Расчетный коэффициент неравномерности нагрузки горячего водоснабжения жилого здания или группы жилых зданий. Коэффициент часовой неравномерности потребления гвс
Нормой хозяйственно-питьевого водопотребления в населенных местах называют количество воды в литрах, потребляемой в сутки одним жителем на хозяйственно-питьевые нужды. Норма водопотребления зависит от степени благоустройства зданий и климатических условий.
Таблица 1
Нормы водопотребления
Меньшие значения относятся к районам с холодным климатом, а большие – к районам с теплым климатом.
В течение года и в течение суток вода для хозяйственно-питьевых целей расходуется неравномерно (летом расходуется больше, чем зимой; в дневные часы – больше, чем в ночные).
Коэффициент суточной неравномерности водопотребления Kсут следует принимать равным
Kсут max = 1,1 – 1,3
Kсут min = 0,7 – 0,9
Большие значения Kсут max принимают для городов с большим населением, меньшие – для городов с малым населением. Для Kсут min – наоборот.
Qсут max = 1,3*45000 = 58500 м3/сут;
Qсут min = 0,7*45000 = 31500 м3/сут.
Расчетные часовые расходы воды, м3/ч,
qч max = Kч max * Qсут max/24
qч min = Kч min * Qсут min/24
Коэффициент часовой неравномерности водопотребления определяют из выражений
Kч max = amax * bmax
Kч min = amin * bmin
Где a - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий: amax = 1,2-1,4; amin = 0,4-0,6 (меньшие значения для amax и большие для amin принимают для более высокой степени благоустройства зданий); b - коэффициент, учитывающий число жителей в
6. Какие трубы применяются для водоснабжения, их достоинства и недостатки. Соединения труб, фасонные части систем с.х. водоснабжения. В настоящее время наиболее часто применяются трубы следующих видов:
1) стальные ВГП трубы (так называемые "черные");
2) полипропиленовые;
3) металлопластиковые;
4) медные;
5) из "нержавейки".
"Черные" трубы сейчас активно вытесняются современными материалами. Эти трубы имеют очевидный "плюс" - дешевизну, но низкий срок службы, запрет на использование их в скрытой подводке, необходимость применения пожароопасного сварочного оборудования в процессе монтажа, трудоемкость монтажа и т.д. являются серьезным «минусом» в применении данного материала. Ввиду этого основная сфера применения этих труб - объекты, строящиеся с целью максимальной минимизации затрат. При заказе системы отопления "для себя" применение этих труб, как правило, не является оптимальным.
Полипропиленовые трубы различных видов достаточно долговечны, удобны в монтаже, имеют аккуратный внешний вид. Их цена выше, чем у "черных" труб, но несколько ниже, чем у металлопластиковых труб. Для применения в системах отопления большинство типов этих труб подходят неидеально. Недостатком является их высокое линейное расширение при нагревании (удлинение трубы), которое может сказаться на многом, а также большая толщина стенки трубы, что приводит к увеличению наружного диаметра и, тем самым, ухудшает возможности по маскировке труб. Кроме того, при соединении этих труб методом сварки при низкой квалификации или недобросовестности монтажников возможно нарушение технологических рекомендаций, что, в свою очередь, приводит к нарушению герметичности стыка, качество которого оценить сразу «на глаз» не всегда возможно. Последствия этого могут дать о себе знать даже через несколько лет, когда срок гарантии уже истечет.
Металлопластиковые трубы фактически представляют собой дальнейшее развитие полипропиленовых труб с улучшением некоторых их характеристик. В частности линейное расширение металлопластиковых труб в большинстве случаев заметно меньше, чем у полипропиленовых труб. Кроме того, при соединении металлопластиковых труб при помощи пресс-фитингов нарушить технологию непросто, так как обжим выполняется автоматической машинкой. Естественно, что использовать необходимо лишь трубы известных производителей в комплекте с оригинальными фитингами. Срок службы металлопластиковых труб многими фирмами-производителями устанавливается на срок 50 лет. Разница в стоимости систем отопления на полипропиленовых и металлопластиковых трубах невелика.
