Расчет количества тепловой энергии на горячее водоснабжение

Количество тепловой энергии, потребляемой системами отопления, вентиляции и горячего водоснабжения здания, является необходимым показателем при определении тепловой эффективности зданий, проведении энергоаудита, деятельности энергосервисных организаций, сравнении фактического теплопотребления здания, измеренного теплосчетчиком, с требуемым исходя из фактических теплотехнических характеристик здания и степени автоматизации системы отопления и во многих других случаях. В этом номере редакция публикует пример расчета количества тепловой энергии на горячее водоснабжение жилого здания*.

Исходные данные

Объект (здание):

• количество этажей в здании – 16;
• количество секций в здании – 4;
• количество квартир в здании – 256.

Отопительный период:

• продолжительность отопительного периода, z_ht = 214 сут.;
• средняя за период температура внутреннего воздуха в здании, t_int = 20 °C;
• cредняя за период температура наружного воздуха, t_ht = – 3,1 °C;
• расчетная температура наружного воздуха, t_ext = – 28 °C;
• средняя за период скорость ветра, v = 3,8 м/с.

Горячее водоснабжение:

• тип системы горячего водоснабжения: с неизо-лированными стояками и с полотенцесушителями;
• наличие сетей горячего водоснабжения: при наличии сетей горячего водоснабжения после ЦТП;
• средний расход воды одним пользователем, g = 105 л/сут.;
• количество дней отключения горячего водоснабжения, m = 21 сут.

Порядок расчета

1. Средний расчетный за сутки отопительного периода объем потребления горячей воды в жилом здании V_hw определяют по формуле:

где g – средний за отопительный период расход воды одним пользователем (жителем), равный 105 л/сут. для жилых зданий с централизованным горячим водоснабжением и оборудованных устройствами стабилизации давления воды на минимальном уровне (регуляторы давления на вводе в здание, зонирование системы по высоте, установка квартирных регуляторов давления); для других потребителей – см. СНиП 2.04.01–85* «Внутренний водопровод и канализация зданий»;
m_ч – число пользователей (жителей), чел.

V_hw = 105 • 865 • 10 –3 = 91 м 3 /сут.

В случае проведения расчета для многоквартирного дома с учетом оснащенности квартир водосчетчиками из условия, что при квартирном учете происходит 40 %-е сокращение водопотребления, расчет потребления горячей воды будет производиться по формуле:

где K_уч – количество квартир, оснащенных водосчетчиками;
K_кв – количество квартир в заднии.

2. Среднечасовой за отопительный период расход тепловой энергии на горячее водоснабжение Qhw, кВт, определяют согласно СНиП 2.04.01–85*. Допускается определение среднечасового расхода Q_hw по формуле:

(2)

где V_hw – средний расчетный за сутки отопительного периода объем потребления горячей воды в жилом здании, м 3 /сут.; определяют по формуле (1);
t_wc – температура холодной воды, °C, принимают t_wc = 5 °C;
k_hl – коэффициент, учитывающий потери теплоты трубопроводами систем горячего водоснабжения, принимают по табл. 1;
ρ_w – плотность воды, кг/л, ρ_w = 1 кг/л;
c_w – удельная теплоемкость воды, Дж/ (кг • °C); c_w = 4,2 Дж/ (кг • °C).

Примеры расчета систем горячего водоснабжения

Пример 1. Рассчитать систему горячего водоснабжения пятиэтажного двухсекционного жилого дома. Сеть запроектирована на основании плана здания, приведенного в прил. 1, 2. Расчетная схема сети представлена на рис. 2.1 (аналогично схеме сети холодного водоснабжения).

В качестве теплоносителя используется перегретая вода из теплосети с параметрами t_н = 120 °С и t_к = 70 °С.

Данные по холодному водоснабжению принимаются из примера 1, при­веденного в п. 1.7.

Система горячего водоснабжения принята централизованной с приготовлением горячей воды в скоростном водонагревателе с переменной производительностью с использованием теплоносителя из теплосети.

Схема сети горячего водоснабжения принята тупиковая с нижней разводкой магистралей (как и сеть холодного водопровода).

Поскольку потребление горячей воды неравномерно, то сеть принята с циркуляцией в магистрали и стояках.

Определяются расчетные расходы горячей воды и тепла. Расходы горячей воды на участках сети определяются по формуле (2.1). Поскольку система обслуживает одинаковых потребителей, то величина P h находится по формуле (2.3).

Здесь величина и приняты по прил. 3 [ 1 ].

Величина определяется по формуле (2.7)

Величина , принята по прил. 3 [ 1 ].

Максимальный часовой расход горячей воды определяется по формуле (2.5)

, м 3 /ч

Величина определена по табл.2 прил. 4 [ 1 ].

Средний часовой расход горячей воды определяется по формуле (2.8)

, м 3 /ч

Максимальный часовой расход тепла определяется по формуле (2.11)

кВт

Рис. 2.1. Расчетная схема сети горячего водоснабжения

Пример расчета сети горячего водоснабжения в режиме водоразбора.

