Obliczanie mocy kotłów grzewczych dla domu prywatnego

Komfort osób przebywających w pomieszczeniach, zwłaszcza w okresie zimowym, w dużej mierze zależy od temperatury otaczającego ich powietrza. Dlatego wśród komunikacji inżynierskiej, wyposażonej w lokale mieszkalne, system ogrzewania zajmuje pierwsze miejsce. W warunkach miejskich problemy ogrzewania mieszkań są najczęściej rozwiązywane w sposób scentralizowany, jednak w domach prywatnych ich właściciele muszą wyposażyć autonomiczne systemy grzewcze, których głównym elementem jest kocioł ciepłej wody. Wydajność całego systemu zależy od technicznych i ekonomicznych właściwości tego ostatniego.

Jak obliczyć moc kotła

Moc kotła grzewczego jest głównym wskaźnikiem charakteryzującym jego możliwości związane z optymalnym ogrzewaniem pomieszczeń podczas szczytowych obciążeń. Najważniejsze tutaj jest prawidłowe obliczenie, ile ciepła jest potrzebne do ich ogrzania. Tylko w tym przypadku będzie można wybrać odpowiedni kocioł do ogrzewania prywatnego domu pod względem mocy.

Aby obliczyć moc kotła dla domu, stosuje się różne metody, w których za podstawę przyjmuje się powierzchnię lub objętość ogrzewanych pomieszczeń. Niedawno wymagana moc kotła grzewczego została określona przy użyciu tak zwanych współczynników domu ustalonych dla różnych typów domów w obrębie (W / m2):

• 130 ... 200 - domy bez izolacji termicznej;
• 90 ... 110 - domy z częściowo izolowaną elewacją;
• 50…70 - domy budowane w technologiach XXI wieku.

Mnożąc powierzchnię domu przez odpowiedni współczynnik domu uzyskaliśmy wymaganą moc kotła grzewczego.

Obliczanie mocy kotła według wymiarów geometrycznych pomieszczenia

Możesz z grubsza obliczyć moc kotła do ogrzewania domu według jego powierzchni. W tym przypadku stosuje się formułę:

Wcat = S * Wud / 10gdzie:

• Wcat - moc znamionowa kotła, kW;
• S - całkowita powierzchnia ogrzewanego pomieszczenia, mkw.;
• Drewno - moc właściwa kotła, która przypada na każde 10 m2. ogrzewany obszar.

W ogólnym przypadku zakłada się, że w zależności od regionu, w którym znajduje się pomieszczenie, wartość mocy właściwej kotła wynosi (kW \ mkw.):

• dla regionów południowych - 0,7 ... 0,9;
• dla obszarów środkowego pasa - 1,0 ... 1,2;
• dla Moskwy i regionu moskiewskiego - 1,2 ... 1,5;
• dla regionów północnych - 1,5 ... 2,0.

Powyższy wzór do obliczania kotła do ogrzewania domu według powierzchni stosuje się w przypadkach, gdy urządzenie do podgrzewania wody będzie używane tylko do ogrzewania pomieszczeń o wysokości nie większej niż 2,5 m.

Jeśli założy się, że w pomieszczeniu zostanie zainstalowany kocioł dwuprzewodowy, który oprócz ogrzewania musi zapewniać użytkownikom ciepłą wodę, uzyskaną moc obliczoną należy zwiększyć o 25%.

Jeżeli wysokość ogrzewanego pomieszczenia przekracza 2,5 m, uzyskany wynik koryguje się, mnożąc go przez współczynnik Kv. Kv = N / 2,5, gdzie N jest rzeczywistą wysokością pomieszczenia, m.

W tym przypadku ostateczna formuła wygląda tak: P = (S * Wsp / 10) * Kv

Ta metoda obliczania wymaganej mocy, jaką musi mieć kocioł grzewczy, jest odpowiednia dla małych budynków z ocieplonym poddaszem, obecnością izolacji termicznej ścian i okien (podwójne oszklenie) itp.W innych przypadkach wynik uzyskany w wyniku przybliżonych obliczeń może prowadzić do tego, że zakupiony kocioł nie będzie mógł normalnie pracować. Jednocześnie nadmierna lub niewystarczająca moc przyczynia się do pojawienia się szeregu niepożądanych problemów dla użytkownika:

• obniżenie wskaźników techniczno-ekonomicznych kotła;
• awaria w działaniu systemów automatyki;
• szybkie zużycie części i komponentów;
• kondensacja w kominie;
• zatkanie komina produktami niepełnego spalania paliwa itp.;

Aby uzyskać dokładniejsze wyniki, konieczne jest uwzględnienie wielkości rzeczywistych strat ciepła przez poszczególne elementy budynków (okna, drzwi, ściany itp.).

Zaktualizowane obliczenia wydajności kotła boiler

Obliczenia instalacji grzewczej, w skład której wchodzi kocioł grzewczy, należy przeprowadzić indywidualnie dla każdego obiektu. Oprócz wymiarów geometrycznych ważne jest, aby wziąć pod uwagę szereg takich parametrów:

• obecność wymuszonej wentylacji;
• strefa klimatyczna;
• dostępność ciepłej wody;
• stopień izolacji poszczególnych elementów obiektu;
• obecność strychu i piwnicy itp.