Медные трубы в настоящее время по совокупности свойств, пожалуй, являются наиболее привлекательными для использования в системах отопления. Вопреки распространенному мнению о дороговизне системы отопления на медных трубах, данная система обходится примерно в одинаковую стоимость с системой отопления на металлопластиковых трубах. Это связано с тем, что стоимость метра медной трубы малого диаметра выше, чем металлопластиковой, но уже на средних диаметрах стоимость металлопластиковой и медной труб сравнивается, а при больших диаметрах медная труба оказывается даже дешевле металлопластиковой. Кроме того, стоимость фитингов (соединений, тройников, переходов и пр.) для пайки медных труб ниже аналогичных для металлопластиковых труб в среднем в 10 раз. Более того, значительно бОльший ассортимент фитингов для медных труб уменьшает общее количество необходимых фитингов. Для долговечной работы системы отопления лучше использовать трубы и фитинги известных фирм (например, немецкие SANCO), которые хорошо откалиброваны, состоят практически из чистой меди с минимумом примесей, ухудшающих характеристики трубы, а также покрыты внутри защитным слоем. Производители медных труб заявляют о 80-ти летнем сроке службы их труб. В некоторых городах Европы до сих пор успешно действуют системы отопления на медных трубах, смонтированных на рубеже 19 и 20 веков. Еще одним плюсом медных труб является то, что благодаря тонкой стенке, труба имеет меньший наружный диаметр, по сравнению с трубами из других материалов. Из-за применения пайки при соединении труб надежность этих соединений очень высокая. Нарушения герметичности проявляются при таких соединениях, как правило, сразу, а не по окончании гарантийного срока. При качественных трубах и профессиональном монтаже разрушающее воздействие электрохимических и окислительных процессов сводится практически к нулю. Выпуск гибких отожженных труб (в бухтах по 50м), а также жестких неотожженных труб (штанги по 5м), дает возможность компоновки и эстетического оформления монтируемой системы отопления.
Трубы из "нержавейки" являются самыми долговечными (срок службы свыше 100 лет) и прочными из всех современных труб. Они практически лишены серьезных недостатков. Современные технологии предусматривают соединение труб из "нержавейки" без использования сварки, что исключает нарушения структуры металла, приводящих к сокращению срока службы труб, а также улучшает пожаробезопасность работ. Единственным ограничением, из-за которого эти трубы не нашли широкого применения, является их цена. Она в несколько раз превышает стоимость аналогичных медных или металлопластиковых труб. Так, полная стоимость системы отопления дома общей площадью 300 кв.м при использовании труб из нержавейки может вырасти на 2000-2500$ по сравнению с медными трубами.
Соединения труб . Короткие трубы в единые разветвленные внутренние водопроводные сети соединяют сваркой, муфтами, резьбой, фланцами и раструбами.
Соединяют стальные трубы на резьбе, фланцами или сваркой. Для резьбовых соединений труб применяют соединительные части из ковкого чугуна по ГОСТ 8943-75 или стали - по ГОСТ 8965-75*. Чугунные соединительные части предназначаются для соединения водо-газопроводных труб (нарезанных цилиндрической резьбой, с применением уплотнителя при температуре проводимой среды не выше 175 °С) при давлении не более 1,6 МПа для труб диаметром условного прохода не более 40 мм и при давлении не более 1 МПа - для труб диаметром условного прохода свыше 50, мм.
Фасонные части из ковкого чугуна и стали изготавливают с трубной цилиндрической резьбой по ГОСТ 6357-81
Стальные соединительные части предназначаются для соединения водогазопроводных труб, изготавливаемых по ГОСТ 3262-75*. Размеры и масса стальных соединительных частей с цилиндрической резьбой приведены в табл. 2.28.
Зазор между нитками цилиндрической резьбы уплотняют льняной прядью, пропитанной свинцовым суриком или белилами, фторопластовой уплотнительной лентой (ФУМ ).
Для устройства поворотов из стальных труб d 40 мм применяют крутоизогнутые отводы с углом поворота 45, 60 и 90°, изготовленные из бесшовных стальных труб методом горячей штамповки или вытяжки. При прокладке водопроводных сетей применяются также стальные бесшовные приварные тройники и переходы
Чугунные трубы соединяют уплотнительным раструбом битумизи-рованной прядью с зачеканкой асбестоцементом или с применением резиновых уплотнительных колец. Для соединения чугунных напорных труб применяют фасонные части в виде тройников, крестов, колен, отводов, переходов, муфт и седелок, изготавливаемых по ГОСТ 5525- 61*. Фасонные части выполняют с раструбами и фланцами, что упрощает соединение их с трубами.
