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

1. Определение тепловых нагрузок микрорайона на отопление, вентиляцию, ГВС

2. Выбор схемы включения подогревателя ГСВ к тепловой сети и температурного графика ЦКР

Тепловой гидравлический расчет кожухотрубного подогревателя

Расчет двухступенчатой последовательной схемы присоединения водоподогревателей ГВС

Тепловой и гидравлический расчет пластинчатых водоподогревателей ГВС

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

В данной работе рассчитаны тепловые нагрузки микрорайона на отопление и ГСВ, выбрана схема включения подогревателей ГСВ, выполнен тепловой и гидравлический расчет двух вариантов теплообменников. Рассматриваться будут только жилые здания однотипные, 5-10 этажные. Система теплоносителя закрытая, 4-х трубная с установкой подогревателя ГСВ в ЦТП. Все расчеты ведутся по укрупненным показателям. Принимаем жилые здания без вентиляции.

Расчетно-графическая работа выполняется в соответствии с действующими стандартными нормами и правилами, тех. условиями и основными положениями по проектированию, монтажу и эксплуатации систем теплоснабжения жилых зданий.

1. Определение тепловых нагрузок микрорайона на отопление, вентиляцию, ГВС.

Максимальный тепловой поток на отопление жилых зданий микрорайона:

где - укрупненный показатель максимального теплового потока для м²;

А - общая площадь жилого здания, м²;

Коэффициент учит-ий тепловой поток на отопление жилых зданий (доля жилых зданий)

80 Вт/м² Астрахань

А= 16400 м² - по заданию

0, т.к. рассматриваются только жилые здания.

Максимальный тепловой поток на горячее водоснабжение

где - коэффициент часовой неравномерности расхода числа на ГСВ

Укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение, равный 376 Вт/мл;

U - число жителей в микрорайоне, по заданию, равно 560 чел;

376 Вт/мл;

Тепловые нагрузки на вентиляцию для жилого здания равны нулю.

2. Выбор схемы включения подогревателя ГСВ к тепловой сети и температурного графика ЦКР

Выбор схемы подключения подогревателя

где - из формулы (2)

Из формулы (1)

При принимают двухступенчатую схему, при принимают одноступенчатую параллельную схему

Вывод: подогреватель один, следовательно один общий подогреватель размещенный в ЦТП подключен по 2-х ступенчатой схеме.

Согласно заданию ЦКР отпуска тепла проводится по отопительному бытовому графику 130/700С, поэтому параметры точки излома, которые являются расчетными известны и составляют;

Максимальный расход на - средний тепловой поток на горячее водоснабжение (ГВС)

где - максимальный тепловой поток на ГВС из формулы (2)

Коэффициент часовой неравномерности расхода числа на ГСВ

3. Тепловой гидравлический расчет кожухотрубного подогревателя

Температура наружного воздуха в "точке излома"

где - температура воздуха внутри помещения,

Расчетная температура воздуха для проектирования отопления,

температура воды в падающем трубопроводе в "точке излом",

Температура воды приблизительно в обратном трубопроводе в "точке излома", при расчетной температуре теплоносителя в падающем трубопроводе 1300С.

Расчетный перепад температуры воды в тепловой сети, определяемый по формуле

где - расчетная температура сетевой воды в подающем трубопроводе,

Расчетная температура сетевой воды в обратном трубопроводе,

4. Расчет двухступенчатой последовательной схемы присоединения водоподогревателей ГВС

отопление вентиляция подогреватель кожухотрубный

Выбрать и рассчитать водоподогревательную установку для ГВС ЦТП, оборудованного водоподогревателем, состоящим из секций кожухотрубного типа с трубной системой из прямых гладких труб с блоком опорных перегородок по ГОСТ 27590. Система отопления микрорайона присоединена к магистральной тепловой сети по зависимой схеме. В ЦТП имеются баки - аккумуляторы.

Исходные данные:

Температура теплоносителя (греющей воды) в соответствии с рассчитанным повышенным графиком принята:

При расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления;

в подающем трубопроводе ? 1 = 130 0С, в обратном - ? 2 = 700С;

в точке излома графика температур t ` n = -2,02 0С;

в подающем трубопроводе ? 1 n = 70 0С, в обратном ? 2 n = 44,9 0С.

Температура холодной водопроводной воды t c =5 0 С .

Температура горячей воды, поступающей в СГВ, t h =60 0 С .

Максимальный тепловой поток на отопление зданий Q o max = 1312000 Вт.

Расчетная тепловая производительность водоподогревателей Qsph=Qhm=QhT=210560 Вт.

6 Потери тепла трубопроводами Qht=0.

Плотность воды принять ?= 1000 кг/м3.

Максимальный расчетный секундный расход воды на ГВС q h = 2,5 л/с.

Порядок расчета:

Максимальный расчет воды на отопление:

Температура нагреваемой воды за водоподогревателем 1 ступени:

Расход греющей сетевой воды на ГВС:

4 Расход нагреваемой воды на ГВС:

Тепловой поток на II ступень водоподогревателя СГВ:

Тепловой поток на отопление в точке излома графика температур сетевой воды при температуре наружного воздуха t`n:

Расход греющей воды через I ступень водоподогревателя:

Расчетная тепловая производительность I ступени водоподогревателя:

Расчетная тепловая производительность II ступени водоподогревателя:

Температура греющей сетевой воды на выходе из водоподогревателя II ступени:

Температура греющей сетевой воды на выходе из водоподогревателя I ступени при условии равенства:

12 Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для 1 ступени:

То же для II ступени:

Необходимое сечение трубок водоподогревателя при скорости воды в трубках и при однопоточном включении:

Из таблицы прил. 3 по полученной величине подбираем тип секции водоподогревателя со следующими характеристиками: , .

Скорость воды в трубках:

Скорость сетевой воды в межтрубном пространстве:

Расчет 1 ступени водоподогревателя ГВС:

д) коэффициент теплопередачи при:

е) требуемая поверхность нагрева 1 ступени:

ж) число секций водоподогревателя 1 ступени:

Принимаем 2 секции; действительная поверхность нагрева F1тр=0,65*2=1,3 м2.

Расчет II ступени водоподогревателя СГВ:

а) средняя температура греющей воды:

б) средняя температура нагреваемой воды:

в) коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенкам трубок:

г) коэффициент теплоотдачи от стенок трубок к нагреваемой воде:

д) коэффициент теплопередачи при

е) требуемая поверхность нагрева II ступени:

ж) число секций водоподогревателя II ступени:

Принимаем 6 секций.

В результате расчета получилось 2 секции в подогревателе I ступени и 6 секции в подогревателе II ступени суммарной поверхностью нагрева 5,55 м2.

Потери давления в водоподогревателях (6 последовательных секций длиной 2 м) для воды, проходящей в трубках с учетом?=2:

I ступень: ПВ 76*2-1,0-РГ-2-УЗ ГОСТ 27590-88

II ступень: ПВ 76*2-1,0-РГ-6-УЗ ГОСТ 27590-88

5. Тепловой и гидравлический расчет пластинчатых водоподогревателей ГВС

Выбрать и рассчитать водоподогревательную установку пластинчатого теплообменника, собранного из пластин 0,3p для СГВ того же ЦТП, что в примере с кожухотрубными секционными подогревателями. Следовательно, исходные данные, величины расходов и температуры теплоносителей на входе и на выходе из каждой ступени водоподогревателя принимаются такими же, как в прил. 3.

Проверяем соотношение ходов в теплообменнике I ступени, принимая предварительно потери давления по нагреваемой воде?Рн=100 кПа, по греющей воде?Ргр=40 кПа.

Соотношение ходов не превышает 2 , но расход греющей воды много больше расхода нагреваемой воды, следовательно, принимается несимметричная компоновка теплообменника.

По оптимальной скорости воды и живому сечению одного межпластинчатого канала определяем требуемое число каналов по нагреваемой воде и греющей воде:

Общее живое сечение каналов в пакете по ходу нагреваемой и греющей воды (принимаем равным 2, =15):

Фактические скорости греющей и нагреваемой воды:

Расчет водоподогревателя 1 ступени:

а) из табл.1 прил.4 ; получаем коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенке пластины:

б) коэффициент тепловосприятия от стенки пластины к нагреваемой воде:

г) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя 1 ступени:

д) по табл.1 прил.4 поверхность нагрева одной пластины, количество ходов по греющей и нагреваемой воде в теплообменнике:

е) действительная поверхность нагрева водоподогревателя I ступени:

ж) потери давления I ступени по греющей и нагреваемой воде:

Расчет водоподогревателя II ступени:

а) коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенке пластины:

б) коэффициент тепловосприятия от пластины к нагреваемой воде:

в) , коэффициент теплопередачи:

г) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя II ступени:

д) количество ходов по греющей и нагреваемой воде в теплообменнике:

Принимаем по греющей воде, по нагреваемой воде.

е) действительная поверхность нагрева водоподогревателя II ступени:

ж) потери давления II ступени по греющей и нагреваемой воде:

В результате расчета в качестве подогревателя ГВС принимаем два теплообменника (I и II ступени) разборной конструкции (р) с пластинами типа 0,3р, толщиной 1 мм, из стали 12×18Н10Т (исполнение 01), на консольной раме (исполнение 1к), с уплотнительными прокладками из резины марки 51-1481 (условное обозначение 12). Поверхность нагрева I ступени 8,7 м2, II ступени 8,7 м2. Технические характеристики пластинчатых теплообменников приведены в табл.1-3 прил. 4.

Условное обозначение теплообменников:

Ступени: Р 0,3р-1-8,7-1к-0,1-12 СХ1=

II Ступени: Р 0,3р-1-8,7-1к-0,1-12 СХ2=

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. СНиП 2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация зданий.

Липовка Ю.Л., Целищев А. В., Мисютина И.В. Горячее водоснабжение: метод. указания к курсовой работе. Красноярск: СФУ, 2011. 36с.

ГОСТ 27590-88. Подогреватели водоводяные систем теплоснабжения. Общие технические условия.

СНиП 2.04.07-89*. Тепловые сети.

5. СНиП 23-01-99. Строительная климатология.

6. СТО 4.2 - 07 - 2012 Система менеджмента качества. Общие требования к построению, изложению и оформлению документов учебной деятельности. Взамен СТО 4.2 - 07 - 2010; дата введ. 27.02.2012. Красноярск: ИПК СФУ. 2012. 57 с.

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

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.

Расход воды на нужды горячего водоснабжения должен быть определен по нормам расхода горячей воды, с учетом вероятности использования водоразборных приборов. Определяют нагрузку на систему ГВС по максимальному расходу горячей воды и учитывают ее при выборе источника тепла. Здравствуйте, дорогие друзья! Мы привыкли каждый день пользоваться горячей водой и с трудом можем себе представить комфортную жизнь, если нельзя принять теплую ванну или приходится мыть посуду под краном, из которого льется холодная струйка. Вода желаемой температуры и в нужном количестве – вот о чем мечтает владелец каждого частного дома. Сегодня мы с вами определим расчетный расход воды и тепла на горячее водоснабжение нашего дома. Вы должны понимать, что на данном этапе нам не особо важно где мы получим это тепло. Возможно, мы его учтем при выборе мощности источника теплоснабжения и будем греть воду на нужды горячего водоснабжения в котле. Возможно, мы будем греть воду в отдельном электрическом бойлере или газовой колонке, а возможно нам ее будут привозить.

Ну, а если уж нет никаких технических возможностей выполнить систему ГВС дома, то будем ходить в свою или поселковую баню. Наши родители в основном и ходили в городские бани, а сейчас – позвонил и передвижная русская баня у тебя под окном. Конечно, жизнь не стоит на месте и наличие ванны и душевой кабины в доме сегодня уже не роскошь, а простая необходимость. Поэтому систему ГВС в доме будем предусматривать. От правильности расчета горячего водоснабжения будет зависеть величина нагрузки на систему ГВС дома и, в конечном счете, выбор мощности источника тепла. Поэтому подойти к данному расчету надо очень серьезно. Прежде чем выбирать схему и оборудование системы ГВС дома, нам надо рассчитать главный параметр любой системы – максимальный расход горячей воды в час максимального водопотребления (Q г.в макс, кг/ч).

