрузкой ГВС в моменты пиковых разборов горячей воды, о чем свидетельствуют многочисленные жалобы жителей этого дома. Где же здесь ошибка? Она заключается в том, что если внимательно прочитать раздел 3 СНиП 2.04.01–85*, то выясняется, что показатель q hhr, u, приведенный в Приложении 3, используется в методике расчета только для определения вероятности действия санитарно-технических приборов, а максимальный часовой расход горячей воды определяется совсем иначе.

Вариант расчета II - в строгом соответствии с методикой СНиПа:

1. Определяем вероятность действия прибора.

,

где q hhr,u = 10 л - согласно Приложению 3 для данного вида водопотребителей; U = 114 человек - число жителей в доме; q h0 = 0,2 л/с - в соответствии с п. 3.2 для жилых и общественных зданий, допускается принимать это значение при отсутствии технических характеристик приборов; N - число санитарно-технических приборов с горячей водой, исходя из принятых нами двух точек водоразбора в каждой квартире:

N = 45 . 2 = 90 приборов.

Таким образом, получаем:

Р = (10 x 114)/(0,2 x 90 x 3600) = 0,017.

2. Теперь определим вероятность использования санитарно-технических приборов (возможность подачи прибором нормированного часового расхода воды) в течение расчетного часа:

,
где P - вероятность действия прибора, определенная в предыдущем пункте, - P = 0,017; q h0 = 0,2 л/с - секундный расход воды, отнесенный к одному прибору (также уже использовался в предыдущем пункте); q h0,hr - часовой расход воды прибором, в соответствии с п. 3.6 при отсутствии технических характеристик конкретных приборов допускается принимать q h0,hr = 200 л/ч, тогда:

.

3. Так как P h меньше 0,1, применяем далее табл. 2 Приложения 4, по которой определяем:

при .

4. Теперь мы можем определить максимальный часовой расход горячей воды:

.

5. И, наконец, определяем максимальную тепловую нагрузку ГВС (тепловой поток за период максимального водопотребления в течение часа максимального потребления):

,

где Q ht - тепловые потери.

Учтем тепловые потери, приняв их за5% от расчетной нагрузки.

.

Мы получили результат более чем в два раза превышающий результат первого расчета! Как показывает практический опыт, этот результат намного ближе к реальным потребностям в горячей воде для 45квартирного жилого дома.

Можно привести для сравнения результат расчета по старой методике, которая приводится в большинстве справочной литературы.

Вариант III. Расчет по старой методике. Максимально часовой расход тепла на нужды горячего водоснабжения для жилых зданий, гостиниц и больниц общего типа по числу потребителей (в соответствии со СНиП IIГ.8–62) определялся следующим образом:

,

где k ч - коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды, принимаемый, например, по табл. 1.14справочника «Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей» (см. табл. 1);n 1 - расчетное число потребителей; б - норма расхода горячей воды на1 потребителя, принимается по соответствующим таблицам СНиПа IIГ.8–62и для жилых зданий квартирного типа, оборудованных ванными длиной от 1500до 1700 мм, составляет 110–130 л/сутки;65 - температура горячей воды, °С; t х - температура холодной воды, °С, принимаем t х = 5°С.

Таким образом, максимально часовой расход тепла на ГВС будет равен:

.

Легко заметить, что данный результат почти совпадает с результатом, полученным по действующей методике.

Применение нормы расхода горячей воды на одного жителя в час наибольшего водопотребления (например, для«Жилых домов квартирного типа с ваннами длиной от 1500 до 1700 мм» q hhr == 10 л/ч), приведенного в обязательном Приложении 3 СНиП 2.04.01–85* «Внутренний водопровод и канализация зданий», неправомерно для определения расхода тепла на нужды ГВС путем умножения его на количество жителей и разность температур (энтальпий) горячей и холодной воды. Данный вывод подтверждается как приведенным примером расчета, так и прямым указанием на это в учебной литературе. Например, в учебнике для ВУЗов «Теплоснабжение» под ред. А.А. Ионина (М.: Стройиздат, 1982)на стр. 14 читаем: «…Максимальный часовой расход воды G ч. max нельзя смешивать с приводимым в нормах расходом воды в час наибольшего водопотребления G и.ч. Последний как некоторый предел применяется для определения вероятности действия водоразборных приборов и становится равным G ч. max только при бесконечно большом числе водоразборных приборов». Расчет по старой методике дает гораздо более точный результат при условии применения суточных норм расхода горячей воды по нижней границе диапазонов, приведенных в соответствующих таблицах старого СНиПа, чем «упрощенный» расчет, который выполняют многие расчетчики с использованием действующего СНиП.
Данные из таблицы Приложения 3СНиП 2.04.01–85* необходимо применять именно для расчета вероятности действия водоразборных приборов, как того требует методика, изложенная в разделе 3 данного СНиПа, а затем определять бhr и вычислять расход тепла на нужды ГВС. В соответствии с примечанием в пункте 3.8 СНиП 2.04.01–85*,для вспомогательных зданий промышленных предприятий значение q hr допускается определять как сумму расходов воды на пользование душем и хозяйственно-питьевые нужды, принимаемых по обязательному Приложению 3 по числу водопотребителей в наиболее многочисленной смене.