Расчет-ный участок	Длина уч-ка, м	Число прибо-ров, N	Вероят-ность действия приборов, Р t	N*P	α	Расход одного прибора, q t 0 л/с	Расчет-ный расход, q t л/с	Диаметр, d мм	Cкорость, V м/с	Удельная потеря напора, мм/пм	Потеря напора на участке, мм	Примечания
1-2	1,50	0,016	0,016	0,205	0,09	0,09	0,78
2-3	0,55	0,016	0,032	0,241	0,2	0,24	2,08
3-4	0,80	0,016	0,048	0,270	0,2	0,27	2,35
4-5	3,30	0,016	0,048	0,270	0,2	0,27	1,13
5-6	2,80	0,016	0,096	0,338	0,2	0,34	1,42
6-7	2,80	0,016	0,144	0,393	0,2	0,39	1,63
7-8	2,80	0,016	0,192	0,441	0,2	0,44	1,84
8-9	4,00	0,016	0,240	0,485	0,2	0,49	1,17
9-10	10,00	0,016	0,800	0,948	0,2	0,95	1,2
10-вод	13,00	0,016	1,920	1,402	0,2	1,40	1,34
вод-сч	7,00	0,013	2,106	1,479	0,3	2,22	2,1
ввод	10,00	0,013	2,106	1,479	0,3	2,22	1,05
11-12	3,30	0,016	0,096	0,338	0,2	0,34	0,91
12-13	2,80	0,016	0,192	0,441	0,2	0,44	1,19
13-14	2,80	0,016	0,288	0,524	0,2	0,52	1,44
14-15	2,80	0,016	0,384	0,598	0,2	0,60	1,65
15-9	4,00	0,016	0,480	0,665	0,2	0,67	1,84

Поверхность нагрева нагревательных трубок водонагревателя определяется по формуле (2.13). Расчетная разность температур определяется по формуле (2.14). Примем параметры теплоносителя t_н = 120 °С, t_к = 70 °С, параметры нагреваемой воды t h =60 С и t c =5 С.

°С

м 2

По прил. 8 [ 2 ] принимаем скоростной водонагреватель N 11 ВТИ – МосЭнерго с поверхностью нагрева одной секции 5.89 м. Потребное число секций определится по формуле (2.16)

cекции

Длина секции 2000 мм, наружный диаметр корпуса 219 мм, число трубок 64.

Расчет системы горячего водоснабжения в режиме водоразбора производится в табличной форме (табл. 2.3).

Потери напора на участках сети горячего водоснабжения определялись по формуле (2.19). Величина K_l принималась 0.2 — для распределительных трубопроводов и 0.1 — для водоразборных стояков без полотенцесушителей. (Принято присоединение полотенцесушителей к сети отопления.)

Общие потери напора на линии 1-ввод составляют 21125 мм или 21.1 м. Поскольку стояк Ст ТЗ-2 имеет вдвое большую гидравлическую нагрузку, чем стояк Ст ТЗ-1, то для него принят диаметр 25 мм и произведен расчет скоростей и потерь напора на этом стояке. Поскольку потери напора на участках 4 – 8 оказались больше, чем на участках 11 – 15, то стояк Ст ТЗ-1 принят за расчетный.

Требуемый напор на вводе в здание для работы системы горячего водоснабжения определяется по формуле (2.20)

Здесь потери напора в водонагревателе определены по формуле (2.17)

м

Расчет системы горячего водоснабжения в режиме циркуляции производится в табличной форме ( табл. 2.4 ). Расчетная схема сети представлена на рис. 2.1.

Расчет сети горячего водоснабжения в режиме циркуляции

Расчетные уч-ки	Длина уч-ка	Циркуля-ционный расход, л/с	Диаметр, мм	Скорость, м/с	Потери напора, мм	Примеча-ния
на 1 пог. м.	на уч-ке
вод-4	13,00	0,28	0,27	6,24
4-3	10,00	0,19	0,24	4,30
3-2	4,00	0,10	0,24	10,00
2-1	11,20	0,10	0,42	45,98
1-2″	11,20	0,10	0,42	45,98
2″-3″	4,00	0,10	0,42	45,98
3″-4″	10,00	0,19	0,45	36,13
4″-ввод	13,00	0,28	0,35	13,88
Итого: 1340

Циркуляционный расход на участках принимался по формуле (2.23), Диаметры циркуляционных труб в стояках принимались такими же, как и диаметры распределительных; в магистралях они принимались на размер меньше.

Общие потери напора на трение и местные сопротивления в сети составили 1340 мм. Здесь необходимо учесть потери напора в водонагревателе при пропуске циркуляционного расхода, которые определяются по формуле (2.17)

м = 7,9 мм = 8 мм

Таким образом, потери напора в расчетном циркуляционном кольце составят

мм

Определяется возможность естественной циркуляции. Естественный циркуляционный напор определяется для системы с нижней разводкой по формуле (2.25)

=

= 13.2 (986.92 — 985.73) + 2(985.73 — 983.24) = 20.69 мм

Потери напора в циркуляционном кольце (1348 мм) значительно превышают естественный циркуляционный напор (20.69 мм), поэтому проектируется насосная циркуляция.

Производительность циркуляционного насоса определяется по формуле (2.26)

л/с

Требуемый напор насоса определяется по формуле (2.27)

м

По прил. XIII [ 3 ] принимаем насос К50-32-125 (К8/18б) с номинальной производительностью 2.5 л/с и напором 11,4 м. Эти величины превышают расчетные, поэтому можно заменить двигатель с числом оборотов 2860 об/мин на 1480 об/мин. Из формулы (7.1) [ 3 ] определим, что

л/с; м.

При этом мощность на валу насоса станет

кВт

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВНУТРЕННЕЙ СИСТЕМЫ ВОДООТВЕДЕНИЯ

Система водоотведения включает комплекс инженерных устройств внутри здания для приема сточных вод и их отведения за пределы здания в уличную водоотводящую сеть. Она состоит из следующих основных элементов:

-приемников сточных вод — санитарных приборов;

-гидравлических затворов (сифонов);

-стояков с вытяжными трубами;

Особое место занимает дворовая водоотводящая сеть, которая служит для отведения сточных вод от зданий в уличные коллекторы.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет