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.

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

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

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.

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)

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)

Рис. 2.1. Расчетная схема сети горячего водоснабжения

Таблица 2.3

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

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)

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

Таблица 2.4.

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

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)

Требуемый напор насоса определяется по формуле (2.27)

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

Здесь величины Q 1 , H 1 , N 1 соответствуют числу оборотов n 1 =1480 об/мин

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);

Отводных линий;

Стояков с вытяжными трубами;

Выпусков.

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