Výpočet výkonu topných kotlů pro soukromý dům

Pohodlí lidí, kteří pobývají uvnitř, zejména v zimním období, do značné míry závisí na teplotě vzduchu v jejich okolí. Mezi inženýrskými komunikacemi vybavenými v obytných prostorech je proto na prvním místě topný systém. V městských podmínkách se problémy s vytápěním bytů řeší nejčastěji centralizovaně, v soukromých domech však musí jejich majitelé vybavit autonomní systémy vytápění, jejichž hlavním prvkem je teplovodní kotel. Účinnost celého systému závisí na jeho technických a ekonomických vlastnostech.

Jak vypočítat výkon kotle

Výkon topného kotle je hlavním indikátorem charakterizujícím jeho schopnosti spojené s optimálním vytápěním prostor během špičkového zatížení. Hlavní věcí je správně vypočítat, kolik tepla je potřeba k jejich ohřátí. Pouze v tomto případě bude možné zvolit správný kotel pro vytápění soukromého domu z hlediska výkonu.

Pro výpočet výkonu kotle pro dům se používají různé metody, při nichž se jako základ bere plocha nebo objem vytápěných místností. Nověji byl požadovaný výkon topného kotle stanoven pomocí takzvaných koeficientů domu stanovených pro různé typy domů v rámci (W / m2):

• 130 ... 200 - domy bez tepelné izolace;
• 90 ... 110 - domy s částečně izolovanou fasádou;
• 50… 70 - domy postavené pomocí technologií XXI. Století.

Vynásobením plochy domu odpovídajícím koeficientem domu jsme získali požadovaný výkon topného kotle.

Výpočet výkonu kotle podle geometrických rozměrů místnosti

Podle jeho plochy můžete zhruba vypočítat výkon kotle na vytápění domu. V tomto případě se použije vzorec:

Wcat = S * Wud / 10kde:

• Wcat - jmenovitý výkon kotle, kW;
• S - celková plocha vytápěné místnosti, čtvereční M;
• Dřevo - měrný výkon kotle, který klesá na každých 10 metrů čtverečních M. vyhřívaný prostor.

Obecně se předpokládá, že v závislosti na oblasti, ve které se místnost nachází, je hodnota měrného výkonu kotle (kW \ sq. M.):

• pro jižní regiony - 0,7 ... 0,9;
• pro oblasti středního pruhu - 1,0 ... 1,2;
• pro Moskvu a Moskevskou oblast - 1,2 ... 1,5;
• pro severní regiony - 1,5 ... 2,0.

Výše uvedený vzorec pro výpočet kotle pro vytápění domu podle oblasti se používá v případech, kdy se jednotka na ohřev vody použije pouze pro vytápění místností s výškou nejvýše 2,5 m.

Pokud se předpokládá, že v místnosti bude nainstalován dvouokruhový kotel, který musí kromě vytápění zajišťovat uživatelům teplou vodu, musí být vypočtený získaný výkon zvýšen o 25%.

Pokud výška vytápěných prostor překročí 2,5 m, pak se získaný výsledek koriguje vynásobením koeficientem Kv. Kv = N / 2,5, kde N je skutečná výška místnosti, m.

V tomto případě konečný vzorec vypadá takto: P = (S * Wsp / 10) * Kv

Tato metoda výpočtu požadovaného výkonu, který musí mít topný kotel, je vhodná pro malé budovy se zatepleným podkrovím, přítomností tepelné izolace stěn a oken (dvojitá okna) atd.V ostatních případech může výsledek získaný na základě přibližného výpočtu vést k tomu, že zakoupený kotel nebude schopen normálního provozu. Nadměrný nebo nedostatečný výkon zároveň přispívá k výskytu řady nežádoucích problémů pro uživatele:

• snížení technických a ekonomických ukazatelů kotle;
• porucha v provozu automatizačních systémů;
• rychlé opotřebení dílů a komponentů;
• kondenzace v komíně;
• ucpání komína produkty neúplného spalování paliva atd .;

Pro získání přesnějších výsledků je nutné zohlednit výši skutečné tepelné ztráty jednotlivými prvky budov (okna, dveře, stěny atd.).

Aktualizovaný výpočet výkonu kotle

Výpočet topného systému, jehož součástí je topný kotel, musí být proveden samostatně pro každý objekt. Kromě geometrických rozměrů je důležité vzít v úvahu řadu takových parametrů:

• přítomnost nuceného větrání;
• klimatické pásmo;
• dostupnost dodávky teplé vody;
• stupeň izolace jednotlivých prvků objektu;
• přítomnost podkroví a suterénu atd.

