Книга "Планирование басейнов" для профессионалов

Feature image

2. Пример расчета потребности энергии на прогрев воды в бассейне


2.  Пример расчета потребности энергии на прогрев воды в бассейне

2.1 Расчет потребности тепла и энергии на прогрев воды в открытом бассейне

2.1.1 Общие сведения

2.1.1.1 Потребность в тепле

– это потери тепла за вычетом компенсированного тепла. Потери тепла (расчет по директиве BSSW № 1.152) в открытом бассейне возникают таким образом:

  1. потери через землю, если бассейн расположен на земле
  2. потери, когда купающиеся покидают бассейн
  3. потери при доливании свежей воды
  4. излучение с поверхности воды
  5. потери в связи с испарением с поверхности воды
  6. потери в связи с конвекцией

С другой стороны, имеются такие пути компенсации потерь:

  1. купающиеся
  2. конвекция
  3. солнечная энергия

 

Рис. 20. Потери и компенсация потерь тепла в открытом бассейне

  1. бассейн
  2. потери через землю, если бассейн расположен на земле
  3. потери, когда купающиеся покидают бассейн (выносят на себе воду)
  4. потери при доливании свежей воды
  5. излучение с поверхности воды
  6. потери в связи с испарением с поверхности воды
  7. потери в связи с конвекцией
  8. компенсация тепла в связи с купающимися
  9. компенсация тепла в связи с конвекцией
  10. компенсация тепла в связи с солнечным излучением

 

2.1.1.1 Потери тепла

Пункт 1

После прогрева земли вокруг бассейна снижение температуры прекращается, так что этими потерями можно пренебречь. Если бассейн соприкасается с грунтовыми водами или воздушным пространством, необходимо вычислять потери согласно DIN 4701 (см. также I.8).

Пункт 2

Потери тепла, связанные с выходом купающихся из бассейна и таким образом, разбрызгиванием воды, исходя из опыта, наибольшие в жаркие дни. Однако поскольку в такие дни воду прогревают меньше всего, то эти потери не обязательно учитывать. Достаточно того, что эти потери тепла компенсируются пунктом 7.

Пункт 3

Также можно пренебречь этими потерями, потому что они имеют значение только при подсчете эксплуатационных расходов.

Пункт 4

Тепловое излучение может быть очень разным. При облачной погоде оно меньше, чем при ясной. На практике достаточно определения разницы температур между водой и воздухом согласно DIN 1301.

 

Qизл = A * C * b * Dt в Вт

Qизл = потери тепла при излучении в Вт

А = поверхность воды бассейна, м2

b = температурный фактор 1

Dt = разница между температурой воды и воздуха над поверхностью воды, К

С = число излучения в Вт/м2К; для воды -  5,56

 

Пункт 5

Потери тепла в связи с испарением существенно зависят от ветра, т.е. скорости движения воздуха.

 

Qисп = W * r , в Вт/м2

W = (25 + 19v) * (x’’ – X’) в кг/м2ч

Qисп = потребность в тепле на испарение (Вт/м2)

W = объем испарившейся воды (кг/м2ч)

x’’ = содержание воды в насыщенном воздухе над поверхностью воды в бассейне при определенной температуре воды (кг/кг)

X’ = содержание воды в остальном воздухе (кг/кг)

v  = скорость ветра (м/с)

r = тепло, расходуемое на испарение при определенной температуре воды в бассейне (Вт/кг)

 

Относительно скорости ветра:

-                 открытая местность: v  = 4,0 м/с

-                 частично защищенная местность: v  = 2,0 м/с

-                 защищенная местность: v  = 1,0 м/с

 

Пункт 6

Потери тепла в связи с конвекцией на поверхности воды существенно зависят от скорости ветра

 

Qк = A * а * Dt в Вт/м2

Qк = потери тепла при конвекции в Вт/м2

А = поверхность воды бассейна, м2

Dt = разница между температурой воды и воздуха над поверхностью воды, К

а = значение перехода тепла в зависимости от скорости ветра в Вт/м2К

 

Значения параметра а:

-                 открытая местность: а  = 12,79 Вт/м2К

-                 частично защищенная местность: а  = 6,98 Вт/м2К

-                 защищенная местность: а  =  4,07 Вт/м2К

 

Общее значение потерь тепла вычисляется:

 

Qпот = Qизл + Qисп + Qк в Вт/м2

 

Пункт 7

Компенсация тепла возникает при отдаче тепла телами купающихся воде и составляет прибл. 9 – 140 Вт/ч на 1 человека. Это значение, как говорилось в Пункте 2, приравнивается к значению соответствующих потерь.