Соединяют асбестоцементные трубы муфтами с герметизацией резиновыми кольцами.
Асбестоцементные муфты типа САМ изготовляются по ГОСТ 539-80 четырех марок: САМ6 - для соединения труб ВТ6 на рабочее давление 0,6 МПа; САМ9 - для труб марки ВТ9 на рабочее давление, 0,9 МПа; САМ12 - для труб марки ВТ12 на рабочее давление 1,2 МПа иСАМ15 - для труб ВТ15 на рабочее давление 1,5 МПа. Размеры и масса асбестоцементных муфт типа САМ приведены в табл. 2.35.
Для асбестоцементных трубопроводов применяется также соединение труб при помощи фланцев и чугунных муфт. Детали соединительной муфты: чугунные фланцы и втулка имеют размеры в соответствии с ГОСТ 17584-72*. В качестве уплотняющих элементов в чугунных муфтах при соединении асбестоцементных труб применяются кольца трапециевидного типа ТЧМ или кольца круглого сечения типа К.ЧМ, изготавливаемые по ГОСТ 5228-76*.
Наиболее распространенным способом соединения труб из полиэтилена низкого и высокого давления является их сварка, осуществляемая нагревом до расплавления и соединением торцов труб - контактная сварка встык, а также с применением фасонных частей (муфт) или раструбной сваркой с формированием на одном из концов труб раструба. Широко применяется также склеивание труб. При стыковке полиэтиленовых труб с металлическими фасонными частями и арматурой применяются фланцевые соединения. Полиэтиленовые трубы могут соединяться между собой также накидными гайками.
Здравствуйте, друзья! Для характеристик неравномерности потребления горячей воды используется такой термин, как коэффициент часовой неравномерности Kч. Коэффициент часовой неравномерности определяется по формуле: Kч = Qmax гвс/Qср гвс = 24*Gmax час/Gср сут. Вообще надо сказать, что коэффициент часовой неравномерности величина важная и нужная. Он влияет на выбор метода регулирования отпуска тепла, а также участвует в формуле расчета объемов потребления горячей воды. Зачастую в расчетах подставляют в формулу нормативное значение Kч, равное 2,4. Вообщем да, эта цифра рекомендуется в нормах по проектированию, поэтому не будем оспаривать ее правильность. Но мое мнение по поводу цифры, если расчет ведется на большую группу зданий, то Кч = 2,4 это минимальное значение коэффициента часовой неравномерности.
Если посмотреть таблицу, где приведены значения Кч для различных видов зданий, то можно заметить, коэффициент часовой неравномерности может существенно отличаться для различных групп зданий. Такую таблицу можно, в частности, посмотреть в книге «Водяные тепловые сети, Справочное Пособие» Н.К. Громов, И.В.Беляйкина, В.П.Витальев, 1988 г., таблица 7.2., стр.86. Скачать это пособие можно в Интернете в свободном доступе. Замечаем, что Кч для жилых зданий квартирного типа равен приблизительно 2,0, а для цехов промышленных предприятий Кч = 9,6. Такой вот разбег по значениям.
Рассмотрим, как рассчитывается фактический коэффициент часовой неравномерности. Возьмем фактические цифры по прибору учета тепловой энергии в ЦТП (центральном тепловом пункте). Я взял фактические цифры за отопительный сезон по теплосчетчику ЦТП, который считает показания тепловой энергии на жилой район. Нагрузка на горячее водоснабжение для района составляет Qmax гвс = 14,986 Гкал/час. В районе, кроме жилых многоквартирных домов расположены также три детских сада, аптека, сберкасса, магазины, стоматологическая поликлиника. Ниже приведены эти цифры расходов воды:
Январь, G1 (расход в подаче) = 241829,55 тн; G2 (расход в обратке) = 214615,00 тн; Gгвс (расход на ГВС) = 27214,55 тн.
Февраль, G1 (расход в подаче) = 219253,30 тн; G2 (расход в обратке) = 191136,40 тн; Gгвс (расход на ГВС) = 28116,9 тн.
Март, G1 (расход в подаче) = 244222,10 тн; G2 (расход в обратке) = 211269,70 тн; Gгвс (расход на ГВС) = 32952,40 тн.