Obecně platí, že vzorec pro přesnější výpočet výkonu kotle je následující:

Wcat = Qt * Kzapkde:

• Qt - tepelná ztráta objektu, kW.
• Kzap - bezpečnostní faktor, o jehož hodnotu se doporučuje zvýšit návrhovou kapacitu objektu. Jeho hodnota je zpravidla v rozmezí 1,15 ... 1,20 (15-20%).

Předpokládané tepelné ztráty jsou určeny vzorci:

Qt = V * ΔT * Kp / 860, V = S * H; Kde:

• PROTI - objem místnosti, metry krychlové;
• ΔT - rozdíl mezi teplotou venkovního a vnitřního vzduchu, ° С;
• Cr - koeficient rozptylu v závislosti na stupni tepelné izolace objektu.

Faktor rozptylu je vybrán na základě typu budovy a stupně její tepelné izolace.

• Předměty bez tepelné izolace: hangáry, dřevěné kasárny, konstrukce z vlnitého plechu atd. - Cr = 3,0 ... 4,0.
• Budovy s nízkou úrovní tepelné izolace: stěny v jedné cihle, dřevěná okna, břidlicová nebo železná střecha - Kr je bráno v rozmezí 2,0 ... 2,9.
• Domy s průměrným stupněm tepelné izolace: stěny ze dvou cihel, malý počet oken, standardní střecha atd. - Cr je 1,0 ... 1,9.
• Moderní, dobře izolované budovy: podlahové topení, okna s dvojitým zasklením atd. - Cr se pohybuje v rozmezí 0,6 ... 0,9.

Mnoho spotřebitelů umisťuje na své webové stránky a na webové stránky prodejců speciální kalkulačky, které spotřebitelům usnadní nalezení topného kotle. S jejich pomocí, zadáním nezbytných informací do příslušných polí, je možné s vysokou pravděpodobností určit, pro jakou oblast je například určen kotel 24 kW.

Taková kalkulačka zpravidla počítá podle následujících údajů:

• průměrná hodnota venkovní teploty v nejchladnějším týdnu v zimní sezóně;
• teplota vzduchu uvnitř objektu;
• přítomnost nebo nepřítomnost dodávky teplé vody;
• údaje o tloušťce vnějších stěn a podlah;
• materiály, ze kterých jsou vyrobeny podlahy a vnější stěny;
• výška stropu;
• geometrické rozměry všech vnějších stěn;
• počet oken, jejich velikosti a podrobný popis;
• informace o přítomnosti nebo nepřítomnosti nuceného větrání.

Po zpracování získaných údajů poskytne kalkulačka zákazníkovi požadovaný výkon topného kotle a také uvede typ a značku jednotky, která splňuje požadavek. Příklad výpočtu řady plynových kotlů určených k vytápění domů různých velikostí je uveden v tabulce:

Poznámka ke sloupci 11: Нс - zavěšený atmosférický kotel, А - podlahový kotel, wallд - nástěnný přeplňovaný kotel.

Podle výše uvedených metod se vypočítá výkon plynového kotle. Lze je však také použít k výpočtu výkonových charakteristik vodních ohřívacích jednotek pracujících na jiné druhy paliva.

Účtování tepelných ztrát

Při zahájení vývoje autonomního systému vytápění je nejprve nutné zjistit, kolik tepla vychází na ulici během nejtěžších mrazů prostřednictvím takzvaných uzavíracích konstrukcí. Patří sem stěny, okna, podlaha a střecha. Pouze stanovením množství tepelné ztráty bude možné věnovat se výběru zdroje tepla vhodné energie. Je třeba mít na paměti, že ke ztrátě tepla budovou v zimním období nedochází pouze prostřednictvím obvodových konstrukcí. Značná část vyrobeného tepla (až 30%) se vynakládá na ohřev studeného vzduchu přicházejícího z ulice v důsledku přirozeného větrání.

Celkové množství tepla potřebné k vytápění místnosti je určeno vzorcem:

Q = Qconstruct + Qairkde:

• Qconstruct - množství tepla ztraceného konstrukcí stejného typu, W;
• Qair - množství tepla spotřebovaného k ohřevu vzduchu přicházejícího z ulice, W.

Sečtením hodnot získaných na základě výpočtů určují celkové tepelné zatížení topného systému celé budovy.

Všechna měření se provádějí na vnější straně budovy a bezchybně zachycují její rohy. Jinak bude výpočet tepelných ztrát nepřesný.

Existují i ​​jiné způsoby úniku tepla v místnostech, například kuchyňskou digestoří, otevřenými dveřmi a okny, prasklinami v konstrukcích atd. Množství ztraceného tepla z těchto důvodů však prakticky nepřesahuje 5% celkových tepelných ztrát a proto se ve výpočtech nebere v úvahu ...

