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).

Расчёт тепловых потерь с трубы

Здесь вы можете рассчитать реальные потери тепла трубопроводом, учитывая фактические температуры теплоносителя и воздуха окружающего трубопровод, толщину и свойства тепловой изоляции, а при её отсутствии определить потери тепла открыто проложенным трубопроводом.

Приведенная программа позволяет наиболее точно рассчитать фактические тепловые потери с трубопровода, так как основана на алгоритме прохождения тепла через цилиндрическую стенку.

Методика расчёта тепловых потерь с трубы

Величина тепловых потерь с участка трубопровода за один час, Вт:

• b — коэффициент учитывающий тепловые потери через опоры, соединения и арматуру, принимаемый по СНиП2.04.014 и равный для стальных трубопроводов с Ду =150 b=1.15, а для неметаллических труб b=1.7. Примечание. Расчёт производится без учёта коэффициента b если он не отмечен в таблице.
• l – длина участка, м;
• q – тепловые потери с одного метра трубы за один час, Вт/м.

q = k · 3.14 · (tв — tc)

• tв – температура воды в трубопроводе, °C;
• tс – температура среды окружающей трубопровод, °C;
• k – линейный коэффициент теплопередачи, Вт/м°C;

k = 1 / ( (1/2λт)·ln(dнт/dвт) + (1/2λи)·ln(dни/dви) + 1/(αн·dни) )

• λт – коэффициент теплопроводности материала трубы, Вт/м²°C;
• λи – коэффициент теплопроводности тепловой изоляции, Вт/м²°C;
• dвт, dнт – внутренний и наружный диаметры трубы соответственно, м;
• dви, dни – внутренний и наружный диаметры изоляции соответственно, м;
• αн — коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности тепловой изоляции, Вт/ м²°C, принимаемый по приложению 9 СНиП 2.04.14 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов»;

Образец расчёта тепловых потерь

Расчет теплопотерь трубопровода

Расчет тепловых потерь трубопроводов с помощью онлайн-калькулятора – рассчитайте теплопотери трубопроводов с изоляцией по длине по формулам.

Теплопотери трубопровода – это суммарные потери тепловой энергии, которые происходят при перемещении теплоносителя от источника до конечного потребителя. С помощью нашего калькулятора вы сможете выполнить расчет теплопотерь трубопровода по длине с учетом изоляции и температуры окружающей среды. Теоретическое обоснование алгоритма и формулы расчета представлены ниже. Если вы хотите узнать потери тепла в трубе без учета изоляции, укажите толщину равную нулю. Значение коэффициента теплопроводности для материалов указан в таблице. Коэффициент запаса по умолчанию равен 1.3 (без необходимости не меняйте данное значение). Рекомендуется брать температуру наиболее холодной пятидневки по СП 131.13330.2018 «Строительная климатология». Чтобы получить результат, нажмите кнопку «Рассчитать».

Смежные нормативные документы:

• СП 50.13330.2010 «Тепловая защита зданий»
• СП 124.13330.2012 «Тепловые сети»
• СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов»
• СП 131.13330.2018 «Строительная климатология»
• ГОСТ Р 56779-2015 «Системы распределения бытового горячего водоснабжения»

Как рассчитать теплопотери самостоятельно?

Формула расчета теплопотерь трубопровода: Q = (2π × λ × L × (T_вн — T_нар) / ln(D / d) × k

3,14);

λ – коэффициент теплопроводности изоляции, Вт/м°С (см. таблицу ниже);

L – длина трубы, м;

T_вн – температура жидкости в трубопроводе, °С;

T_нар – температура окружающей среды, °С;

D – наружный диаметр трубопровода с теплоизоляцией, м;

d – внутренний диаметр трубопровода, м;

k – коэффициент запаса мощности (1,3).

Расчет потерь теплоты трубопроводами системы горячего водоснабжения

Тепловые потери DQ, (Вт), на расчетном участке подающего трубопровода или стояка определяются по нормативным удельным потерям тепла или расчетом по формуле:

где К — коэффициент теплопередачи изолированного трубопровода, К=11,6 Вт/(м 2 -°С); t г _ср — средняя температура воды в системе, t г _ср,=(t_н +t_к)/2, °С; t_н, — температура на выходе из подогревателя (температура горячей воды на вводе в здание), °С; t_к — температура у наиболее удаленного водоразборного прибора, °С; h — КПД тепловой изоляции (0,6); / — длина участка трубопровода, м; d_H — наружный диаметр трубопровода, м; t₀ — температура окружающей среды, °С.

Температуру воды у наиболее удаленного водоразборного прибора t_к следует принимать на 5 °С ниже температуры воды на вводе в здание или на выходе из подогревателя.

Температуру окружающей среды t₀ при прокладке трубопроводов в бороздах, вертикальных каналах, коммуникационных шахтах и шахтах санитарно-технических кабин следует принимать равной 23 °С, в ванных комнатах — 25 °С, в кухнях и туалетных комнатах жилых зданий, общежитии и гостиниц — 21 °С [4].

Обогрев ванных комнат осуществляется полотенцесушителями, поэтому к теплопотерям стояка добавляют потери теплоты полотенцесушителями в размере 100п (Вт), где 100 Вт — усредненная теплоотдача одним полотенцесушите-лем, п — количество полотенцесушителей, присоединенных к стояку.