Апрель, G1 (расход в подаче) = 242529,54 тн; G2 (расход в обратке) = 208075,50 тн; Gгвс (расход на ГВС) = 34454,04 тн.
Май (с 1 по 15 число), G1 (расход в подаче) = 118918,37 тн; G2 (расход в обратке) = 101563,85 тн; Gгвс (расход на ГВС) = 17354,52 тн.
Октябрь(с 3 по 31 число), G1 (расход в подаче) = 241579,55 тн; G2 (расход в обратке) = 210018,38 тн; Gгвс (расход на ГВС) = 31561,17 тн.
Ноябрь, G1 (расход в подаче) = 234745,42 тн; G2 (расход в обратке) = 203446,18 тн; Gгвс (расход на ГВС) = 31299,24 тн.
Декабрь, G1 (расход в подаче) = 245033,26 тн; G2 (расход в обратке) = 215893,64 тн; Gгвс (расход на ГВС) = 29139,62 тн.
Как я уже писал выше, коэффициент часовой неравномерности Кч рассчитывается по формуле: Кч = 24*Gmax час/Gср сут,
где Gmax час- это расход воды на горячее водоснабжение, соответствующий максимально-часовой нагрузке горячего водоснабжения, т/час.Gmax час рассчитывается из расчетной нагрузки Qmax гвс на жилой район. Qmax гвс = 14,986 Гкал/час. G max час = Qmax гвс *1000/(tгвс-tхв) = (14,986*1000)/(65-5) = 249,76 тн/час.
Gср сут — расход воды на горячее водоснабжение за сутки, усредненный за рассматриваемый месяц, т/сутки.
Выполним расчет за январь, в январе 31 день:
Gср сут = 27214,55/31 = 877,89 тн/сутки;
Кч = 249,76*24/877,89 = 6,83.
Выполним расчет за февраль, в феврале 28 дней:
Gср сут = 28116,9/28 = 1004,175 тн/сутки;
Кч = 249,76*24/1004,175 = 5,97.
Остальные месяцы рассчитываются аналогично.
Кч = Кч1*j1 + Кч2*j2 + ... Кчn*jn/j1+j2+...jn;
где j — длительность одного месяца в днях.Кч = 6,83*31+5,97*28+5,6*31+5,2*30+5*15+5,3*28*5,75*30+6,38*31 / 31+28+31+30+15+28+30+31 = 5,84.
Таким образом фактический (не нормативный) коэффициент часовой неравномерности для жилого района за отопительный сезон будет равен Кч = 5,84
. На этом расчет фактического Кч считаем законченным.
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 q hhr, 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); t h - температура горячей воды, 55°С; t с - 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 q hhr,u = 10 л - согласно Приложению 3 для данного вида водопотребителей; U = 114 человек - число жителей в доме; q h0 = 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:
N = 45 . 2 = 90 приборов.
Таким образом, получаем:
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; q
h0 = 0,2 л/с - секундный расход воды, отнесенный к одному прибору (также уже использовался в предыдущем пункте); q
h0,hr - часовой расход воды прибором, в соответствии с п. 3.6 при отсутствии технических характеристик конкретных приборов допускается принимать q
h0,hr = 200 л/ч, тогда:
.
3. Так как P h 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):
,
где Q ht - тепловые потери.
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 k ч - коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды, принимаемый, например, по табл. 1.14справочника «Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей» (см. табл. 1);n 1 - 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; t х - температура холодной воды, °С, принимаем t х = 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» q
hhr == 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 G
ч. max нельзя смешивать с приводимым в нормах расходом воды в час наибольшего водопотребления G
и.ч. Последний как некоторый предел применяется для определения вероятности действия водоразборных приборов и становится равным G
ч. 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 q
hr 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.
К.т.н. О.Д.Самарин, доцент,
Московский государственный строительный университет, г. Москва
В статье приводятся достаточно простые и точные соотношения для коэффициента часовой неравномерности потребления горячей воды, необходимого при расчете теплообменного оборудования систем горячего водоснабжения (ГВС) и тепловых сетей.
Как известно, теплообменные аппараты для подогрева воды в системах ГВС, а также трубопроводы наружных тепловых сетей в случае несвязанного регулирования подачи теплоты на ГВС и нужды отопления и вентиляции рассчитываются на максимальные часовые расходы горячей воды и, соответственно, теплоты . При этом часто используется понятие коэффициента часовой неравномерности потребления горячей воды K h , с помощью которого можно определить требуемый расход через нормативное среднесуточное водопотребление.
