Горячая вода в частном доме

Наиболее популярный и интересующий всех вопрос: а какой мощности или  объема мне нужен бойлер, чтобы я не испытывал дискомфорта при пользовании горячей водой?

Варианты: сколько времени будет нагреваться вода в бойлере? Смогу ли я пользоваться одновременно душем и кухонной мойкой? А еще одним душем? Хватит ли мне 150-литрового водонагревателя?

В каталогах и технической документации производителей приводятся некие цифры.

Но они, как правило, мало информативны, поскольку используют лишь какой-то конкретный набор исходных данных, тогда как в действительности реальных ситуаций встречается бесконечное множество.

У кого-то джакузи, а кто-то довольствуется душевой кабиной; один моет посуду руками, у второго стоит посудомоечная машина, для которой горячая вода вообще не требуется.

Расчет количества горячей воды

А потому точный ответ на все эти и многие другие вопросы может дать ответ одна простая универсальная формула:

P = c ∗ m ∗(tнаг – tхол) / T ,

где P – требуемая мощность (Вт) для нагрева данного объема воды на указанную разницу температур,

c – удельная теплоемкость воды, которая при 10°C равна 4192 Дж/(кг °С),

m – масса нагреваемой воды (кг),

tнаг – температура нагретой воды, °C; tхол — температура нагреваемой (холодной) воды, °C;

T – время нагрева (сек.).

Для простоты расчетов допустим, что удельная теплоемкость воды «c» равна приблизительно 4,2 кДж/(кг °С), а масса воды «m» численно равна ее объему «V» в литрах (m = ρ * V, где ρ – плотность воды, которая при 10°C равна 0,99973 кг/л).

Если не указано иное, tхол обычно принимают равным 10°C. Наиболее привычной для многих обывателей единицей измерения протока является литр в минуту, в этих же единицах указываются параметры оборудования в инструкциях большинства производителей импортного, да и отечественного оборудования.

Также производительность того или иного сантехнического прибора можно узнать из его руководства по эксплуатации. Позволим себе небольшое лирическое отступление.

Знаете, что самое сложное в расчетах и использовании любых формул, как многоэтажных, так и элементарных? Вовсе не умножение-деление-извлечение корня.

Самое сложное и ответственное — это правильно конвертировать исходные данные в те единицы измерения, для которых данная формула составлена. Иначе полученный результат, что вполне ожидаемо, получится весьма далек от реальности.

Поэтому, кстати, и не рекомендуется пользоваться так называемыми «эмпирическими зависимостями». В них нередко с единицами измерения творится полная каша, а потому они не дают полной и реальной картины происходящего процесса, не позволяют гибко учитывать влияние большинства переменных, которые уже жестко входят в состав такой формулы в виде некого безразмерного коэффициента.

Итак, смотрим на нашу универсальную формулу. Единицы измерения в ней, как это и принято в классической физике, указаны в системе СИ. Так, мощность P измеряется в ваттах, поэтому киловатты умножаем на 1000. От всех прочих «кило-» и «мега-» нужно избавляться аналогичным образом. Время измеряется в секундах, а, значит, минуты умножаются на 60, а часы — на 3600. Кстати, умеете переводить кубометры в час в литры в минуту, не пользуясь конвертером величин?

Это элементарно. В одном кубометре 1000 литров, в одном часе 60 минут.

Значит, 1 м³ /1 ч = 1*1000 л/1∗60 мин. = 1000/60 = 16,67 л/мин.

И наоборот: 1 л = 1/1000 = 0,001 м 3, 1 мин = 1/60 = 0,017 ч,

значит, 1 л/1 мин = 0,001/0,017 = 0,06 м 3 /ч.

Аналогичным образом можно самостоятельно конвертировать абсолютно любые единицы измерения. Теперь попробуем что-нибудь посчитать.

Расчет  горячей воды двухконтурного котла.

Например, какой проток горячей воды (температура 45°С) сможет обеспечить двухконтурный 24-кило ваттный котел.

Дано:

P = 24000 Вт, c = 4200 Дж/(кг °С), tнаг. = 45°С,

tхол = 10°С, T = 1 мин. = 60 сек.

m = ?

Преобразуем формулу, чтобы найти m:

m= P*T/[c*(tнаг – tхол)] = 24000 * 60 / [4200*(45 – 10)] = 9,8 л.

Таким образом, искомая величина протока составляет 9,8 л/мин.

Что это у нас? Это отличный проливной горячий душ (0,12 л/сек по версии СНИП, что равно 7,2 л/мин) плюс еще на умывальник или кухонную мойку останется. А если снизить свои температурные аппетиты до 40°С, то результат составит уже 11,4 л/мин.

Недостатком данной формулы является не  учет тепло потерь. Поэтому, если котел расположен слишком далеко от водоразборных точек, величину тепло потерь в трубопроводе водоснабжения необходимо измерить, перевести в ватты и вычесть из первоначальной мощности котла.

Отсюда же надо вычесть и тепло потери емкостного водонагревателя, указанные в технических данных производителя.

Разница между проточным и накопительным режимами нагрева

Вычисления, касающиеся емкостного водонагревателя, выполняются аналогичным образом.

Принципиальная разница между проточным и накопительным режимами нагрева воды с точки зрения финальной температуры проистекает из сильных и слабых сторон того и другого методов.

В проточном режиме главное — скорость и непрерывность подачи воды, поэтому в данном случае вода нагревается ровно до той температуры, которая требуется на выходе из крана, и не градусом выше. Иначе пострадает проток (см. всё ту же формулу).

Накопительный режим хорош возможностью сохранения некоторого объема уже горячей воды для последующего расхода, а потому греть воду можно, во-первых, с меньшей мощностью (спешить некуда).

Во-вторых, во время пиковых нагрузок с повышенным водоразбором ,пользоваться заготовленной водой без ограничений по протоку в течение некоторого времени.

Правильный подбор типа системы Г.В. С (проточная или накопительная) должен начинаться не с воспоминаний о том, у кого какая уже установлена, и хватает ли, а с уточнения объемов водопотребления, определения пиковых (максимальных) расходов и их продолжительности.

При продолжительном пиковом расходе (несколько часов) имеет смысл остановиться на проточном варианте. При значительных, но кратковременных пиковых нагрузках (например, однократное наполнение ванны) лучше подойдет накопительный водонагреватель.

Внимательно изучив данный материал, вы с легкостью сможете подбирать водонагревательную емкость для любых систем, основываясь лишь на данных о расходе воды.

Причем нередко оказывается, что требуется водонагреватель гораздо меньших размеров, чем, кажется на первый взгляд.