Výpočet tepelných ztrát obklopujícími strukturami

Složitost výpočtu spočívá ve skutečnosti, že musí být proveden pro každou místnost zvlášť, pečlivě zkoumat, měřit a hodnotit stav každého z jeho prvků sousedících s prostředím. Pouze v tomto případě je možné zohlednit veškeré teplo opouštějící dům.

Na základě výsledků měření se určí plocha S každého prvku obklopujících struktur, která se poté vloží do základního vzorce pro výpočet množství ztracené tepelné energie:

Qconstr = 1 / R * (Tv-Tn) * S * (1 + Σβ), R = δ / λ; Kde:

• R - tepelný odpor stavebního materiálu, čtvereční M. ° С / W;
• δ - tepelná vodivost stavebního materiálu, W / m ° С);
• λ - tloušťka stavebního materiálu, m;
• S - plocha vnějšího plotu, čtvereční M;
• televize - teplota vnitřního vzduchu, ° С;
• Tn - nejnižší teplota vzduchu v zimním období, ° С;
• β - tepelné ztráty, které závisí na orientaci budovy.

Pokud se konstrukce skládá z několika materiálů, například cihlové zdi s izolací, vypočítá se hodnota tepelného odporu R pro každý z těchto materiálů zvlášť a poté sečte.

Tepelné ztráty se v závislosti na orientaci budovy vybírají podle toho, kde je orientován uzavírací prvek:

• na severní stranu - β = 0,1;
• na západ nebo na jihovýchod - β = 0,05;
• na jih nebo jihozápad - β = 0.

Výpočet tepelných ztrát prostřednictvím prvků obvodových konstrukcí se provádí pro každou místnost v budově a jejich sečtením se získá předpokládaná hodnota celkových tepelných ztrát v ní. Poté pokračují k výpočtu v další místnosti. V důsledku provedených prací bude vlastník domu schopen identifikovat způsoby maximálního úniku tepla a eliminovat příčiny jejich výskytu.

Výpočet tepla spotřebovaného na ohřev ventilačního vzduchu

Množství tepla, které se spotřebuje na ohřev ventilačního vzduchu, dosahuje v některých případech 30% celkových ztrát tepelné energie. Toto je dostatečně velká hodnota, kterou je nepraktické ignorovat. Pro výpočet množství tepla, které bude nuceno vynaložit na ohřev přiváděného vzduchu, se použije následující vzorec:

Qair = c * m * (Tv-Tn)kde:

• C - tepelná kapacita směsi vzduchu, jejíž hodnota je 0,28 W / kg ° C;
• m - hmotnostní průtok vzduchu vstupujícího do místnosti z ulice, kg.

Hmotnostní průtok vzduchu vstupujícího do místnosti zvenčí se určuje za předpokladu, že se vzduch v domě obnovuje 1krát za hodinu.V tomto případě se sečtením objemů všech místností získá objemová hodnota proudu vzduchu. Poté se pomocí hodnoty hustoty vzduchu převede jeho objem na hmotnost. Zde je třeba vzít v úvahu skutečnost, že hustota vzduchu závisí na jeho teplotě.

Nahrazením všech známých hodnot ve výše uvedeném vzorci se stanoví množství tepla potřebné k ohřevu přiváděného vzduchu.

Obyčejné chyby

Výpočet autonomního topného systému je složitý proces skládající se z několika vzájemně souvisejících postupných kroků:

1. Výpočet tepelných ztrát objektu.
2. Stanovení teplotního režimu jednotlivých místností a budovy jako celku.
3. Výpočet výkonu baterií topných těles.
4. Hydraulický výpočet topného systému.
5. Výpočet výkonu topného kotle.
6. Stanovení celkového objemu autonomního topného systému.

Tepelný výpočet topného systému není teoretická studie, ale přesný a rozumný výsledek, jehož praktická implementace vám umožní správně vybrat všechny potřebné komponenty a vybavit efektivní topný systém, který funguje bez problémů po mnoho let .

Hlavní chybou, které se mnozí majitelé soukromých domů dopouštějí, je ignorování některých fází výpočtu. Domnívají se, že k vyřešení problému stačí zvolit výkonnější kotel se zaměřením pouze na údaje přibližného výpočtu jeho výkonu nad plochou místnosti. Tento přístup ohrožuje zbytečné provozní náklady a často vede k tomu, že kotel bude pracovat neustále, baterie radiátorů budou horké a místnost bude studená. V tomto případě je nutné se vrátit do původního stavu a provést kompletní výpočet topného systému. Teprve potom lze začít odstraňovat nedostatky způsobené kritickými chybami ve výpočtech.