Пункт 8

Компенсация тепла в связи с конвекцией возникает только тогда, когда температура внешней среды выше температуры воды, и поэтому этим можно пренебречь.

Пункт 9

Компенсация тепла в связи с солнечным излучением зависит от затененности, облачности, времени дня и года, а также от географического положения. Среднегодовое значение этой величины составляет прибл. 70 Вт/м2, а в летние месяцы она может достигать 150 Вт/м2.

 

Таким образом, балансовая формула выглядит так:

Q = Qпот + Qкомп в Вт/м2

Q = потребность в тепле для прогрева воды в бассейне в час, Вт/м2

Qпот = потери энергии, Вт/м2

Qкомп = компенсация энергии, Вт/м2

 

2.1.2 Пример подсчета потребности в тепле для открытого бассейна

2.1.2.1 Исходные условия

Размер бассейна 8 ´ 4 м

Температура воды в бассейне 24° С

Средняя температура (с мая по сентябрь) 15,8° С

Температура свежей воды при доливании в бассейн 10° С

 

2.1.2.2 Потери тепла в связи с излучением на каждый м2 поверхности воды

Qизл = A * C * b * Dt в Вт

Qизл = 1 * 5,56 * 1 * (24 – 15,8) = 45,59 Вт

 

2.1.2.3  Потери тепла в связи с испарением на каждый м2 поверхности воды

Средняя относительная влажность воздуха 73%

x’’ = содержание воды в насыщенном воздухе над поверхностью воды в бассейне при определенной температуре воды 24° С = 0,0186 кг/кг

X’ = содержание воды в остальном воздухе при температуре 15,8° С и относительной влажности 73% = 0,0082 кг/кг

r = тепло, расходуемое на испарение при температуре воды в бассейне 24° С =680 Вт/кг

Qисп = W * r , в Вт/м2

Для защищенной местности (v =1,0 м/с):

W = (25 + 19v) * (x’’ – X’) = (25 + 19 * 1)(0,0186 – 0,0082) = 44 * 0,0104 = 0,4576 кг/м2ч

Для частично защищенной местности (v =2,0 м/с):

W = 0,6552 кг/м2ч

Для открытой местности (v =4,0 м/с):

W = 1,0504 кг/м2ч

Qисп = W * r , в Вт/м2

Для защищенной местности (v =1,0 м/с):

Qисп = 0,4576 * 680 = 311 Вт/м2

Для частично защищенной местности (v =2,0 м/с):

Qисп = 0,6552 * 680 = 446 Вт/м2

Для открытой местности (v =4,0 м/с):

Qисп = 1,0504 * 680 = 714 Вт/м2

2.1.2.4  Потери тепла в связи с конвекцией на каждый м2 поверхности воды

Qк = A * а * Dt в Вт/м2

Для защищенной местности (v =1,0 м/с):

Qк = 1 * 4,07 * (24 – 15,8) = 33,37 Вт/м2

Для частично защищенной местности (v =2,0 м/с):

Qк = 1 * 6,98 * (24 – 15,8) = 57,24 Вт/м2

Для открытой местности (v =4,0 м/с):

Qк = 1 * 12,79 * (24 – 15,8) = 104,88 Вт/м2

 

2.1.2.5 Потери тепла всего

Qпот = Qизл + Qисп + Qк в Вт/м2

Для защищенной местности (v =1,0 м/с):

Qпот = 45,59 + 311 + 33,37 » 390 Вт/м2

Для частично защищенной местности (v =2,0 м/с):

Qпот = 45,59 + 446 + 57,24 » 549 Вт/м2

Для открытой местности (v =4,0 м/с):

Qпот = 45,59 + 714 + 104,88 » 865 Вт/м2

 

2.1.2.6 Компенсация тепла в связи с солнечным излучением

Qкомп = 116 Вт/м2

 

2.1.2.7 Балансовая формула

Q = Qпот + Qкомп в Вт/м2

Для защищенной местности (v =1,0 м/с):

Q = 390 – 116 = 274 Вт/м2

Для частично защищенной местности (v =2,0 м/с):

Q = 549 – 116 = 433 Вт/м2

Для открытой местности (v =4,0 м/с):

Q = 865 – 116 = 749 Вт/м2

 

Средняя дневная потребность в тепле для открытого бассейна размером 8 ´ 4 м исчисляется:

Qдн = Qпот ´ Поверхность (32 м2) ´ 24 ч в Вт (кВт)

В следующей таблице показано, какое влияние оказывает на потребность в тепле расположение бассейна.