Для параметра K h нетрудно записать выражение, исходя из правил вычисления секундных и часовых расходов воды в соответствии с с учетом выводов, полученных автором в работе и позволяющих предложить аналитические зависимости:
Такие зависимости были бы весьма полезны как в практике проектирования, так и с точки зрения упрощения учебного процесса. Они не требуют обращения к справочным таблицам и номограммам, что весьма ценно, поскольку их использование как источника данных достаточно удобно лишь при ручных расчетах.
Произведение NP, играющее роль математического ожидания числа одновременно включенных санитарно-технических приборов, для объекта в целом может быть найдено по очевидному выражению:
В этом случае обеспеченность расхода воды, соответствующего такому количеству включений, т.е. вероятность того, что фактический расход не превысит произведения расхода воды одним прибором на параметр NP, равна 0,5.
Здесь q h ru - расход горячей воды на одного потребителя в час наибольшего водопотребления, л/ч; q h hr , m - средний расход горячей воды в час на одного потребителя за неделю отопительного периода, л/ч; q h hr , mh =q h um /24, где q h um - средний за неделю отопительного периода расход горячей воды в сутки на одного потребителя, л/сут. Параметр U представляет собой общее число потребителей горячей воды на объекте, а величина q o , hr - часовой расход горячей воды одним санитарно-техническим прибором (диктующим), л/ч . При этом необходимо отметить, что для определения коэффициента часовой неравномерности сама по себе вероятность включения водоразборных устройств P, как, впрочем, и общее число приборов на объекте N, прямого значения не имеют, поскольку во все расчетные соотношения входят не они, а только их произведение NP, которое может быть вычислено независимо по формуле (2). Так получается, поскольку величина N входит и в выражение для вычисления P , поэтому при умножении сокращается.
Следует, правда, иметь в виду, что аналитические выражения, полученные в и использованные при записи формулы для K np из (1), вообще говоря, справедливы только для P<0,1 или при любом значении P, но для числа приборов N, превышающего 200, поскольку разработаны на основе анализа . Конечно, при существующем уровне нормативных расходов горячей воды, а также N и U, величина P, даже часовая, обычно не превышает 0,1, а значения N<200 могут встретиться только для небольших объектов, преимущественно нежилого назначения. Однако для общности предлагаемых рекомендаций целесообразно рассмотреть и другой вариант. С помощью источника нетрудно установить, что расчетные расходы воды в этом случае будут всегда меньше, чем при P<0,1 или N>200, поэтому выражение (1) дает нам коэффициент неравномерности для любого диапазона исходных данных с некоторым запасом. При этом уже для N>20 и P<0,2, что соответствует подавляющему большинству наблюдаемых на практике случаев, такой запас не превышает 10% и быстро уменьшается с дальнейшим ростом N, что вполне находится в пределах обычной точности инженерных расчетов.
Коэффициент Knp целесообразно представить как поправку к предельному минимальному значению Kh при бесконечном числе потребителей, равному, как легко убедиться, величине hru/q h um . Его физический смысл заключается в отношении суммы математического ожидания числа одновременно включенных водоразборных устройств m и его утроенного среднеквадратического отклонения к математическому ожиданию. В условиях нормального распределения случайной величины m , это соответствует требуемой обеспеченности расчетного расхода, равной 0,99865 , т.е. возможной необеспеченности подачи воды не более 1 часа в месяц. Если NP<100, начинает сказываться влияние фактической конечности числа испытаний, приводящее к отклонению вероятности, рассчитываемой для имеющей на самом деле место биномиальной схемы, от ее предельного уровня, соответствующего нормальному распределению. Это отклонение учитывается за счет введения в соотношение (1) дополнительного поправочного множителя A. Ясно, что Knp всегда больше единицы, и тем существеннее, чем меньше произведение NP. Зависимость Knp при NP от 2 до 100, построенная по соотношению (1), приведена на рис. 1 (сплошная линия).