Практически, с помощью секундомера и мерной емкости, определяем расход горячей воды, л/мин при заполнении ванны

Расчет часового максимального расхода горячей воды в час его максимального водопотребления

Для расчета данного расхода, давайте обратимся к нормам расхода горячей воды (по главе СНиП 2-34-76), см таблицу 1.

Нормы расхода горячей воды (по главе СНиП 2-34-76)

Таблица 1

g и.с – средняя за отопительный период, л/сут;

g и – наибольшего водопотребления, л/сут;

g и.ч – наибольшего водопотребления, л/ч.

Дорогие друзья, я хочу вас предостеречь от одной распространенной ошибки. Многие застройщики, да и молодые неопытные проектировщики, выполняют расчет часового максимального расхода горячей воды по формуле

G макс = g и.ч * U, кг/ч

g и.ч – норма расхода горячей воды, л/ч, наибольшего водопотребления, принимается по таблице 1; U – число потребителей горячей воды, U=4 чел.

G макс = 10 * 4 = 40 кг/ч или 0,67 л/мин

Q г.в макс = 40 * 1 * (55 – 5) = 2000 ккал/ч или 2,326 кВт

Рассчитав расход воды таким образом и выбрав мощность источника тепла на нагрев этого расхода вы успокоились. Но встав под душ, с удивлением обнаружите, что на вашу грязную и потную лысину всего капает лишь 3 капли воды в секунду. Ни руки помыть, ни посуду всполоснуть, не говоря уже о приеме ванны не может быть и речи. Так в чем же дело? А ошибка в том, что не правильно определен максимальный часовой расход воды за сутки наибольшего водопотребления. Оказывается, что все нормы расхода горячей воды по таблице 1 должны применяться только для расчета расхода через отдельные приборы и вероятности использования их действия. Эти нормы 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 систему ГВС.

Если нам необходимо определить производительность генераторов тепла (котла) или подогревателей при отсутствии у абонентов баков-аккумуляторов горячей воды (наш случай), то расчетную нагрузку на систему ГВС надо определять по максимальному часовому расходу горячей воды (тепла) за сутки наибольшего водопотребления по формуле

Q г.в макс = G макс * с * (t г.ср – t х), ккал/ч

G макс – максимальный часовой расход горячей воды, кг/ч. Максимальный часовой расход горячей воды, G макс,с учетом вероятности использования водоразборных приборов, должен определяться по формуле

G макс = 18 * g * К и * α ч * 10 3 , кг/ч

g – норма расхода горячей воды, л/с водоразборными приборами. В нашем случае: для умывальника g у = 0,07 л/с; для мойки g м = 0,14 л/с; для душа g д = 0,1 л/с; для ванны g в = 0,2 л/с. Выбираем большее значение, то есть g = g в = 0,2 л/с; К и – безразмерный коэффициент использования водоразборного прибора за 1 ч наибольшего водопотребления. Для ванны, имеющей характерный (наибольший) расход горячей воды g х = 200л/ч, данный коэффициент будет равен К и = 0,28; α ч – безразмерная величина, определяемая в зависимости от общего числа N водоразборных приборов и вероятности использования их Р ч за 1 ч наибольшего водопотребления. В свою очередь, вероятность использования водоразборных приборов можно определить по формуле

Р ч = g и.ч * U / 3600 * К и * g * N

g и.ч – норма расхода горячей воды в час наибольшего водопотребления, л/ч. Она принимается по таблице 1, g и.ч = 10л/ч; N – общее число водоразборных приборов установленных в доме, N = 4.

Р ч = 10 * 4 / 3600 * 0,28 * 0,2 * 4 = 0,0496. При Р ч < 0,1 и любом N по таблице (N * Р ч = 0,198) определяем α ч = 0,44

G макс = 18 * 0,2 * 0,28 * 0,44 * 10 3 = 444 кг/ч или 7,4 л/мин.

