Współczynniki godzinowej nierównomierności zużycia ciepłej wody
Współczynniki godzinowej nierównomierności zużycia ciepłej wody/Chłudow A.W.
Ze względu na znaczny spadek zużycia ciepłej wody w budynkach mieszkalnych w ostatnich latach zmieniły się również wartości współczynników godzinowej nierównomierności rozbioru wody. Ponieważ w literaturze brakuje informacji o tych zmianach, w artykule podano orientacyjne wartości współczynników Nh, które można stosować przy projektowaniu instalacji.
Zobacz także
Grupa Aliaxis Biblioteki BIM Grupy Aliaxis – kompletne pod każdym względem
Building Information Modelling (BIM) powoli staje się codziennością w biurach projektowych i na placach budowy. Inwestorzy, projektanci i generalni wykonawcy dostrzegli potencjał cyfryzacji, coraz chętniej...
Building Information Modelling (BIM) powoli staje się codziennością w biurach projektowych i na placach budowy. Inwestorzy, projektanci i generalni wykonawcy dostrzegli potencjał cyfryzacji, coraz chętniej wdrażając nowe technologie i procesy. Producenci materiałów i produktów budowlanych również starają się iść z duchem czasu. Niestety zbyt często „gotowość na BIM” jest upraszczana i sprowadzana do posiadania biblioteki obiektów BIM (np. rodzin Revit). Co gorsza, jakość plików i danych do pobrania...
EcoComfort Koszt budowy domu 2017 – na jaką kwotę musisz być przygotowany?
Koszty budowy domu każdego roku analizuje kilkadziesiąt tysięcy prywatnych inwestorów, którzy rozpoczynają walkę o własne cztery ściany. Jeszcze większa liczba ludzi sprawdza koszty budowy domu, bo marzy...
Koszty budowy domu każdego roku analizuje kilkadziesiąt tysięcy prywatnych inwestorów, którzy rozpoczynają walkę o własne cztery ściany. Jeszcze większa liczba ludzi sprawdza koszty budowy domu, bo marzy o własnym kącie. Budowa domu jest dla większości inwestorów największym wydatkiem w życiu, bo to tam właściciel planuje spędzić swoją przyszłość. Nie da się ukryć, że do budowy domu trzeba się dobrze przygotować. Wbrew pozorom inwestycja nie zaczyna się wraz z wyborem działki czy projektu – rozpocząć...
dr inż. Edmund Nowakowski Metody określania obliczeniowych przepływów wody w budynkach mieszkalnych
Norma PN-92/B-01706 [1], zawierająca wzory i tabele do określania obliczeniowych przepływów wody w instalacjach wodociągowych w budynkach, została w maju 2009 r. unieważniona bez podania normy zastępczej....
Norma PN-92/B-01706 [1], zawierająca wzory i tabele do określania obliczeniowych przepływów wody w instalacjach wodociągowych w budynkach, została w maju 2009 r. unieważniona bez podania normy zastępczej. Wobec konieczności znalezienia innej metody obliczeniowej w artykule omówiono sposoby obliczeń wykorzystywane dotychczas w Polsce.
W latach 1962–2009 obowiązywały w Polsce wskaźniki zużycia ciepłej wody w budynkach mieszkalnych wynoszące 110–130 dm3/M.d. [1, 2]. Dla tych wartości wyznaczone zostały współczynniki godzinowej nierównomierności zużycia ciepłej wody (Nh). Ogłoszone w 1994 r. „Warunki techniczne...” [3] wprowadziły obowiązek stosowania w wielorodzinnych budynkach mieszkalnych wodomierzy mieszkaniowych do pomiaru zużycia wody zimnej i ciepłej.
Spowodowało to znaczny spadek wskaźników zużycia wody. W latach 1995–2005 zmniejszyły się one dla wody zimnej z ok. 250 do 120 dm3/M.d., a dla wody ciepłej ze 110–130 dm3/M.d. do 50–60 dm3/M.d. [5]. Norma PN-92/B-01706 [2] została w 2009 r. unieważniona [6], straciły również ważność podane w niej wartości wskaźników zużycia wody (w) oraz współczynniki godzinowej nierównomierności zużycia ciepłej wody (Nh).
Współczynniki godzinowej nierównomierności zużycia wody – analiza
W pierwszych powojennych podręcznikach dotyczących instalacji ciepłej wody nie podano informacji o nierównomierności rozbioru ciepłej wody, gdyż instalacje te projektowano metodami uproszczonymi. W „Wytycznych...” (1962 [7]) do określania obliczeniowego zapotrzebowania na ciepło w urządzeniach ciepłej wody (wymiennikach) za podstawę obliczeń przyjęto liczbę zainstalowanych w budynku wanien kąpielowych oraz współczynnik jednoczesności ich działania.