Поскольку q h ru =10 л/ч и q h um =105 л/сут. для жилых зданий высотой до 12 этажей с ваннами, оборудованными душами, а при числе этажей более 12 и повышенных требованиях к их благоустройству q h ru =10,9 л/ч и q h um =115 л/сут. , величина q h ru /q h um в обоих вариантах будет равна 2,28. Для этого случая на рис. 1 построен график Kh (пунктирная линия). Легко видеть, что получаемые здесь значения практически не отличаются отданных, приведенных в .
Если использовать часовой расход горячей воды qo, hr для диктующего прибора - душа в размере 200 л/ч , можно отметить, что количеству жителей в 1000 чел. отвечает уровень NP=50 для зданий до 12 этажей и NP=54,5 - для зданий выше 12 этажей. Тогда коэффициент неравномерности по формуле (1) получается равным соответственно 3,28 и 3,22. Расчет по дает при U=1000 величину Kh=3,27, т.е. расчет по (1) приводит к погрешности, не превышающей 1-2%, что, учитывая приближенность самого понятия коэффициента неравномерности, ориентированного на некоторый усредненный набор потребителей и их обобщенные характеристики, является очень хорошим показателем. При других значениях NP картина получается вполне аналогичной.
Интерес представляет также вопрос, как изменятся выражения (1), если принять другую обеспеченность расчетного расхода. В настоящее время это весьма актуально, поскольку вполне обоснованной представляется точка зрения, что эта обеспеченность должна зависеть от класса жилья (экономическое, бизнес, элитное и т.д.) и вытекающих из этого различных требований к надежности водоснабжения. Из теории вероятности следует , что в этом случае должен меняться числовой коэффициент в формуле для Knp, которая в общем случае запишется так:
Здесь Pн - принятая необеспеченность подачи воды, ierf - специальная функция (обратный интеграл вероятности). Если считать, что Zн -число часов в месяц, в течение которого допускается перерыв в водоснабжении, Pн, очевидно, в долях единицы будет равна Zн/720, или в процентах Zн/7,2. При этом, однако, для определения D необходимо пользоваться таблицами интеграла вероятности, например, из . В реально представляющем интерес диапазоне Рн от 0,075 до 0,44%, что соответствует возможной необеспеченности от 0,55 до 3,2 часов в месяц, можно получить аппроксимацию в виде:
D=2,37-0,314.ln(Рн), (4)
где Рн нужно подставлять в процентах. Графически зависимость (4) можно проиллюстрировать с помощью рис. 2.
Что же касается поправочного коэффициента A, учитывающего, что число одновременно включенных водоразборных приборов конечно, непосредственный расчет расходов воды с помощью разработанной автором программы для ЭВМ, использующей исходную биномиальную схему независимых испытаний, и последующее сравнение результатов с данными формулы (3) без учета параметра A показывают, что в рассматриваемой области изменения Рн приведенное выше выражение для A остается справедливым с погрешностью, как правило, не превышающей 1%. И только при малой величине NP (менее 3,5) и значительной необеспеченности водоснабжения (более 0,25%) отклонение становится более заметным, причем в сторону некоторого завышения коэффициента A, т.е. результат получается с некоторым запасом. Однако с учетом собственной погрешности исходного соотношения для A, несколько уменьшающей расход в рассматриваемом диапазоне NP, суммарная ошибка превышает 1% лишь при NP<2 и Рн>0,32%.
Таким образом, мы получили достаточно простые и точные соотношения для коэффициента часовой неравномерности потребления горячей воды, необходимого при расчете теплообменного оборудования систем ГВС и тепловых сетей. Соответствующие формулы обоснованы с точки зрения теории вероятности и пригодны для инженерных расчетов, а также удобны для применения в учебном процессе.
Литература
1. Ионин А.А. и др. Теплоснабжение. - М.: Стройиздат, 1982, 336 с.
2. СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий». - М.: ГУП ЦПП, 2000.
3. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-тех-нические устройства. Ч. 2. Водопровод и канализация / Под ред. И. Г. Староверова и Ю.И. Шиллера. - М.: Стройиздат, 1990, 248 с.
4. Самарин О.Д. О расчете расхода воды в системах холодного и горячего водоснабжения // Информационная система по теплоснабжению РосТепло.ру - www.rostep-lo.ru.
5. Севастьянов Б.А. Вероятностные модели. - М.: Наука, 1992, 176 с.
6. Мацкевич И.П., Свирид Г.П. Высшая математика: Теория вероятностей и математическая статистика. - Минск: Вышэйшая школа, 1993, 271 с.