Q г.в макс = 444 * 1 * (55 – 5) = 22200 ккал/ч или 25,8 кВт

Нет, ни желаемой температуры, ни должного расхода горячей воды – дискомфорт

Как видите, дорогие друзья, расход воды и соответственно тепла увеличился примерно в 10 раз. Кроме того расход тепла на горячее водоснабжение (25,8 кВт) в 2 раза больше суммарного расхода тепла на отопление и вентиляцию дома (11,85 + 1,46 = 13,31 кВт). Если эти данные предъявить «Заказчику», то у него волосы встанут дыбом и он потребует что бы ему объяснили – в чем тут дело? Вот давайте и поможем ему. Нижеприведенные таблицы 2 и 3 помогут нам в этом. А сейчас давайте обратимся к таблице 2 и посчитаем часовой наибольший расход воды при загрузке всех водопотребителей одновременно. Сложив все характерные расходы, мы получим 530 л/ч. Как видим, суммарный характерный расход получился больше расчетного (444л/ч) на 86 л/ч. И это не удивительно, поскольку вероятность того, что все водоразборные приборы будут работать одновременно очень мала. У нас и так величина обеспечения потребности в горячей воде от максимума составляет 84%. В реальности эта величина равна еще меньше – порядка 50%. Давайте попробуем получить реальную величину, для этого используем таблицу 3. Не забываем, что нормы расхода горячей воды разработаны для потребителей при t г.ср = 55 о С, мы же по таблице будем находить расходы при t г.ср = 40 о С.

Минимальный суммарный расход горячей воды, при усредненной температуре воды равной t г.в = 40 о С и одновременном действии всех водозаборных приборах с обеспеченностью данного расхода в 84%, будет равен G мин =[ (5 * 1,5) + (20 * 5) + (30 * 6) +(120 * 10) ] * 0,84 = 342,3 л/ч (239,6 л/ч при t г.в = 55 о С)

Максимальный суммарный расход горячей воды, при усредненной температуре воды равной 40 о С и одновременном действии всех водозаборных приборах с обеспеченностью данного расхода в 84%, будет равен G макс = [ (15 * 3) + (30 * 5) + (90 * 6) +(200 * 15) ] * 0,84 = 869,4 л/ч (608,6 л/ч при t г.в = 55 о С)

Средний расход при при t г.в = 55 о С будет равен G сред = (G мин + G макс)/2 = (239,6 + 608,6)/2 = 424,1 л./ч. Вот мы и получили то, что искали – 424,1 л/ч вместо 444 л/ч по расчету.

Нормы расхода горячей воды водоразборными приборами (глава СНиП 2-34-76)

Таблица 2

Нормы потребления горячей воды для различных водозаборных приборов

Таблица 3

Точка забора	Раковина	Кухонная раковина	Душ экономный	Душ стандартный	Душ комфорт.	Ванна
Температура ГВС, о C	35-40	55	40	40	40	40
Время потребления, мин	1,5-3	5	6	6	6	10-15
Расход горячей воды для бытовых нужд, л	5-15	20-30	30	50	90	120-200

Таким образом, при расчете горячего водоснабжения в обязательном порядке нужно учитывать такие нюансы: количество жильцов; частота пользования ванной, душем; количество санузлов, где используется горячая вода; технические характеристики сантехнических элементов (например, объем ванной); ожидаемую температуру нагретой воды, а также вероятность использования водоразборных приборов одновременно. В следующих постах мы с вами подробно рассмотрим три общепринятых системы горячего водоснабжения. В зависимости от способа нагрева воды эти системы, для частного загородного дома, подразделяют: ГВС с накопительным водонагревателем (бойлером); ГВС с проточным водонагревателем; ГВС с двухконтурным котлом.

А я по твоему, что делаю?!!!

Полученные величины расхода воды и тепла на нужды ГВС – G макс = 444 кг/ч или 7,4 л/мин и Q г.в макс = 22200 ккал/ч или 25,8 кВт мы и принимаем, с последующим уточнением, при выборе источника тепла. Сегодня мы с вами выполнили 4-ый пункт нашего плана по дома – произвели расчет часового максимального расхода горячей воды для частного дома. Кто еще не присоединился, присоединяйтесь!

С уважением, Григорий

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.