Як розрахувати ємнісний водонагрівач для гарячого водопостачання (ГВП)?
При визначенні розмірів системи гарячого водопостачання (ГВП) слід врахувати два важливі чинники: з гігієнічних причин об’єм установки ГВП має бути якомога меншим, проте, задля зручності він має бути настільки великим, наскільки це необхідно. Таким чином, параметри установки слід розраховувати максимально точно
На практиці для визначення потрібного об’єму системи ГВП застосовують декілька підходів:
- параметри житлових будівель зазвичай розраховуються згідно DIN 4708, частина 2, за їх рекомендаціями враховується обладнання окремих квартир, навантаження / кількість користувачів, а також за коефіцієнтами одночасності визначається показник споживання N;
- для установок, що працюють за принципом проточного нагрівача, наприклад, станції приготування чистої води, розрахунок параметрів може також здійснюватися за піковою витратою згідно з DIN 1988-300.
Види споживання гарячої води
Розрізняють наступні види споживання води:
- Нерегулярне споживання гарячої води (школи, промислові зони, готелі, спортивні комплекси з душовими). Для будівель з нерегулярним споживанням розрахунок параметрів часто здійснюється на підставі короткотривалого навантаження / максимальний відбір води протягом 10 хвилин. З одного боку, розміри системи ГВП не повинні бути завеликими, з іншого боку, має бути врахований час нагрівання водонагрівача до наступного пікового споживання. Наявного теплового навантаження і пропускної здатності повинно бути достатньо для належного нагріву питної води в інтервалі між піковими навантаженнями.
- Постійне споживання гарячої води (підприємства з переробки харчових продуктів, ванні кімнати). Для приміщень з постійним споживанням гарячої питної води параметри системи ГВП розраховуються за постійним споживанням користувачів (довготривале навантаження). При цьому, ключовими чинниками є розмір теплообмінника та наявна теплова потужність.
- Значне споживання гарячої води (системи наповнення водонагрівача). Для дуже великого споживання параметри системи ГВП розраховуються як за короткотривалим, так і за довготривалим навантаженням.
- Опалювальні системи з особливими вимогами до температур зворотних магістралей (системи централізованого теплопостачання). Якщо відносно температур зворотної магістралі опалювальної системи діють особливі вимоги, то доцільно розраховувати параметри системи за довготривалим навантаженням.
У таблиці (рис. 1) наведені характеристики можливих бойлерів Vitocell Viessmann. Всі водонагрівачі постачаються з теплоізоляцією. Водонагрівачі з класом енергофективності A (наприклад, CUGA-A) додатково оснащені вакуумною панеллю, за рахунок якої досягаються показники відповідно класу ефективності A згідно з Директивою про вимоги до екологічного проектування продукції, пов’язаної зі споживанням енергії (ErP). Горизонтальні й вертикальні водонагрівачі з номінальним об’ємом ≤300 л закріплені піною. Вертикальні водонагрівачі з номінальним об’ємом >300 л постачаються з окремою теплоізоляцією.
.jpg)
Таблиця 1. Характеристики бойлерів Vitocell Viessmann
Розрахунки для житла
Розглянемо визначення розміру бойлеру для житлових будівель. Підставою для визначення є стандарт DIN 4708 «Центральні водонагрівальні установки», частина 2.
Відповідно до показника споживання N вибирається ємнісний водонагрівач з відповідним коефіцієнтом потужності NL (NL ≥ N). Коефіцієнт потужності NL ємнісного водонагрівача можна також сформулювати як короткотривале навантаження протягом 10 хвилин. Згідно з цим «короткотривалим відбором» визначаються розміри тих установок для приготування гарячої води, в яких протягом короткого часу має бути нагріта певна кількість води, яка потім повинна використовуватись протягом довшого часу для нагрівання, наприклад, на промислових підприємствах або в школах (режим пікового навантаження). Короткотривале навантаження (протягом 10 хвилин) визначається виключно запасом води (об’ємом).
Для визначення споживання необхідні наступні дані:
- все санітарне обладнання на усіх поверхах, наприклад, згідно з робочим будівельним кресленням, даними архітектора або забудовника;
- кількість житлових приміщень (кількість кімнат) без допоміжних приміщень, таких як кухня, коридор, ванна або комора, наприклад, згідно з робочим будівельним кресленням, даними архітектора або забудовника;
- кількість осіб на одну житлову одиницю (навантаження); але якщо кількість осіб на житлову одиницю визначити неможливо, то, виходячи з кількості кімнат r у відповідній житловій одиниці, за допомогою таблиці (рис. 2) можна визначити статистичне навантаження p.
- Необхідно визначити споживання на точках відбору, що враховуються. Дані наведено у таблиці (рис. 3).
У рамках визначення споживання тепла для приготування гарячої води всіх житлових одиниць, в які постачається тепло, здійснюється перерахунок на споживання тепла для приготування гарячої води в даній житловій одиниці.
Таблиця 2. Статистичне навантаження p
Наприклад, для житлової одиниці встановлено наступні дані:
- Кількість кімнат r = 4 кімнати.
- Навантаження p = 3,5 особи.
- Споживання в точці відбору wv= 5820 Вт год (для ванни).
Тоді споживання тепла для приготування гарячої води щодо житлової одиниці на 3,5 особи – 5820 Вт год = 20370 Вт год відповідає показнику споживання N = 1, де N – сума споживання тепла для приготування гарячої води всіх житлових одиниць, в які постачається тепло, поділені на споживання тепла для приготування гарячої води в житловій одиниці.
n – кількість житлових одиниць одного виду; p – навантаження на житлову одиницю одного виду; v – кількість точок відбору одного виду на житлову одиницю одного виду; wv – споживання в точці відбору у Вт год (n · p · v · wv) визначається для кожної точки відбору, що враховується, житлової одиниці одного виду.
.jpg)
Таблиця 3. Стандартне споживання на точках відбору
Після розрахунку показника споживання N, можна вибрати необхідний ємнісний водонагрівач з відповідною температурою магістралі подачі системи опалення. При цьому потрібно вибирати ємнісний водонагрівач, показник NL якого (див. таблицю на рис. 4; у повному обсязі ці дані можна знайти в додатку Viessmann Vi-Books за посиланням) є не меншим за N. Показник споживання N є ідентичний кількості житлових одиниць на будівельному об’єкті. Ця кількість необов’язково відповідає кількості квартир.
Таблиця 4. Коефіцієнт потужності NL для вибору накопичувального водонагрівача
Нижче наведемо форму для розрахунку споживання тепла для приготування ГВП в житлових будівлях (рис. 5).
Після розрахунку показника споживання N, у таблицях відповідних технічних паспортів можна вибрати необхідний ємнісний водонагрівач за показником температури магістралі подачі системи опалення (наприклад, 80°C) і температури запасу води в ємності (60°C). При цьому потрібно вибирати ємнісний водонагрівач, показник NL якого є не меншим за N.
Таблиця 5. Форма для розрахунку споживання тепла для приготування ГВП в житлових будівлях
Розрахунки розміру бойлеру Viessmann для інших груп споживачів (промислові підприємства, гуртожитки, спортивні зали, сауни, тощо), можна знайти у додатку Vi-Books в інструкції проектування систем ГВП.