Нагрузки тепловые дома на горячее водоснабжение
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 санитарно-технических 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:
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):
,
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.
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.
- нагрузку на конструкцию теплоснабжения;
- нагрузку на систему обогрева пола, если она планируется к установке в доме;
- нагрузку на систему естественной и/или принудительной вентиляции;
- нагрузку на систему горячего водоснабжения;
- нагрузку, связанную с различными технологическими нуждами.
- назначение и тип объекта недвижимости. Для расчета важно знать, какое здание будет обогреваться — жилой или нежилой дом, квартира (прочитайте также: «Квартирный прибор учета тепловой энергии»). От типа постройки зависит норма нагрузки, определяемая компаниями, поставляющими тепло, а, соответственно, расходы на теплоснабжение;
- архитектурные особенности. Во внимание принимаются габариты таких наружных ограждений, как стены, кровля, напольное покрытие и размеры оконных, дверных и балконных проемов. Немаловажными считаются этажность здания, а также наличие подвалов, чердаков и присущие им характеристики;
- норма температурного режима для каждого помещения в доме. Подразумевается температура для комфортного пребывания людей в жилой комнате или зоне административной постройки (прочитайте: «Тепловой расчет помещения и здания целиком, формула тепловых потерь»);
- особенности конструкции наружных ограждений, включая толщину и тип стройматериалов, наличие теплоизоляционного слоя и используемая для этого продукция;
- назначение помещений. Эта характеристика особо важна для производственных зданий, в которых для каждого цеха или участка необходимо создать определенные условия относительно обеспечения температурного режима;
- наличие специальных помещений и их особенности. Это касается, например, бассейнов, оранжерей, бань и т.д.;
- степень техобслуживания. Наличие/отсутствие горячего водоснабжения, централизованного отопления, системы кондиционирования и прочего;
- количество точек для забора подогретого теплоносителя. Чем их больше, тем значительнее тепловая нагрузка, оказываемая на всю отопительную конструкцию;
- количество людей, находящихся в здании или проживающих в доме. От данного значения напрямую зависят влажность и температура, которые учитываются в формуле вычисления тепловой нагрузки;
- прочие особенности объекта. Если это промышленное здание, то ими могут быть, количество рабочих дней на протяжении календарного года, число рабочих в смену. Для частного дома учитывают, сколько проживает в нем людей, какое количество комнат, санузлов и т.д.
- степень теплопотерь наружных ограждений;
- мощность, необходимая для подогрева теплоносителя;
- количество тепловой энергии, требуемое для нагрева воздуха для принудительной приточной вентиляции;
- тепло, которое нужно для подогрева воды в бане или бассейне;
- возможное дальнейшее расширение обогревательной системы. Это может быть создание отопления в мансарде, на чердаке, в подвале или в различных пристройках и строениях. Читайте также: «Как сделать отопление мансарды – популярные варианты обогрева».
- вычисление теплопотерь с использованием укрупненных показателей;
- определение теплоотдачи установленного в здании отопительно-вентиляционного оборудования;
- вычисление значений с учетом различных элементов ограждающих конструкций, а также добавочных потерь, связанных с нагревом воздуха.
- α – поправочный коэффициент, учитывающий климатические особенности конкретного региона, где строится здание (применяется в том случае, когда расчетная температура отличается от 30 градусов мороза);
- q0 — удельная характеристика теплоснабжения, которую выбирают, исходя из температуры самой холодной недели на протяжении года (так называемой «пятидневки»). Читайте также: «Как рассчитывается удельная отопительная характеристика здания – теория и практика»;
- V – наружный объем постройки.
- Сезонные нагрузки, имеющие следующие особенности:
— им присущи изменения в зависимости от температуры окружающего воздуха на улице;
— наличие отличий в величине расхода тепловой энергии в соответствии с климатическими особенностями региона местонахождения дома;
— изменение нагрузки на отопительную систему в зависимости от времени суток. Поскольку наружные ограждения имеют теплостойкость, данный параметр считается незначительным;
— расходы тепла вентиляционной системы в зависимости от времени суток.
— численность людей, одновременно находящихся в помещении;
— наличие технологического или другого оборудования;
— потоки воздушных масс, проникающих сквозь щели и трещины, имеющиеся в ограждающих конструкциях здания.
