Ako vybrať zásobníkový ohrievač vody z hľadiska objemu a výkonu?

Obsah

• Vlastnosti elektroinštalácie chaty
• Ostatné parametre
• Čo si myslíme
• Spotreba
• Aký ohrievač vody si vybrať?
• Prierez
• Tlak
• Pripojenie nepriameho vykurovacieho kotla s recirkuláciou

Témou tohto článku je výpočet vodovodných sietí v súkromnom dome. Keďže typická schéma zásobovania vodou pre malé chaty nie je príliš zložitá, nemusíme ísť do džungle zložitých vzorcov; čitateľ si však bude musieť osvojiť určité množstvo teórie.
Fragment vodovodného systému súkromného domu. Ako každý iný inžiniersky systém, aj tento potrebuje predbežné výpočty.

Vlastnosti elektroinštalácie chaty

Čo je v skutočnosti vodovodný systém v súkromnom dome jednoduchší ako v bytovom dome (samozrejme okrem celkového počtu inštalatérskych zariadení)?

Existujú dva zásadné rozdiely:

• Pri horúcej vode spravidla nie je potrebné zabezpečiť stálu cirkuláciu cez stúpačky a vyhrievané vešiaky na uteráky.
• V prítomnosti cirkulačných vložiek sa výpočet siete zásobovania teplou vodou výrazne skomplikuje: potrubia musia cez seba prechádzať nielen vodou rozobratou obyvateľmi, ale aj nepretržite cirkulujúcimi masami vody.

V našom prípade je vzdialenosť medzi vodovodnými armatúrami ku kotlu, stĺpu alebo napojeniu na vedenie dostatočne malá na to, aby ignorovala rýchlosť dodávky teplej vody do kohútika.

Dôležité: Pre tých, ktorí sa nestretli so schémami cirkulácie TÚV – v moderných bytových domoch sú stúpačky teplej vody spojené v pároch. V dôsledku tlakového rozdielu v spojoch vytvorených prídržnou podložkou voda nepretržite cirkuluje cez stúpačky. Tým je zabezpečená rýchla dodávka teplej vody do batérií a celoročné vyhrievanie vyhrievaných vešiakov na uteráky v kúpeľniach.

• Systém zásobovania vodou v súkromnom dome je rozdelený podľa slepej schémy, čo znamená konštantné zaťaženie určitých častí elektroinštalácie. Na porovnanie, výpočet kruhovej siete prívodu vody (umožňujúci napájanie každej časti vodovodného systému z dvoch alebo viacerých zdrojov) sa musí vykonať samostatne pre každú z možných schém pripojenia.

Ostatné parametre

Vyššie uvedené kritériá pre výber kotla sú hlavné, existujú však aj ďalšie charakteristiky, ktoré môžu ovplyvniť výber konkrétneho modelu, ako je spracovanie a materiál, ako aj náklady na zariadenie. Najodolnejšie nádrže sa považujú za vyrobené z nehrdzavejúcej ocele. Dôležitou výhodou je prítomnosť odnímateľného výmenníka tepla, aby ste si ho mohli odstrániť sami. Mali by ste sa vyhnúť nákupu zariadení používajúcich penovú gumu ako izoláciu, pretože tento materiál je veľmi krátkodobý. Okrem toho cena kotla priamo závisí od výrobcu a krajiny, kde bolo zariadenie zmontované.

Systém teplej vody robí váš domov pohodlným a útulným. To sa dá ľahko dosiahnuť kvalitným ohrievačom vody. Výber modelov je momentálne veľký a po prepočítaní potrebných parametrov si každý vyberie výbavu s dobrým pomerom ceny a kvality.

Čo si myslíme

Musíme:

1. Odhadnite spotrebu vody pri špičkovej spotrebe.
2. Vypočítajte prierez vodovodného potrubia, ktorý môže zabezpečiť tento prietok pri prijateľnom prietoku.

Poznámka: maximálny prietok vody, pri ktorom nevytvára hydraulický hluk, je asi 1,5 m/s.

Spotreba

Dá sa to zhruba odhadnúť podľa sadzieb spotreby pre jednotlivé vodovodné armatúry. Údaje, ak je to potrebné, možno ľahko nájsť v jednej z príloh k SNiP 2.04.01-85; pre pohodlie čitateľa uvádzame úryvok z neho.