Współczynnik ten został określony przez Barlacha-Sandera i podany przez Recknagla i Sprengera w 1953 r. [8], również w polskim wydaniu z 1976 r. [9].Pierwsze informacje o nierównomierności zużycia ciepłej wody podał Chłudow (1960 [10]), korzystał z nich również Chybowski (1966 [11]), natomiast najobszerniejsze informacje dotyczące współczynników zużycia opublikował Brodski (1961 [12]).
W ramach działalności Stałej Komisji RWPG (Rada Wzajemnej Pomocy Gospodarczej) w Sekcji Techniki Sanitarnej opracowany został „Normatyw projektowania instalacji ciepłej wody użytkowej w budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej oraz dla potrzeb gospodarczo-socjalnych zakładów przemysłowych”, w którym podane zostały wspólne dla krajów RWPG wartości współczynników nierównomierności zużycia ciepłej wody oraz wskaźniki zapotrzebowania na ciepłą wodę [1, 13]. Natomiast informacje dotyczące zużycia ciepłej wody podane przez Chłudowa i Brodskiego przeanalizował w swojej książce S. Mańkowski (1981 [15]).
Poniżej przeanalizowano stosowane dotychczas wartości współczynników nierównomierności zużycia ciepłej wody w budynkach mieszkalnych. Chłudow [10] zalecał wzór:
(1)
gdzie z to liczba wanien zastosowanych w budynku. Wartość współczynnika nie może być mniejsza od Nh = 1,7.
Rozpatrując wzór Chłudowa, Brodski [12] zaproponował, aby dla budynków podłączonych do sieci cieplnej wartości współczynników Nh zwiększyć o 25–30% w stosunku do wartości określonych wzorem (1) oraz nie przyjmować ich mniejszych niż Nh = 2,1–2,2. Zalecony przez Chłudowa wzór nie należy do zbyt dokładnych, nawet w warunkach radzieckich, gdyż w okresie powojennym budowane były w ZSRR budynki mieszkalne z mieszkaniami wielorodzinnymi ze wspólną kuchnią i łazienką, przeznaczonymi dla 10, 8, 6 i 4 osób.
Dla budynków tych wskaźnik zapotrzebowania na ciepłą wodę wynosił odpowiednio: 90, 100, 110 i 120 dm/M.d. Prawdopodobieństwo działania wanny w mieszkaniach o zróżnicowanej liczbie obsługiwanych osób jest różne, czego wzór (1) nie uwzględniał.
Przypuszczalnie to było powodem, że Brodski [12] zaproponował własny wzór, powstały na podstawie analizy obliczeniowej (porównawczej) dotychczas stosowanych wzorów i wyników badań. Określił on, że podane przez różnych autorów wyniki i zalecenia mieszczą się w zakresie:
(2)
Do obliczeń zalecił zatem przyjmowanie wartości średniej współczynnika, polecając wzór:
(3)
Odnosząc ten wzór do średniego godzinowego zużycia wody ciepłej, otrzymamy zależność:
(4)
Powyższe wzory odnoszą się do wskaźników (norm) zużycia ciepłej wody stosowanych w ZSRR (90–120 dm3/M.d.). W przyjętym w ramach Stałej Komisji RWPG „Normatywie...” (1962 [1]) wskaźniki zużycia ciepłej wody określone były następująco: 110 dm3/M.d. dla łazienek z natryskami oraz 130 dm3/M.d. dla łazienek z wannami. Przeliczając wzór (4) dla wskaźnika zużycia wody 130 dm3/M.d., Mańkowski [15] podał jego następującą postać:
(5)
Wprowadzona do projektowania instalacji wodociągowych norma PN-92/B-01706 [2] przewidziała dla urządzeń do przygotowania ciepłej wody wzór na współczynnik godzinowego zużycia wody:
(6)
dla budynków mieszkalnych:
(7)
Podane powyżej wzory pochodzą z różnych okresów, mają również odmienne jednostki odniesienia: średnie dobowe zużycie wody, liczbę wanien lub mieszkań, liczbę mieszkańców w budynku. Aby można je było ze sobą porównać, przyjęto odniesienie wartości Nh do liczby mieszkań o wskaźniku zaludnienia w = 3 M/Mk. W literaturze podawane są różne wskaźniki zaludnienia mieszkań, w zakresie w = 3–3,5 M/Mk. Tuz [15, 16] podał wskaźnik ok. 2,9 M/Mk, natomiast Najrowski i Szaflik [17] jako wartość średnią wskaźnika podali w = 3,29 M/Mk. Określone dla budynków mieszkalnych o liczbie mieszkań Mk = 10–80 wartości współczynników Nh naniesiono na rys. 1. Rozpatrzmy, jak na tym rysunku kształtują się wartości współczynników Nh określone różnymi wzorami.