Ogólnie wzór na dokładniejsze obliczenie mocy kotła jest następujący:

Wcat = Qt * Kzapgdzie:

• Qt - straty ciepła obiektu, kW.
• Kzap - współczynnik bezpieczeństwa, o wartość którego zaleca się zwiększenie nośności projektowej obiektu. Z reguły jego wartość mieści się w przedziale 1,15 ... 1,20 (15-20%).

Przewidywane straty ciepła określają wzory:

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

• V - objętość pomieszczenia, metry sześcienne;
• T - różnica między temperaturą powietrza na zewnątrz i wewnątrz, ° С;
• Cr - współczynnik rozpraszania, zależny od stopnia izolacji termicznej obiektu.

Współczynnik rozpraszania dobierany jest w zależności od rodzaju budynku i stopnia jego izolacji termicznej.

• Obiekty bez izolacji termicznej: hangary, baraki drewniane, konstrukcje z blachy falistej itp. - Cr = 3,0 ... 4,0.
• Budynki o niskim poziomie izolacyjności termicznej: ściany w jednej cegle, okna drewniane, dach łupkowy lub żelazny - Kr jest równy w przedziale 2,0 ... 2,9.
• Domy o średnim stopniu izolacyjności termicznej: ściany z dwóch cegieł, mała ilość okien, standardowy dach itp. - Cr wynosi 1,0...1,9.
• Nowoczesne, dobrze ocieplone budynki: ogrzewanie podłogowe, okna z podwójnymi szybami itp. - Cr jest w przedziale 0,6...0,9.

Aby ułatwić konsumentowi znalezienie kotła grzewczego, wielu producentów umieszcza na swoich stronach internetowych i stronach dealerów specjalne kalkulatory. Za ich pomocą, wpisując niezbędne informacje w odpowiednich polach, można z dużym prawdopodobieństwem określić, do jakiego obszaru przeznaczony jest np. kocioł o mocy 24 kW.

Z reguły taki kalkulator oblicza według następujących danych:

• średnia wartość temperatury zewnętrznej w najzimniejszym tygodniu w sezonie zimowym;
• temperatura powietrza wewnątrz obiektu;
• obecność lub brak ciepłej wody;
• dane dotyczące grubości ścian zewnętrznych i podłóg;
• materiały, z których wykonane są podłogi i ściany zewnętrzne;
• wysokość sufitu;
• wymiary geometryczne wszystkich ścian zewnętrznych;
• liczba okien, ich rozmiary i szczegółowy opis;
• informacje o obecności lub braku wentylacji wymuszonej.

Po przetworzeniu uzyskanych danych kalkulator poda klientowi wymaganą moc kotła grzewczego, a także wskaże typ i markę urządzenia, które spełnia żądanie. Przykład obliczenia linii kotłów gazowych przeznaczonych do ogrzewania domów o różnych rozmiarach pokazano w tabeli:

Uwaga do kolumny 11: Нс - podwieszany kocioł atmosferyczny, А - kocioł stojący, Нд - kocioł ścienny z turbodoładowaniem.

Zgodnie z powyższymi metodami obliczana jest moc kotła gazowego. Można je jednak również wykorzystać do obliczenia charakterystyk mocy urządzeń do podgrzewania wody pracujących na innych rodzajach paliwa.

Rachunkowość strat ciepła

Rozpoczynając opracowywanie autonomicznego systemu grzewczego, należy przede wszystkim dowiedzieć się, ile ciepła wychodzi na ulicę podczas najcięższych mrozów przez tak zwane konstrukcje otaczające. Należą do nich ściany, okna, podłoga i dach. Dopiero ustalając wielkość strat ciepła, będzie można zadbać o dobór źródła ciepła o odpowiedniej mocy. Należy pamiętać, że utrata ciepła przez budynek w okresie zimowym następuje nie tylko przez otaczające konstrukcje. Znaczna część generowanego ciepła (do 30%) jest przeznaczana na ogrzewanie zimnego powietrza pochodzącego z ulicy dzięki naturalnej wentylacji.

Całkowitą ilość ciepła potrzebnego do ogrzania pomieszczenia określa wzór:

Q = Qkonstrukt + Qairgdzie:

• Qkonstrukcja - ilość ciepła traconego przez konstrukcję tego samego typu, W;
• Qair - ilość ciepła zużytego do ogrzania powietrza pochodzącego z ulicy, W.

Sumując wartości uzyskane w wyniku obliczeń, określają one całkowite obciążenie cieplne systemu grzewczego całego budynku.

Wszystkie pomiary przeprowadzane są na zewnątrz budynku, bezbłędnie wychwytując jego narożniki. W przeciwnym razie obliczenia strat ciepła będą niedokładne.

Istnieją inne sposoby ucieczki ciepła do pomieszczeń, na przykład przez okap kuchenny, otwarte drzwi i okna, pęknięcia w konstrukcjach itp. Jednak ilość traconego z tych powodów ciepła praktycznie nie przekracza 5% całkowitej utraty ciepła i dlatego nie jest brane pod uwagę w obliczeniach...

Obliczanie strat ciepła przez otaczające konstrukcje

Złożoność obliczeń polega na tym, że należy je przeprowadzić dla każdego pomieszczenia osobno, dokładnie badając, mierząc i oceniając stan każdego z jego elementów sąsiadujących z otoczeniem. Tylko w tym przypadku możliwe jest uwzględnienie całego ciepła wychodzącego z domu.

Na podstawie wyników pomiarów wyznaczana jest powierzchnia S każdego elementu konstrukcji otaczających, którą następnie wstawia się do podstawowego wzoru obliczania ilości utraconej energii cieplnej:

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

• R - odporność termiczna materiału budowlanego, m2 ° C / W;
• δ - przewodność cieplna materiału budowlanego, W / m ° С);
• λ - grubość materiału konstrukcyjnego, m;
• S - powierzchnia ogrodzenia zewnętrznego, mkw.;
• telewizja - temperatura powietrza w pomieszczeniu, ° С;
• Tn - najniższa temperatura powietrza w sezonie zimowym, ° С;
• β - straty ciepła, które zależą od orientacji budynku.

Jeżeli konstrukcja składa się z kilku materiałów, np. ściany z cegły z izolacją, wartość oporu cieplnego R oblicza się osobno dla każdego z tych materiałów, a następnie sumuje.

Straty ciepła, w zależności od orientacji budynku, dobierane są w zależności od tego, gdzie zorientowany jest element zamykający:

• po stronie północnej - β = 0,1;
• na zachód lub południowy wschód - β = 0,05;
• na południe lub południowy zachód - β = 0.

Obliczenie strat ciepła przez elementy konstrukcji otaczających przeprowadza się dla każdego pomieszczenia w budynku, a następnie sumując je uzyskuje się przewidywaną wartość całkowitych strat ciepła w nim. Następnie przechodzą do obliczeń w następnym pokoju. W wyniku przeprowadzonych prac właściciel domu będzie mógł zidentyfikować sposoby maksymalnego upływu ciepła i wyeliminować przyczyny ich powstawania.

Obliczanie ciepła zużytego do ogrzewania powietrza wentylacyjnego

Ilość ciepła zużywanego do ogrzania powietrza wentylacyjnego w niektórych przypadkach sięga 30% całkowitych strat energii cieplnej. Jest to wystarczająco duża wartość, której ignorowanie jest niepraktyczne. Aby obliczyć ilość ciepła, która zostanie zmuszona do wydania na ogrzewanie powietrza nawiewanego, stosuje się następujący wzór:

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

• do - pojemność cieplna mieszanki powietrza, której wartość wynosi 0,28 W/kg °C;
• m - masowe natężenie przepływu powietrza wchodzącego do pomieszczenia z ulicy, kg.

Masowe natężenie przepływu powietrza wchodzącego do pomieszczenia z zewnątrz określa się przy założeniu, że powietrze jest odnawiane w całym domu 1 raz na godzinę.W tym przypadku sumując objętości wszystkich pomieszczeń uzyskuje się objętościową wartość przepływu powietrza. Następnie, korzystając z wartości gęstości powietrza, przelicza się jego objętość na masę. Tutaj musisz wziąć pod uwagę fakt, że gęstość powietrza zależy od jego temperatury.

Zastępując wszystkie znane wartości w powyższym wzorze określa się ilość ciepła potrzebną do ogrzania powietrza nawiewanego.

Częste błędy

Obliczanie autonomicznego systemu ogrzewania to złożony proces składający się z kilku powiązanych ze sobą, krok po kroku procedur:

1. Obliczanie strat ciepła obiektu.
2. Wyznaczenie reżimu temperaturowego poszczególnych pomieszczeń i budynku jako całości.
3. Obliczanie mocy baterii grzejników grzewczych.
4. Obliczenia hydrauliczne instalacji grzewczej.
5. Obliczanie mocy kotła grzewczego.
6. Określenie całkowitej objętości autonomicznego systemu grzewczego.

Obliczenia termiczne systemu grzewczego nie są badaniem teoretycznym, ale dokładnym i rozsądnym wynikiem, którego praktyczna realizacja pozwoli prawidłowo dobrać wszystkie niezbędne komponenty i wyposażyć skuteczny system grzewczy, który działa bez problemów przez wiele lat .

Głównym błędem popełnianym przez wielu właścicieli prywatnych domów jest ignorowanie niektórych etapów obliczeń. Uważają, że aby rozwiązać ten problem, wystarczy wybrać mocniejszy kocioł, skupiając się tylko na danych przybliżonego obliczenia jego mocy na powierzchni pomieszczenia. Takie podejście grozi zbędnymi kosztami eksploatacji i często prowadzi do tego, że kocioł będzie pracował nieprzerwanie, baterie grzejników będą gorące, a w pomieszczeniu będzie zimno. W takim przypadku konieczne jest powrót do pierwotnego stanu i wykonanie pełnego obliczenia systemu grzewczego. Dopiero wtedy można zacząć eliminować niedociągnięcia spowodowane krytycznymi błędami w obliczeniach.