Typ zariadenia	Spotreba studenej vody, l / s	Celková spotreba teplej a studenej vody, l/s
Polievací kohútik	0,3	0,3
Záchodová misa s kohútikom	1,4	1,4
WC s nádržkou	0,10	0,10
Sprchovací kút	0,08	0,12
Kúpeľ	0,17	0,25
Umývanie	0,08	0,12
Umývadlo	0,08	0,12

V bytových domoch sa pri výpočte spotreby používa koeficient pravdepodobnosti súčasného používania zariadení. Stačí nám jednoducho zhrnúť spotrebu vody cez súčasne použiteľné zariadenia. Povedzme, že umývadlo, sprchovací kút a záchodová misa poskytnú celkový prietok 0,12 + 0,12 + 0,10 = 0,34 l / s.

Aký ohrievač vody si vybrať?

V závislosti od úlohy, ktorá vám bola pridelená, je možné vykonať výpočet kotla, ktorý je pre vás vhodný, dvoma spôsobmi. V prvom prípade sa berie do úvahy uložený objem vody a vypočíta sa kapacita výmenníka tepla a napájania. V druhom je objem ohrievača vody vypočítaný na akumuláciu tepla generovaného za určitý čas zdrojom určitého výkonu.

Treba si uvedomiť, že bez ohľadu na to, akú techniku ​​použijete, akumulačná kapacita vody je vždy charakterizovaná jej tepelnou kapacitou. Táto hodnota je konštantná a rovná sa 4,187 kJ.kg / °C. To znamená, že napríklad na zohriatie 1 kg vody o 1 °C je potrebné dodať množstvo tepla rovnajúce sa 4,187 kJ. A to si vyžaduje 1 163 kWh.

Ak máte napríklad ohrievač vody s objemom 1000 litrov a vodu potrebujete zohriať na 50 °C, potom sa potreba tepelnej energie vypočíta takto: 1000 × 50 = 58 kWh.

Výkon výmenníka závisí od teplotného rozdielu medzi ohrievanou a ohrievanou vodou, ako aj od súčiniteľa prestupu tepla. Pre každý konkrétny výmenník tepla bude súčiniteľ prestupu tepla individuálny. Preto nemôže existovať univerzálny vzorec na výpočet ohrievača vody. A najjednoduchším spôsobom výberu výmenníka tepla sú schémy, ktoré výrobcovia uvádzajú v technických špecifikáciách pre svoje ohrievače vody.

Po zapamätaní si tejto jednoduchej pravdy môžete pristúpiť k zváženiu individuálnych charakteristík.

Štandardné zariadenie elektrického kotla

V našej krajine sa všeobecne uznáva, že ohrievač vody a kotol sú rôzne zariadenia. Ale v skutočnosti je celý rozdiel v tom, že kotol má zásobník na vykurovanie a akumuláciu teplej vody. Preto sa v odbornej literatúre nazývajú “akumulačné ohrievače vody”. Kotly sa tiež líšia zdrojom tepla. V súčasnosti existujú priame a nepriame vykurovacie systémy. Ak samotné zariadenie generuje teplo pomocou termoelektrického ohrievača alebo plynového horáka, potom ide o priamy vykurovací systém. K nepriamemu ohrevu dochádza v dôsledku vykurovacieho činidla dodávaného z vykurovacieho kotla na určitú teplotu. Najčastejšie sa používajú zásobníkové ohrievače vody, ich schému môžete vidieť na obrázku 1.

Pred rozhodnutím o kúpe konkrétneho ohrievača vody je potrebné vypočítať všetky parametre a zohľadniť vlastnosti vášho domova a podmienky budúceho použitia. Nezabudnite vyhodnotiť nasledujúce parametre:

• stav elektrického vedenia;
• možné zaťaženie elektrického vedenia;
• dostupnosť možnosti pripojenia k plynovej komunikácii;
• prevádzkyschopnosť všetkých zariadení slúžiacich domu (vrátane vodných čerpadiel, ak existujú).

Okrem toho je potrebné vziať do úvahy počet ľudí, ktorí budú ohrievač vody využívať a zhruba si naplánovať, koľko teplej vody denne spotrebujú. Potom môžete začať s výberom konkrétneho modelu.

Aby ste si vybrali ohrievač vody, ktorý je pre vás ten pravý, mali by ste sa najprv rozhodnúť pre jeho hlavné charakteristiky, a to:

• najvhodnejší zdroj energie;
• požadovaný objem ohriatej vody;
• spotreba chladiacej kvapaliny;
• čas ohrevu.

Podľa týchto parametrov sa vypočíta ohrievač vody.

Zdroj energie na ohrev vody

Plyn a elektrina sa používajú ako hlavné zdroje energie pre ohrievače vody. Existujú aj exotickejšie zdroje ako solárne panely, tie však u nás nie sú veľmi bežné. Preto, aby bolo možné vykonať presný výpočet, je potrebné porovnať výhody a nevýhody plynu a elektriny.

