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).

Определение расхода тепла для горячего водоснабжения

Расчетный расход сетевой воды на систему отопления (т/ч), присоединенную по зависимой схеме, можно определить по формуле:

Формула 1. Расчетный расход сетевой воды на СО

где Qо.р.- расчетная нагрузка на систему отопления, Гкал/ч;

τ1.р.- температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, ° С;

τ2.р.- температура воды в обратном трубопроводе системы отопления при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, °С;

Расчетный расход воды в системе отопления определяется из выражения:

Формула 2. Расчетный расход воды в системе отопления

τ3.р.- температура воды в подающем трубопроводе системы отопления при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, ° С;

Относительный расход сетевой воды Gотн. на систему отопления:

Формула 3. Относительный расход сетевой воды на СО

где Gc.- текущее значение сетевого расхода на систему отопления, т/ч.

Относительный расход тепла Qотн. на систему отопления:

Формула 4. Относительный расход тепла на СО

где Qо.- текущее значение расхода теплоты на систему отопления, Гкал/ч

где Qо.р.- расчетное значение расхода теплоты на систему отопления, Гкал/ч

Расчетный расход теплоносителя в системе отопления присоединенной по независимой схеме:

Формула 5. Расчетный расход на СО по независимой схеме

где: t1.р, t2.р.- расчетная температура нагреваемого теплоносителя (второй контур) соответственно на выходе и входе в теплообменный аппарат, ºС;

Расчетный расход теплоносителя в системе вентиляции определяется по формуле:

Формула 6. Расчетный расход на СВ

где: Qв.р.- расчетная нагрузка на систему вентиляции Гкал/ч;

τ2.в.р.- расчетная температура сетевой воды после калорифера системы вентиляции, ºС.

Расчетный расход теплоносителя на систему горячего водоснабжения (ГВС) для открытых систем теплоснабжения определяется по формуле:

Формула 7. Расчетный расход на открытые системы ГВС

В наладочном расчете для закрытых схем ГВС, нагрузка определяется как значение поля Средняя нагрузка ГВС, умноженная на значение поля Балансовый коэффициент закр. гвс.

Балансовый коэффициент позволяет пользователю регулировать величину нагрузки (и расхода) на которую производится наладка. Если значение поля не задано, то в расчете используется значение коэффициента по умолчанию:

Таблица 17. Балансовый коэфф. ГВС (значения по умолчанию)

Определение расхода теплоты на горячее водоснабжение

3.1 Средний расход тепла на горячее водоснабжение промышленных зданий, Q ср _г.в.с., Вт

Q_г.в.с. ср =

где a — норма расхода горячей воды (л/сут) на единицу измерения (СниП 2.04.01.-85),

m — количество единиц измерений;

c — теплоемкость воды °С = 4187 Дж/кг × °С;

t_г, t_х — температура горячей воды, соответственно подаваемой в систему горячего водоснабжения и холодной воды, °С;

h — расчетная длительность подачи тепла на горячее водоснабжение, С/сутки, ч/сутки.

3.2. Средний расход теплоты на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, Q_г.в.с., Вт

где m — число человек,

a — норма расхода воды на г.в.с. при температуре 55 °С на одного человека в сутки (СНиП 2.04.01-85, приложение 3)

в — норма расхода воды на горячее водоснабжение принимаемая 25 л/сутки на 1 человека;

t_х — температура холодной воды (водопроводной) в отопительный период (при отсутствии данных принимается равной 5°С)

с — теплоемкость воды, С = 4,187 кДж/(кг°С) для бань, прачечных и предприятий общественного питания

Q_г.в= ; кВт

где m — пропускная способность в час, для предприятий общественного питания m = 2,2·N·P;

N – количество посадочных мест;

P — количество посадок в час (обычно 2-3 посадки).

3.3. Максимальный расход теплоты на горячее водоснабжение, ,Вт

3.4. Средний тепловой поток на горячее водоснабжение в летний (неотопительный период), Вт

где t_х.л. — температура холодной воды в летний период (принимают 15°С)

b — коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на г.в.с. в неотопительный период по отношению к отопительному периоду (для предприятий -1,0; для жилищно-коммунального сектора — 0,8). Результаты расчёта занести в таблицу 2

Таблица 2. – Сводная ведомость тепловых нагрузок

	Внимание

№ п/п	Наименование потребителей	Этажность, n	Объем, V, м 3	Кол-во проживающих m, человек	Удельная характеристика здания, Вт/м 3 С	Норма расхода горячей воды, а, л/сут.
qо	qв
Котельная
Аптека
поликлиника
Школа
9-ти этажный дом
9-ти этажный дом
общежитие
Детский сад

Продолжение таблицы 2

Температура внутри помещения tв, о С	Расчетная температура	Расход теплоты,Q,Вт	Суммарный расход теплоты, Q, Вт.
для отоп ления	для вентиляции	на отопление	на вентиляцию	г.в.с.
ИТОГО

3.5. Средний расход тепла за отопительный период при характерных наружных температурах.

Кроме расчетных (максимальных расходов тепла) для построения графиков теплопотребления, необходимо определить средний расход, при характерных наружных температурах (t_но, t_нв – 5 0 С; – 10 0 С; – 15 0 С; – 20 0 С; 0 0 С; +5 0 С; +8 0 С).

, кВт

где t_вн – расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий в 0 С, принимая для жилых и общественных зданий +18 0 С (берется из таблицы 1);

— текущая характерная наружная температура 0 С;

t_но – расчетная температура наружного воздуха (см. табл. I, с.6)

б) На вентиляцию

, кВт

t_нв – расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции (см. табл. I, с.6)

в) На горячее водоснабжение в отопительный период

, кВт

где t_x.л. – температура холодной водопроводной воды в летнее время (принимают +15 0 С)

β – коэффициент, учитывающий снабжение среднечасового расхода на горячее водоснабжение в летний период (при отсутствии данных принимают β – 0,8).

Результаты расчетов расходов тепла в зависимости от температуры наружного воздуха сводятся в таблицу 3.

Таблица 3.- Расчётный расход тепла

Обозначение расходов тепла	Размерность	Расходы тепла при переменных температурах
t но, 0 С	t нв, 0 С	-20 0 С	-15 0 С	-10 0 С	-5 0 С	0 0 С	+8 0 С	летом
	кВт	+	+	+	+	+	+	+	+
	кВт	+	+	+	+	+	+	+	+
	кВт	+
Итого	+	+	+	+	+	+	+	+	+

3.6. Годовые расходы тепла жилыми и общественными зданиями

;

б) На вентиляцию

;

в) На горячее водоснабжение

где n_о, n_r – соответственно продолжительность отопительного периода и длительность работы системы горячего водоснабжения в сек/год, (час/год).

Обычно n_r = 30,2·10 5 с-год (8400ч/год);

t_r – температура горячей воды.

Для обеспечения качественного горячего водоснабжения и требований техники безопасности температура воды для бытового горячего водоснабжения ограничивается диапазоном 60≤ t_r ≤ 75 0 С.В расчетах обычно принимается t_r = 65 0 С.

г) Суммарный годовой расход тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение