Zapotrzebowanie mocy cieplnej do przygotowania c.w.u. w budynkach mieszkalnych wyznacza się zgodnie z normami polskimi w oparciu o zapotrzebowanie ciepłej wody dla jednej osoby przyjmowane w wysokości 110-130 dm3/m*d (na mieszkańca i dobę). Uzyskane w oparciu o te wskaźniki oraz współczynniki nierównomierności godzinowej poboru wody maksymalne zapotrzebowanie na moc cieplną Qcwu max Jest wielkością zawyżoną. W Niemczech zużycie cieplej wody dla celów mieszkalnych kształtuje się, w zależności od standardu mieszkania, na poziomie 10-80 dm3/mk i dobę. Poniżej przedstawiono najpopularniejsze metody obliczeń zapotrzebowania ciepła Qcwu według: normy DIN 4708, normy PN-92/B-01706 oraz metody SANDERA.
Metoda normatywna według DIN 4708
Charakterystyka “mieszkania przeciętnego” jest następująca:
- ilość pomieszczeń mieszkalnych (nie wliczając kuchni, przedpokoju, korytarza, łazienki i komórki) r = 4;
- ilość zamieszkałych osób p = 3,5;
- pobór ciepła na jedną kąpiel Q = 5820Wh;
- współczynnik zapotrzebowania N = l.
Wyposażenie “przeciętnego mieszkania” w urządzenia sanitarne stanowią:
- 1 wanna kąpielowa 1600 lub 1 kabina natryskowa z lub bez baterii mieszającej i prysznica,
- 1 umywalka
- 1 zlewozmywak.
Do obliczeń zapotrzebowania na cele przygotowania c.w.u. Qcwu uwzględnia się tylko wannę, jako przybór o największym jednostkowym zapotrzebowaniu na ciepło. Przystępując do obliczeń Qcwu należy ustalić:
- ilość urządzeń sanitarnych we wszystkich pomieszczeniach,
- ilość pomieszczeń mieszkalnych,
- ilość osób w każdym mieszkaniu.
Jeżeli nie jest znana dokładnie liczba mieszkańców można na podstawie liczby pomieszczeń mieszkalnych “r” określić przybliżoną ilość osób “p”. W dalszej kolejności ustala się liczbę punktów poboru wody “v”. Każdemu punktowi poboru wody przypisane jest określone zapotrzebowanie ciepła “Wυ” [Wh]. W tablicy podano dane ilości poboru wody i zapotrzebowania ciepła “Wυ” dla różnych punktów poboru wody:
Zapotrzebowanie na ciepłą wodę dla budynku opisuje liczba znamionowa zapotrzebowania N, która zależy od liczby mieszkań jednostkowych. Podgrzewacze wody dobrane innymi metodami muszą tej liczbie odpowiadać.
gdzie:
N- współczynnik zapotrzebowania
n – liczba mieszkań
p – liczba mieszkańców
υ – liczba punktów poboru
Wυ – zapotrzebowanie ciepła punktów poboru [Wh]
3,5 – liczba osób w mieszkaniu przeciętnym
5820 – zapotrzebowanie ciepła mieszkania przeciętnego w [Wh]
Dla budynku o mieszkaniach ze standardową liczba osób i standardowym wyposażeniu współczynnik N jest równy ilości mieszkań.
N=∑n
Zapotrzebowanie na c.w.u. ulega w ciągu dnia znacznym wahaniom. Przebieg zapotrzebowania na ciepło można ująć w zależności od liczby znamionowej N (rysunek poniżej). Krzywe na rysunku obrazują przebieg zapotrzebowania na ciepło w zależności od czasu.
Dobór podgrzewacza wody tą metoda sprowadza sie do sprawdzenia zależności:
NL ≥ N
gdzie:
NL – współczynnik wydajności podgrzewacza podawany przez producenta urządzenia
Obliczenia na podstawie normy PN-92/B-01706
Centralne przygotowanie ciepłej wody oblicza sie według wzorów:
gdzie:
Qdśr – średnie dobowe zapotrzebowanie na ciepłą wodę
U – ilość mieszkańców
Qc – jednostkowe zużycie ciepłej wody przez mieszkańca na dobę (110-130 dm3/dobę)
τ -czas korzystania ciepłej wody w godzinach na dobę (przyjmuje sie 18 h)
Nh- współczynnik nierównomierności godzinowej rozbioru wody przyjmowany ze wzoru:
Zapotrzebowanie na ciepło z tytułu podgrzania ciepłej wody oblicza się następnie ze wzoru:
Obliczenia na podstawie współczynnika jednoczesności φ (metoda Sandera)
Obliczając godzinowe zapotrzebowanie na c.w.u. należy znać liczbę punktów czerpalnych ciepłej wody jednocześnie wykorzystywanych lub znać współczynnik jednoczesności działania φ. Współczynnik ten uzyskuje się doświadczalnie. Maksymalne zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową jest wyznaczane dla budynków mieszkalnych w oparciu o liczbę wanien lub natrysków. Przy założeniu, że podczas normalnej kąpieli w wannie zużywa się 200 dm3 wody o temperaturze 40°C wciągu 12 min (system przepływowy), chwilowa wartość maksymalna zapotrzebowania ciepła dla jednego mieszkania wynosi:
Całkowite roczne zużycie ciepła do przygotowania c.w.u. jest nieznaczne i stanowi ok. 15 – 20% zużycia ciepła do ogrzewania.
Maksymalne zapotrzebowanie na ciepło dla temperatury ciepłej wody 40°C, c = 4,19 kJ/(kgK) = 1,16*10-3 kWh/(kgK); (1kWh = 3600 kJ) oraz ρ = 1 kg/dm3:
gdzie:
φ – współczynnik jednoczesności (lub wykorzystania); n – liczba wanien.
Dla mieszkań z natryskami przy zużyciu 50 dm3 ciepłej wody na natrysk i dwóch natryskach na godzinę:
Przykład 1: Dla 28 mieszkań z łazienką, maksymalne zapotrzebowanie na ciepło:
Q=7 x φ x n = 7 x 0,37 x 28 = 72 kW
Przykład 2: Moc kotła dla zasobnika 4800 l przy wymaganym czasie jego nagrzewania 3 h oraz Δt = 35K:
Q= m x cp x Δt = (4800 x 4,19 x 35)/3 x 3600 = 65 kW
źródło:
1) www.instsani.pl