1. Elektrické ohrievače vody sú dostupné v výkonoch od 1 do 6 kW. Výkon plynového kotla začína od 4 kW.
2. Zásobníkové plynové ohrievače vody majú spravidla väčší zásobník teplej vody (do 150 litrov), elektrické málokedy presiahnu 100 litrov.
3. Náklady na plyn v Rusku sú oveľa lacnejšie ako elektrina.

Zdá sa, že výber je jasný a nie je potrebné robiť zložité výpočty. Získanie 100 – 150 litrov teplej vody pomocou plynového ohrievača vody zaberie približne polovicu času ako pri použití systému napájaného elektrickou energiou. Elektrické zariadenia však nevyžadujú dodatočné vybavenie elektrického vedenia – stačí im jednoduchá zásuvka. Na inštaláciu takéhoto kotla nie je potrebné pozývať špecialistov. Zatiaľ čo plynový ohrievač vody musí byť pripojený k plynovodu, ktorý nie je k dispozícii v každej letnej chate. Okrem toho je pre bezpečnú inštaláciu plynového ohrievača vody potrebný komín.

Nie je možné porovnávať ceny kotlov s rôznymi zdrojmi energie. Náklady na elektrické systémy závisia predovšetkým od výkonu vykurovacieho telesa a objemu nádrže. Cena za plynové ohrievače vody sa tvorí v závislosti od typu spaľovacej komory. Sú vnútorné a vonkajšie. Inštalácia zariadenia s vnútornou komorou vyžaduje minimálne úsilie a čas. Takéto zariadenia však stoja asi dvakrát toľko ako kotly s vonkajšou komorou.

Treba vziať do úvahy ešte jednu podmienku. Plynové kotly sú schopné výrazne ohrievať vzduch. V podmienkach letných chát a malých miestností sa takáto funkcia môže stať skutočným problémom, ak umiestnite ohrievač vody napríklad do kuchyne.

Preto nie je možné poskytnúť jednoznačné odporúčania pre výber kotla s konkrétnym zdrojom energie.

Prierez

Výpočet prierezu vodovodného potrubia je možné vykonať dvoma spôsobmi:

1. Výber podľa tabuľky hodnôt.
2. Vypočítané podľa maximálneho povoleného prietoku.

Výber podľa tabuľky

V skutočnosti tabuľka nevyžaduje žiadne komentáre.

Menovitý otvor potrubia, mm	Spotreba, l/s
10	0,12
15	0,36
20	0,72
25	1,44
32	2,4
40	3,6
50	6

Napríklad pre prietok 0,34 l / s postačuje potrubie DU15.

Poznámka: DN (menovitý otvor) sa približne rovná vnútornému priemeru vodovodného a plynového potrubia. Pri polymérových rúrach označených vonkajším priemerom sa vnútorný od neho líši asi o krok: povedzme 40 mm polypropylénová rúra má vnútorný priemer asi 32 mm.

Výpočet prietoku

Výpočet priemeru vodovodného systému podľa prietoku vody cez neho možno vykonať pomocou dvoch jednoduchých vzorcov:

1. Vzorce na výpočet plochy úseku pozdĺž jeho polomeru.
2. Vzorce na výpočet prietoku cez známy úsek pri známom prietoku.

Prvý vzorec je S = π r ^ 2. V ňom:

• S je požadovaná plocha prierezu.
• π je pi (približne 3,1415).
• r je polomer prierezu (polovica DN alebo vnútorný priemer potrubia).

Druhý vzorec vyzerá ako Q = VS, kde:

• Q – spotreba;
• V je prietok;
• S je plocha prierezu.

Pre pohodlie výpočtov sú všetky hodnoty prevedené na SI – metre, metre štvorcové, metre za sekundu a metre kubické za sekundu.

Vypočítajme si vlastnými rukami minimálnu DU potrubia pre nasledujúce vstupné údaje:

• Prietok cez ňu je rovnaký 0,34 litra za sekundu.
• Rýchlosť prúdenia použitá vo výpočtoch je maximálne prípustná 1,5 m/s.

Začnime.

