Розрахунки ГВС, БКН. Знаходимо обсяг, потужність ГВС, потужність БКН (змійки), час прогріву і т.п.
У цій статті розглянемо практичні завдання для знаходження обсягів накопичення гарячої води, потужності нагріву ГВП. Потужності нагрівального обладнання. Час готовності гарячої води для різного устаткування тощо.
Які схеми використовувати для отримання ГВС? Відповідь тут: Схеми отримання ГВС у котла.
Розглянемо приклади завдань:
1. Розрахунок потужності проточного водонагрівача
2. Розрахунок вихідний температури у проточного водонагрівача
3. Розрахунок час нагрівання електричного водонагрівача (бойлера)
4. Розрахунок часу нагріву бойлера непрямого нагріву
5. Скільки необхідно накопичити гарячої води для того, щоб помитися 30 хвилин в душі?
6. Розрахунок обсягу бака на ГВС
7. Розрахунок додаткової потужності на ГВС. Потужність котла = Опалення + ГВП
Завдання 1. Знайти потужність проточного водонагрівача
Проточний водонагрівач - це водонагрівач обсяг води, в якому може бути настільки малий, що його існування марно для накопичення води. Тому вважається, що проточний водонагрівач не призначений акумулювати гарячу воду. І ми це не враховуємо в розрахунках.
Дано: Витрата води дорівнює 0,2 л / сек. Температура холодної води 15 градусів Цельсія.
Знайти: Потужність проточного водонагрівача, за умови, що він нагріє воду до 45 градусів.
Відповідь: Потужність проточного водонагрівача складе 25120 Вт = 25 кВт.
Практично не доцільно споживати велику кількість електроенергії. Тому необхідно акумулювати (накопичувати гарячу воду) і зменшувати навантаження на електропроводи.
Проточні водонагрівачі мають не стабільний прогрів гарячої води. Температура гарячої води буде залежати від витрати води через проточний водонагрівач. Датчики перемикання потужності або температури не дозволяють добре стабілізувати температуру.
Якщо хочете знайти вихідну температуру існуючого проточного водонагрівача при певній витраті.
Завдання 2. Час нагріву електричного водонагрівача (бойлера)
Маємо електричний водонагрівач об'ємом 200 літрів. Потужність електричних тенів 3 кВт. Необхідно знайти час нагрівання води з 10 градусів до 90 градусів Цельсія.
Wт = 3кВт = 3000 Вт.
Знайти: Час, за яке обсяг води в баку водонагрівача нагріється з 10 до 90 градусів.
Потужність тенів не змінюється від температури води в баку. (Як змінюється потужність в теплообмінниках, розглянемо в іншому завданні.)
Необхідно знайти потужність тенів, як для проточного водонагрівача. І цієї потужності буде досить нагріти воду за 1 годину часу.
Якщо відомо, що з потужністю тенів в 18,6 кВт бак нагріє воду за 1 годину часу, тоді не складно порахувати час з потужністю тенів на 3 кВт.
Відповідь: Час нагріву води з 10 до 90 градусів з ємністю 200 літрів складе 6 годин 12 хвилин.
Далі розрахуємо час нагрівання бойлера непрямого нагріву.
Завдання 3. Час нагріву бойлера непрямого нагріву
Розглянемо для прикладу бойлер непрямого нагріву: Buderus Logalux SU200
Номінальна потужність: 31.5 кВт. Тут не зрозуміло, з яких міркувань це знайдено. Але подивіться таблицю нижче.
Обсяг 200 літрів
Змійка зроблена з сталевої труби DN25. Внутрішній діаметр 25 мм. Зовнішній 32 мм.
Гідравлічні втрати в трубі-змійці вказують 190 мбар при витраті 2 м3 / год. Що відповідає 4.6 Kvs.
Звичайно, це опір велике для води і нової труби. Швидше за все були закладені ризики на заростання трубопроводу, на теплоносій з великою в'язкістю і опір на з'єднаннях. Краще вказати свідомо великі втрати, щоб хтось не прорахувався в розрахунках.
Площа теплообміну 0,9 м2.
Поміщається в трубу-змійку 6 літрів води.
Довжина цієї труби-змійки приблизно 12 метрів.