При определении циркуляционных расходов воды потери теплоты циркуляционными трубопроводами не учитываются. Однако при расчете систем горячего водоснабжения с полотенцесушителями на циркуляционных стояках целесообразно к сумме потерь теплоты подающими теплопроводами добавлять теплоотдачу полотенцесушителей. Это увеличивает циркуляционный расход воды, улучшает прогрев полотенцесушителей и отопление ванных комнат. Результаты расчета заносят в таблицу.

Расчет потерь теплоты трубопроводами системы горячего водоснабжения

5. Расчет потерь теплоты трубопроводами системы горячего водоснабжения

Тепловые потери DQ, (Вт), на расчетном участке подающего трубопровода или стояка определяются по нормативным удельным потерям тепла или расчетом по формуле:

где К — коэффициент теплопередачи изолированного трубопровода, К=11,6 Вт/(м 2 -°С); t г _ср — средняя температура воды в системе, t г _ср,=(t_н +t_к)/2, °С; t_н, — температура на выходе из подогревателя (температура горячей воды на вводе в здание), °С; t_к — температура у наиболее удаленного водоразборного прибора, °С; h — КПД тепловой изоляции (0,6); / — длина участка трубопровода, м; d_H — наружный диаметр трубопровода, м; t₀ — температура окружающей среды, °С.

Температуру воды у наиболее удаленного водоразборного прибора t_к следует принимать на 5 °С ниже температуры воды на вводе в здание или на выходе из подогревателя.

Температуру окружающей среды t₀ при прокладке трубопроводов в бороздах, вертикальных каналах, коммуникационных шахтах и шахтах санитарно-технических кабин следует принимать равной 23 °С, в ванных комнатах — 25 °С, в кухнях и туалетных комнатах жилых зданий, общежитии и гостиниц — 21 °С [4].

Обогрев ванных комнат осуществляется полотенцесушителями, поэтому к теплопотерям стояка добавляют потери теплоты полотенцесушителями в размере 100п (Вт), где 100 Вт — усредненная теплоотдача одним полотенцесушите-лем, п — количество полотенцесушителей, присоединенных к стояку.

При определении циркуляционных расходов воды потери теплоты циркуляционными трубопроводами не учитываются. Однако при расчете систем горячего водоснабжения с полотенцесушителями на циркуляционных стояках целесообразно к сумме потерь теплоты подающими теплопроводами добавлять теплоотдачу полотенцесушителей. Это увеличивает циркуляционный расход воды, улучшает прогрев полотенцесушителей и отопление ванных комнат. Результаты расчета заносят в таблицу.

1-

Потери теплоты, Вт Примечания q на длине 1 м ΔQ на участке Магистраль 1 1,5 0,048 5 47,5 0,4 33,21869 49,82803 2 1,2 0,048 5 47,5 0,4 33,21869 39,86243 3 4,1 0,0423 5 47,5 0,4 29,27397 120,0233 4 1,7 0,0423 5 47,5 0,4 29,27397 49,76575 5 4,2 0,0335 5 47,5 0,4 23,18388 97,37228 3а 2,3 0,0335 5 47,5 0,4 23,18388 53,32291 4a 2,6 0,0335 5 47,5 0,4 23,18388 60,27808 5a 2,4 0,0335 5 47,5 0,4 23,18388 55,6413 Стояк 4 41 3 0,0335 25 27,5 0,4 13,42224 40,26673

Суммарные потери стояка, считая полотенцесушители

42 3 0,0335 25 27,5 0,4 13,42224 40,26673 43 3 0,0335 25 27,5 0,4 13,42224 40,26673 44 3 0,0335 25 27,5 0,4 13,42224 40,26673 45 3 0,0335 25 27,5 0,4 13,42224 40,26673 46 3 0,0335 25 27,5 0,4 13,42224 40,26673 47 3 0,0335 25 27,5 0,4 13,42224 40,26673 48 3 0,0268 25 27,5 0,4 10,7378 32,21339 49 3 0,0268 25 27,5 0,4 10,7378 32,21339 410 3 0,0268 25 27,5 0,4 10,7378 32,21339 411 3,4 0,0268 25 27,5 0,4 10,7378 36,5085 412 0,9 0,0213 25 27,5 0,4 8,534143 7,680729 Стояк 1 11 3 0,0335 21 31,5 0,4 15,37457 46,12371

Суммарные потери стояка

12 3 0,0335 21 31,5 0,4 15,37457 46,12371 13 3 0,0335 21 31,5 0,4 15,37457 46,12371 14 3 0,0335 21 31,5 0,4 15,37457 46,12371 15 3 0,0335 21 31,5 0,4 15,37457 46,12371 16 3 0,0268 21 31,5 0,4 12,29966 36,89897 17 3 0,0268 21 31,5 0,4 12,29966 36,89897 18 3 0,0268 21 31,5 0,4 12,29966 36,89897 19 3 0,0268 21 31,5 0,4 12,29966 36,89897 110 3 0,0268 21 31,5 0,4 12,29966 36,89897 111 3,6 0,0268 21 31,5 0,4 12,29966 44,27876 Стояк 2 21 3 0,0335 25 27,5 0,4 13,42224 40,26673

Суммарные потери стояка, считая полотенцесушители