1. Prietok v hodnotách SI sa bude rovnať 0,00034 m3 / s.
2. Plocha prierezu podľa druhého vzorca musí byť aspoň 0,00034 / 1,5 = 0,00027 m2.
3. Druhá mocnina polomeru podľa prvého vzorca je 0,00027 / 3,1415 = 0,000086.
4. Vezmite druhú odmocninu tohto čísla. Polomer je 0,0092 metra.
5. Ak chcete získať DN alebo vnútorný priemer, vynásobte polomer dvoma. Výsledkom je 0,0184 metra alebo 18 milimetrov. Ako môžete ľahko vidieť, je blízko k tomu, ktorý sa získa prvou metódou, aj keď sa s ňou presne nezhoduje.

Spotreba energie

Po rozhodnutí o potrebe nákupu a výpočtu objemu nepriameho vykurovacieho kotla musíte vypočítať, koľko teplej vody je potrebné pre normálnu existenciu. Predstavte si 4-člennú rodinu a vykonajte priemernú dennú analýzu za týždeň a špičkovú (ráno v pracovný deň) štúdiu spotreby teplej vody.

1. Týždenná analýza

• Na umytie riadu budete potrebovať asi 5 litrov teplej vody za minútu. Zohľadňuje sa čas oplachovania, ktorý je asi 5 minút. Umývam taniere dvakrát denne, denne spotrebujeme 50 litrov teplej vody na kuchynské náčinie. Vynásobíme 7 dňami spolu 350 litrov za týždeň.
• Každý človek sa kúpe 2-3 krát týždenne, pričom minie asi 170 litrov. 4 * 2,5 = 10 * 170 = 1700 litrov za 7 dní.
• Sprchujte sa ešte 4-5 krát po dobu 10 minút pri prietoku cca 12 l / min. 4,5 * 10 * 12 = 540 na člena rodiny, respektíve za všetkých 2 160 litrov za týždeň.
• Drobná hygiena (umývanie rúk, topánok, upratovanie domu) – cca 10 litrov na osobu a deň predstavuje 280 litrov za študijné obdobie.

Spolu – 350 + 1700 + 2160 + 280 = 4490 litrov za týždeň. Pridajme hostí, ktorí prišli, a pre prípad, že by sme dostali približné číslo okolo 5000 litrov za týždeň. Ale kotol sa počíta v hodinách, musíte preložiť do jeho jednotiek. 5000/7/24 = 30 litrov teplej vody za hodinu je priemerná spotreba 4-člennej rodiny.

Na základe našich údajov pre pomer teploty a výkonu získame požadovanú priemernú spotrebu energie – 30 * 0,0375 = 1,125 kW / h.

Tlak

Začnime niekoľkými všeobecnými poznámkami:

• Typický tlak v prívodnom potrubí studenej vody je od 2 do 4 atmosfér (kgf / cm2) … Závisí od vzdialenosti k najbližšej čerpacej stanici alebo vodárenskej veži, od terénu, stavu hlavného potrubia, typu ventilov na hlavný prívod vody a množstvo ďalších faktorov.
• Absolútny minimálny tlak, ktorý umožňuje fungovanie všetkých moderných vodovodných armatúr a domácich spotrebičov využívajúcich vodu, je 3 metre … Inštrukcia napríklad pre prietokové ohrievače vody Atmor priamo hovorí, že spodná hranica odozvy tlakového snímača, ktorý zahŕňa vykurovanie, je 0,3 kgf / cm2.

Referencia: pri atmosférickom tlaku zodpovedá 10 metrov výšky pretlaku 1 kgf / cm2.

V praxi je na koncovom zariadení lepšie mať minimálnu výšku päť metrov. Malá rezerva kompenzuje nezapočítané straty v pripojeniach, uzatváracích ventiloch a samotnom zariadení.

Musíme vypočítať pokles hlavy v potrubí známej dĺžky a priemeru. Ak je rozdiel tlaku zodpovedajúci tlaku v hlavnom potrubí a poklesu tlaku vo vodovodnom systéme väčší ako 5 metrov, náš vodovodný systém bude fungovať bezchybne. Ak je menší, musíte buď zväčšiť priemer potrubie, alebo ho otvorte pumpovaním (ktorého cena mimochodom jednoznačne prevýši zvýšenie nákladov na potrubia z dôvodu zväčšenia ich priemeru o jeden krok).

Ako sa teda vykonáva výpočet tlaku vo vodovodnej sieti?

Tu platí vzorec H = iL (1 + K), v ktorom:

• H je požadovaná hodnota poklesu tlaku.
• i je takzvaný hydraulický sklon potrubia.
• L je dĺžka potrubia.
• K je koeficient, ktorý je určený funkčnosťou vodovodného systému.

Najjednoduchším spôsobom je určiť K.

Rovná sa:

• 0,3 pre domácnosť a pitné účely.
• 0,2 pre priemyselné alebo protipožiarne.
• 0,15 na oheň a výrobu.
• 0,10 pre hasiča.

Pri meraní dĺžky potrubia alebo jeho úseku nie sú žiadne zvláštne ťažkosti; ale koncept hydraulického predpätia si vyžaduje samostatnú diskusiu.

Jeho hodnota je ovplyvnená nasledujúcimi faktormi:

1. Drsnosť stien rúr, ktorá zase závisí od ich materiálu a veku. Plasty majú hladší povrch ako oceľ alebo liatina; oceľové rúry navyše časom zarastajú nánosmi vodného kameňa a hrdzavejú.
2. Priemer potrubia. Funguje tu inverzný vzťah: čím je menší, tým väčší odpor má potrubie voči pohybu vody v ňom.
3. Prietok. S jeho nárastom sa zvyšuje aj odpor.

Pred časom bolo potrebné dodatočne zohľadniť hydraulické straty na ventiloch; avšak moderné guľové ventily s plným priemerom vytvárajú zhruba rovnaký odpor ako potrubie, a preto ich možno bezpečne ignorovať.

Je veľmi problematické vypočítať hydraulický sklon sami, ale našťastie to nie je potrebné: všetky potrebné hodnoty nájdete v takzvaných Shevelevových tabuľkách.

Aby mal čitateľ predstavu o tom, čo je v stávke, uvádzame malý fragment jednej z tabuliek pre plastovú rúrku s priemerom 20 mm.

Spotreba, l/s	Rýchlosť toku, m/s	1000i
0,25	1,24	160,5
0,30	1,49	221,8
0,35	1,74	291,6
0,40	1,99	369,5

Čo je 1000i v stĺpci úplne vpravo v tabuľke? Toto je len hodnota hydraulického sklonu na 1000 lineárnych metrov. Aby sme získali hodnotu i pre náš vzorec, stačí ho vydeliť 1000.

Vypočítajme tlakovú stratu v potrubí s priemerom 20 mm s dĺžkou 25 metrov a prietokom jeden a pol metra za sekundu.

1. Hľadáme zodpovedajúce parametre v tabuľke. Podľa jej údajov je 1000i pre opísané podmienky 221,8; i = 221,8 / 1 000 = 0,2218.

Shevelevove tabuľky boli od prvého vydania mnohokrát pretlačené.

1. Nahraďte všetky hodnoty do vzorca. H = 0,2218 * 25 * (1 + 0,3) = 7,2085 metrov. Pri tlaku na vstupe vodovodného systému 2,5 atmosféry na výstupe to bude 2,5 – (7,2 / 10) = 1,78 kgf / cm2, čo je viac ako uspokojivé.

Pripojenie nepriameho vykurovacieho kotla s recirkuláciou

Potrubie pre rôzne typy nepriamych vykurovacích kotlov s recirkuláciou je vyrobené v súlade s výkresom. Pri výbere komponentov je dôležité vziať do úvahy vlastnosti domáceho vykurovacieho systému.

Na zapojenie vodného okruhu do kotla je možné použiť nasledujúce 3 inštalačné systémy:

1. Inštalácia trojcestných ventilov.
2. Inštalácia dvojitého obehového čerpadla.
3. Regulácia pomocou hydraulických šípok.

Použitie systémov recirkulácie kvapaliny výrazne zvyšuje výkon vykurovacích systémov a zvyšuje účinnosť pri ohreve kvapaliny a miestností z kotlov.

Pri inštalácii systémov nepriameho vinutia s trojcestnými ventilmi je potrebné mať na pamäti, že táto metóda je určená pre nádrže so zvýšeným výtlakom. Pri vývoji takéhoto systému sa počíta, ako sa bude vykonávať inštalácia dvojkruhového typu vykurovania.

Sledovanie informácií o teplote vody je veľmi dôležité. V situácii, keď má voda v nádržiach kotlov nastavenú teplotu vykurovania oveľa vyššiu ako vo vykurovacích okruhoch samotných vykurovacích systémov, môže to viesť k nesprávnej činnosti všetkých zariadení.

Tým sa zabráni prepnutiu na vykurovanie vykurovacích okruhov. Existujú aj možnosti inštalácie kotlov na nepriame vykurovanie pomocou dvoch okruhov. Výber požadovanej možnosti bude závisieť aj od vody vo vodovodnom systéme. V situácii, keď má kvapalina v hlavnom kanáli vysoký stupeň tuhosti, je lepšie použiť inštaláciu systémov s trojcestnými ventilmi, pretože dvojokruhové systémy sa môžu rýchlo rozpadnúť v dôsledku zablokovania.