Rys. 1. Wartości współczynników godzinowej nierównomierności zużycia ciepłej wody w budynkach mieszkalnych Nh: 1 – wg Chłudowa (wzór (1) [10]), 2 – ze wzoru (1) z mnożnikiem Brodskiego 25–30%, 3 – wg Normatywu RWPG [1], 4 – wg PN-92/B-01706 (wzór (6) [2]), 5 – wg Brodskiego (wzór (5) [12]) dla w = 130 dm3/M.d., 6 – wg Brodskiego dla w = 110 dm3/M.d., 7 – wg Brodskiego dla w = 60 dm3/M.d., 8 – wg Brodskiego dla w = 50 dm3/M.d.
Źródło: Archiwum autora
Najstarszy wzór podany przez Chłudowa (1) jest odniesiony do liczby wanien. Z rysunku wynika (krzywa 1), że z zależności tej otrzymano najniższe ze wszystkich wartości współczynników Nh. Powiększone przez Brodskiego wartości współczynników Nh (dla budynków podłączonych do sieci cieplnej) o 25–30% pokazano na krzywej 2. Mieszczą się one w zakresie wartości podanych przez krzywe 3 i 4.
Określone zależnością (4) podaną przez Brodskiego, dla wskaźnika zużycia wody 130 dm3/M.d. (krzywa 5) wartości współczynników Nh są w odniesieniu do innych najwyższe.
Wartości współczynnika Nh określone normatywem RWPG (krzywa 3) obejmujące budynki mieszkalne o liczbie mieszkańców M = 50–1000 osób, są większe od określonych wzorem Brodskiego tylko dla budynków małych (do M = 100 osób), a dla M > 100 osób – mniejsze. Krzywa 3 ma również inny przebieg w porównaniu do pozostałych krzywych, z tego też względu nie zaleca się jej stosowania.
Wzór (7) podany w normie PN-92/B-01706 [2] jest również odniesiony do liczby mieszkańców w budynku. Obliczona za jego pomocą wartość współczynnika Nh (krzywa 4) jest mniejsza od pozostałych (z wyjątkiem krzywej 1). Przypuszczalnie wzór (7) ustalony został dla wskaźnika zużycia ciepłej wody w = 130 dm3/M.d., dlatego dla niższych wartości wskaźników zużycia wody (w) nie należy go stosować. Z powyższej analizy wynika, że dla zalecanych w poprzednim okresie wskaźników zużycia ciepłej wody w = 110–130 dm3/M.d. prawdopodobna wartość współczynników nierównomierności zużycia wody mieści się w zakresie oznaczonym krzywymi 4 i 5.
Ze względu na potrzebę przeliczania wartości współczynników Nh określonych dla wskaźników zużycia ciepłej wody w = 110–130 dm3/M.d. na inne wartości do przeliczeń tych przyjęto wzór Brodskiego (4) dla wskaźnika w = 130 dm3/M.d. Przebieg zależności Nh = f (Mk) podaje krzywa 5.
Wprowadzony w 1994 r. [3] obowiązek dokonywania pomiarów zużycia wody zimnej i ciepłej w wielorodzinnych domach mieszkalnych spowodował znaczny spadek zużycia wody w tych budynkach. Recknagel i Sprenger [8] podają, że w budynkach mieszkalnych po zainstalowaniu wodomierzy mieszkaniowych wskaźnik zużycia ciepłej wody obniżył się o ok. 50%.
Potwierdzają to również badania rozbioru ciepłej wody wykonane w budynkach mieszkalnych Szczecina [17], w których uzyskano następujące wskaźniki zużycia wody: w budynkach bez wodomierzy mieszkaniowych – 96,8 dm3/M.d., w budynkach z wodomierzami mieszkaniowymi – 54,7 dm3/M.d.
W obecnych warunkach wartości wskaźników zużycia ciepłej wody nie powinny być mniejsze od 50 dm3/M.d., co wynika ze struktury zużycia wody na cele bytowo-gospodarcze podanej w publikacji [5] oraz nie powinien być większy niż 60 dm3/M.d.