При защищенной местности минимум с двух сторон бассейна находятся высокие стены или здания.

При частично защищенной местности бассейн окружен деревьями или кустами.

При открытой местности бассейн не защищен; этого надо по возможности избегать.

 

Величина

Защ. местн.

Част. защ. местн.

Откр. местн.

Потребность в тепле, Вт

210432

332544

575232

Потребность в масле для отопления, л

24

38

66

Потребность в газе, Нм3

21

34

58

Потребность в электроэнергии, кВтч

210

333

575

Потребление энергии насосами для обогрева, кВт

526

83

144

Значения для расчета в таблице:

1 л масла = 8723 Вт

1 Нм3 газа = 9886 Вт

Для насоса использована цифра производительности 4

 

 

 

 

2.2 Расчет потребности в тепле и энергии для нагрева воды в крытом бассейне

Принципы расчета потерь и компенсации тепла в крытом бассейне не слишком отличаются от открытого бассейна. Однако можно пренебречь потерями, приведенными в прошлом разделе, кроме пункта 5 «Испарение с поверхности воды», и путями компенсации, кроме пункта 8 «Конвекция».

 

2.2.1 Компенсация тепла путем конвекции

Qк = а (tп – tв) в Вт/м2

Qк = компенсация тепла при конвекции в Вт/м2

а = значение перехода тепла в Вт/м2К (вода – воздух)

tп = температура воздуха в помещении, ° С

tв = температура воды, ° С

Другие пути компенсации тепла при расчете не учитываются, потому что они имеют значение только при оценке эксплуатационных расходов.

 

2.2.2 Пример расчета потребности в тепле для крытого бассейна

2.2.2.1 Общие данные

Размер бассейна 8 ´ 4 м

Температура воды в бассейне 27° С

Температура в помещении 30° С

Температура свежей воды при доливании в бассейн 10° С

 

2.2.2.2 Потери тепла при испарении с каждого м2 поверхности воды

Qисп = W * r, в Вт/м2

W = (25 + 19v) * (Х’’ – X’) в кг/м2ч

Х’’ = содержание воды в насыщенном воздухе над поверхностью воды в бассейне при температуре воды 27° С = 0,0227 кг/кг

X’ = содержание воды в остальном воздухе, температура 30° С, относит. влажность 60% = 0,016 кг/кг

r = тепло, расходуемое на испарение при температуре воды в бассейне 27° С = 677 Вт/кг

W = (25 + 19 * 0,2) * (0,02227 – 0,016) = 0,193 кг/м2ч

Qисп = W * r = 0,193 * 677 = 130,7 Вт/м2

 

2.2.2.3 Компенсация при конвекции на каждый м2 поверхности воды

Qк = а (tп – tв) в Вт/м2

а = значение перехода тепла (вода – воздух) = 4,1 Вт/м2К

tп = температура воздуха в помещении = 30° С

tв = температура воды = 27° С

Dt = 3К

Qк = 4,1 * (30 – 27) = 12,3 Вт/м2

 

2.2.2.4 Балансовая формула

Q = Qпот – Qкомп = 130,7 – 12,3 = 118 Вт/м2

 

2.2.2.5 Ежедневная потребность

Qдн = Потери тепла ´ Поверхность ´ 24 ч в Вт (кВт) = 118 * 32 * 24 = 90624 Вт » 91 кВт

Это соответствует такому значению потребности в энергоносителях:

Масло = 10,4 л (1 л = 8723 Вт)

Газ = 9,2 Нм3 (Нм3 = 9886 Вт)

Насосы с теплой водой = 22,8 кВт (производит. = 4)

 

 

Рис. 21. Общественный бассейн для досуга

 

 

Рис. 21а. Попытка покраски в открытом бассейне с целью проверки течений в бассейне (гидравлики)


Комментарии (0)



Добавление комментариев закрыто.
2010-2016 © Waterspace | Все права защищены.