Час прогріву пишуть 25 хвилин. Тут не зрозуміло, як це порахували. Дивимося таблицю.
Таблиця потужності змійки БКН
Розглянемо таблицю визначення потужності змійки
Розглянемо SU200 потужність тепловіддачі змійки 32,8 кВт
Затікає в змійку теплоносій з температурою 80 градусів з витратою 2 м3 / год.
При цьому в контурі ГВС витрата 805 л / год. Затікає 10 градусів виходить 45 градусів
Розглянемо SU200 потужність тепловіддачі змійки 27,5 кВт
Затікає в змійку теплоносій з температурою 80 градусів з витратою 2 м3 / год.
При цьому в контурі ГВС витрата 475 л / год. Затікає 10 градусів виходить 60 градусів
На жаль, я Вам не надам розрахунок часу нагріву бойлера непрямого нагріву. Тому що це не одна формула. Тут переплетення безліч значень: Починаючи від формул коефіцієнта теплопередачі, поправочні коефіцієнти для різних теплообмінників (так як конвекція води теж вносить свої відхилення), і закінчується це итерацией розрахунків за зміненими температур з плином часу. Тут, швидше за все в майбутньому я зроблю калькулятор розрахунку.
Вам доведеться задовольнятися тим, що нам говорить виробник БКН (Бойлера непрямого нагріву.)
А говорить нам виробник наступне:
Що вода буде готова через 25 хвилин. За умови, що затікати в змійку буде 80 градусів з витратою 2 м3 / год. Потужність котла, що дає нагрітий теплоносій не повинна бути нижче 31,5 кВт. Готова до прийому вода вважається 45-60 градусів. 45 градусів помитися в душі. 60 це дуже гаряча вода, наприклад для миття посуду.
Завдання 4. Скільки необхідно накопичити гарячої води для того, щоб помитися 30 хвилин в душі?
Розрахуємо для прикладу з електричним водонагрівачем. Так як електричний тен має постійну віддачу теплової енергії. Потужність тенів 3 кВт.
Холодна вода 10 градусів
Мінімальна температура з крана 45 градусів
Максимальна температура нагріву води в баку 80 градусів
Комфортний витрата витікання води з крана 0,25 л / сек.
Спочатку знайдемо потужність, яка забезпечить даний витрата води
Відповідь: 0,45 м3 = 450 літрів води знадобиться для того, щоб помитися накопиченої гарячою водою. За умови, що тени не нагрівається воду в момент споживання гарячої води.
Багатьом може здатися, що немає обліку входу холодної води в бак. Як розрахувати втрату теплової енергії, коли в воду 80 градусів потрапляє температура води 10 градусів. Явно буде йти втрата теплової енергії.
Це доводиться в такий спосіб:
Енергія, витрачена на нагрівання бака з 10 до 80:
Тобто в баку об'ємом 450 літрів з температурою 80 градусів вже міститься 36 кВт теплової енергії.
З цього бака ми забираємо енергію: 450 літрів води з температурою 45 градусів (через кран). Теплова енергія води об'ємом 450 літрів з температурою 45 градусів = 18 кВт.
Ця доводиться законом збереження енергії. Спочатку в баку було 36 кВт енергії, забрали 18 кВт залишилося 18 кВт. Ці 18 кВт енергії містять воду з температурою 45 градусів. Тобто 70 градусів поділили навпіл отримали 35 градусів. 35 градусів + 10 градусів холодної води отримуємо температуру 45 градусів.
Тут головне зрозуміти, що таке закон збереження енергії. Ця енергія з бака не може втекти не зрозуміло куди! Ми знаємо, що через кран вийшло 18 кВт, а в баку спочатку був 36 кВт. Забравши у бака 18 кВт ми знизимо температуру в баці до 45 градусів (до середньої температури (80 + 10) / 2 = 45).
Давайте тепер спробуємо знайти об'єм бака при нагріванні бойлера до 90 градусів.
Використана енергія споживання гарячої води на виході з крана 18317 Вт
Відповідь: Обсяг бака 350 літрів. Підвищення всього на 10 градусів зменшило обсяг бака на 100 літрів.
Багатьом може здатися це не реально. Це можна пояснити наступним чином: 100/450 = 0,22 це не так вже й багато. Різниця збереженої температури (80-45)