Jeżeli nieznana jest wartość wskaźnika zużycia ciepłej wody w budynku, ale znany wskaźnik zużycia wody zimnej (ogólnej), szacunkowo można określić, że zużycie wody ciepłej nie jest wyższe niż 40% zużycia wody zimnej ogólnej. Wychodząc ze wzoru (7) podanego przez Brodskiego [12], w zależności od wartości wskaźnika zużycia ciepłej wody współczynniki godzinowej nierównomierności zużycia określić można z zależności:
-
dla w = 130 dm3/M.d. Nh = 7,73 M–0,167 (5),
-
dla w = 110 dm3/M.d. Nh = 7,95 M–0,167 (8),
-
dla w = 60 dm3/M.d. Nh = 8,8 M–0,167 (9),
-
dla w = 50 dm3/M.d. Nh = 9,07 M–0,167 (10).
Wyznaczone powyższymi wzorami wartości współczynników Nh porównano na rys. 1 z wartościami określonymi na podstawie poprzednio podanych wzorów. Dla obecnie stosowanych wskaźników zużycia ciepłej wody w = 50 i 60 dm3/M.d. współczynniki godzinowej nierównomierności zużycia ciepłej wody Nh podają krzywe 7 i 8. Wartości tych współczynników są znacznie wyższe od pozostałych. Wartości współczynników Nh, określone wzorami (5, 8, 9 i 10) podano również w tabeli 1.
Tabela 1. Wartości współczynników godzinowej nierównomierności zużycia ciepłej wody w budynkach mieszkalnych | Źródło: Archiwum autora
Wnioski
Spadek wskaźników zużycia ciepłej wody w budynkach mieszkalnych spowodował wzrost wartości współczynników godzinowej nierównomierności zużycia tej wody. Proponowane do stosowania wartości współczynników Nh podano w tabeli 1. Te orientacyjne wartości stosować można przy projektowaniu do czasu ustalenia rzeczywistych wartości współczynników Nh w budynkach mieszkalnych.
Literatura
-
Normatyw projektowania instalacji ciepłej wody użytkowej w budynkach mieszkalnych, użyteczności publicznej oraz potrzeb gospodarczo-socjalnych zakładów przemysłowych, Sekcja Techniki Sanitarnej Stałej Komisji RWPG, 1962, „Informator Projektanta Budownictwa Ogólnego”, zeszyt „Instalacje Sanitarne” nr 4/1965.
-
PN-92/B-01706 Instalacje wodwociągowe. Wymagania w projektowaniu.
-
Rozporządzenie Ministra Gospodarki Przestrzennej i Budownictwa z dnia 14 grudnia 1994 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 10 poz. 46, ze zm.).
-
Heidrich Z., Jędrzejkiewicz J., Analiza zużycia wody w miastach polskich w latach 1995–2005, „Ochrona Środowiska” nr 4/2007.
-
Nowakowski E., Zużycie wody wodociągowej w budynkach mieszkalnych, „Rynek Instalacyjny” nr 11/2010.
-
Biuletyn „Wiadomości PKN. Normalizacja” nr 7/2009.
-
Wytyczne projektowania urządzeń ciepłej wody, Biuro Projektów Typowych i Studiów Budownictwa Miejskiego, Warszawa 1962.
-
Recknagel–Sprenger, Taschenbuch für Heizung, Lüftung und Klimatechnik, R. Oldenburg, München 1953.
-
Recnkagel–Sprenger, Ogrzewanie i Klimatyzacja. Poradnik, Arkady, Warszawa 1976.
-
Chłudow A.W., Zaopatrzenie w ciepłą wodę, Arkady, Warszawa 1960.
-
Chybowski B., Instalacje ciepłej wody użytkowej, Arkady, Warszawa 1966.
-
Brodski I.F., Goriaszczeje wodosnabżenije pri tiepłofikacji, Gosstrojizdat, Leningrad–Moskwa 1961.
-
Chybowski B., Instalacje ciepłej wody użytkowej, Wyd. II, Arkady, Warszawa 1979.
-
Mańkowski S., Projektowanie instalacji ciepłej wody, Arkady, Warszawa 1981.
-
Tuz P.K., Wskaźniki nierównomierności dobowej i chwilowej w budownictwie wielorodzinnym, „Rynek Instalacyjny” nr 5/2007.
-
Tuz P.K., Propozycja wprowadzenia współczynnika dopasowania przepływów do wymagań normy PN-92/B- 01706 przy doborze wodomierzy domowych, w oparciu o analizę monitoringu podłączeń domowych, INSTAL nr 7–8/2005.
-
Najrowski J., Szaflik W., Zmienność poboru ciepłej wody użytkowej w cyklu dobowym w budynkach mieszkalnych wielomieszkaniowych, wyposażonych w wodomierze mieszkaniowe, mat. konf. „Air Conditioning–District Heating‘98”, Wrocław–Szklarska Poręba 1998.