0850321 - proekt

Как правильно определять нагрузку на горячее водоснабжение?
29.04.2005
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 qhhr, 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); th — температура горячей
воды, 55°С; tс — 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 санитарнотехнических 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 qhhr,u = 10 л — согласно Приложению 3 для данного вида водопотребителей; U = 114 человек — число жителей в
доме; qh0 = 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; qh0 = 0,2 л/с — секундный расход
воды, отнесенный к одному прибору (также уже использовался в предыдущем пункте); qh0,hr — часовой расход воды прибором,
в соответствии с п. 3.6 при отсутствии технических характеристик конкретных приборов допускается принимать qh0,hr = 200
л/ч, тогда:
.
3. Так как Ph 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 Qht — 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 kч — коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды, принимаемый, например, по табл.
1.14справочника «Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей» (см. табл. 1); n1 — 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; tх — температура холодной воды, °С, принимаем tх = 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.
Вывод
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» qhhr == 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 Gч. max нельзя смешивать с приводимым в нормах расходом воды в час наибольшего
водопотребления Gи.ч. Последний как некоторый предел применяется для определения вероятности действия водоразборных
приборов и становится равным Gч. 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 qhr 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.
12 Октября 2009 г.
Расчет ГВС
Часто при составлении технического задания для проектирования, Вы сталкиваетесь с проблемой как
просчитать нагрузки на отопление, на вентиляцию и на ГВС, что бы не прибегать к услугам специалистов (как
правило не бесплатным), мы на страницах нашего сайта постараемся на наглядных примерах показать как это
сделать самим.
В этой статье мы рассмотрим два способа расчета ГВС.
Для наглядности рассмотрим расчет ГВС для конкретного случая: необходимо определить ГВС для 45
квартирного жилого дома, при приблизительном числе жителей 114 человек, температуру подающей
магистрали примем за 55ºС, температуру холодной воды в зимний период 55ºС, предположим, что в каждой
квартире установлено по две однотипных водоразборных точки (мойка на кухне и умывальник в ванной).
1-й способ в строгом соответствии с методикой СНиПа.
Расчет регламентируется нормативным документом СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация
зданий». Методика расчетов расходов горячей воды (максимального секундного, максимального часового, и
среднего часового) и тепловых потоков (тепловой мощности) в течении часа при среднем и при максимальном
водопотреблении основывается на расчете соответствующих расходов через водоразборные приборы и
определении вероятности их одновременного использования.
1. Определяем вероятность действия прибора
Р=qhr,u xU/q0xNx3600
По таблице «нормы расхода воды потребителями» обязательного приложения 3 СНиП 2.04.01-85* определяем
«для жилых домов квартирного типа: с ваннами длинной от1500 до 1700 мм оборудованных душами» расход
горячей воды на одного жителя в час наибольшего водопотребления равен qhr,u=10 л/ч, U=114 человек- число
жителей, q0=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=45х2=90 число приборов с горячей водой
(нами принято, что в квартире два прибора).
Таким образом получаем Р=(10х114)/(0,2х90х360)=0,017
2. теперь определим вероятность использования санитарно технических приборов (возможность подачи
прибором нормированного часового расхода воды) в течении расчетного часа:
Рhr=3600xРxq0/q0,hr
Р - вероятность действия прибора, определенная в предыдущем пункте Р=0,017, q0=0,2 л/с- также определен
ранее q0,hr - часовой расход воды прибором в соответствии с п. 3.6 при отсутствии технических характеристик
прибора допускается принимать q0,hr =200 л/ч.
Получаем Рhr= (3600х0,017х0,2)/200=0,016<0,1 так как Рhr меньше 0,1, применяем далее таблицу 2 приложения
4 (СНиП 2.04.01-85*), по которой определяем при
NхРhr=90х0,0612=5,508, αhr=2,727
3. Далее определяем максимальный часовой расход горячей воды:
qhr=0,005xq0,hrxαhr м3/ч qhr=0,005х200х2,727 м3/ч
4. И последнее: определяем максимальную тепловую нагрузку ГВС (мощность теплового потока в течении часа
максимального разбора горячей воды)
Qhr=1,163xqhrx(55-tx)+ Qп, кВт/ч, где Qп - тепловые потери, примем тепловые потери за 5% от расчетной нагрузки
Qhr= 1,163х2,2727х(55-5)х1,05=166,5 кВт/ч
Приведем еще один пример расчета ГВС, возможно он Вам покажется более простым.
Максимальный часовой расход тепла на нужды ГВС для жилых зданий, гостиниц, и больниц общего типа можно
определить следующим образом
Qhr= кчxn1xαx(55-tx)/24 ккал/ч
Где кч- коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды, принимаемый, например, по табл.
1.14 справочника «Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей».
Число жителей
150
250 350
кч
4,45 3,7
500
700
1000 1500 2000 2500 3000 4000 5000
3,55 3,25 3,00 2,8
2,65
2,55
2,5
2,45
2,4
2,35
n1-рассчетное число потребителей, в нашем случае n1=114
α- норма расхода воды на одного потребителя, принимается по таблице «НОРМЫ РАСХОДА ВОДЫ
ПОТРЕБИТЕЛЯМИ» приложения 3. СНиП 2.04.01-85*. Для жилых зданий квартирного типа с ваннами длинной от
1500 до 1700 мм, составляет 120 л/сутки.
55- температура горячей воды ºС;
tx - температура холодной воды, принимаем tx= 5º С
Таким образом мы получили, что максимальный расход тепла на ГВС будет равным
Qhr=4,45х114х120х(55-5)/24=126825 ккал/ч=147,5 кВт
Принимаем тепловые потери, как и в первом случае 5%, и получаем
Qhr,к=Qhrx1,05=155 кВт/ч
что сопоставимо с результатом полученным в первом случае.