Výpočet výkonu topných kotlů pro soukromý dům

Komfort lidí, kteří zůstávají uvnitř, zejména v zimním období, do značné míry závisí na teplotě okolního vzduchu. Proto mezi sítěmi, které jsou vybaveny v obytných prostorech, je topný systém na prvním místě. V městských podmínkách se problémy s vytápěním bytů nejčastěji řeší centralizovaně, avšak v soukromých domech musí jejich vlastníci vybavit autonomní systémy vytápění, jejichž hlavním prvkem je kotel. Celkový výkon systému závisí na jeho technických a ekonomických charakteristikách.

Jak vypočítat výkon kotle

Výkon topného kotle je hlavním ukazatelem, který charakterizuje jeho schopnosti spojené s optimálním vytápěním místností při špičkovém zatížení. Hlavní věc je zde správně spočítat, kolik tepla bude potřeba k jejich zahřátí. Pouze v tomto případě bude možné zvolit správný kotel pro vytápění soukromého domu podle kapacity.

Pro výpočet výkonu kotle pro dům se používají různé metody, při nichž se jako základ použije plocha nebo objem vytápěných prostor. V poslední době byl požadovaný výkon topného kotle stanoven pomocí tzv. Koeficientů domu nastavených pro různé typy domů v rámci (W / sq. M.):

• 130 ... 200 - domy bez tepelné izolace;
• 90 ... 110 - domy s částečně izolovanou fasádou;
• 50 ... 70 - domy postavené za použití technologií 21. století.

Vynásobením plochy domu odpovídajícím koeficientem domu získáme požadovaný výkon topného kotle.

Výpočet výkonu kotle podle geometrických rozměrů místnosti

Předběžně vypočítat výkon kotle pro vytápění domu podle jeho plochy. Použijte vzorec:

Wkot = S * Wud / 10kde:

• Wkot - návrhový výkon kotle, kW;
• S - celková plocha vytápěné místnosti, m 2;
• Wud - měrný výkon kotle, který odpovídá každých 10 metrů čtverečních. vyhřívaná plocha.

Obecně se předpokládá, že v závislosti na regionu, ve kterém je místnost umístěna, je měrný výkon kotle (kW \ m. Sq.):

• pro jižní regiony - 0,7 ... 0,9;
• pro oblasti středního pásma - 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 ohřívač vody použije pouze pro vytápění místností s výškou nepřesahující 2,5 m.

Pokud se předpokládá, že v místnosti bude instalován dvouokruhový kotel, který by kromě vytápění měl uživatelům poskytovat teplou vodu, musí být vypočtený návrhový výkon zvýšen o 25%.

Pokud výška vytápěných místností přesáhne 2,5 m, pak se získaný výsledek upraví vynásobením koeficientem Kv. Kv = N / 2,5, kde N je skutečná výška místnosti, m.

V tomto případě je konečný vzorec následující: P = (S * Wud / 10) * Qu

Tento způsob výpočtu potřebného výkonu, který by měl kotel mít, je vhodný pro malé budovy s izolovaným podkrovím, přítomnost tepelné izolace stěn a oken (dvojitá okna) atd. V ostatních případech může výsledek získaný přibližným výpočtem vést k že zakoupený kotel nebude fungovat normálně. V tomto případě nadměrná nebo nedostatečná síla přispívá k řadě nežádoucích problémů pro uživatele:

• snížení technických a ekonomických ukazatelů kotle;
• selhání automatizačních systémů;
• rychlé opotřebení dílů a příslušenství;
• kondenzace v komíně;
• ucpávání komínů produkty nedokonalého spalování paliva atd .;

Pro získání přesnějších výsledků je nutné vzít v úvahu výši skutečné tepelné ztráty prostřednictvím jednotlivých prvků budov (okna, dveře, stěny atd.).

Zpřesněný výpočet výkonu kotle

Výpočet topného systému, který zahrnuje topný kotel, musí být proveden samostatně pro každý objekt. Kromě geometrických rozměrů je důležité brát 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:

Wkot = Qt * Kzapkde:

• Qt - tepelné ztráty předmětu, kW.
• Kzap - bezpečnostní faktor, jehož hodnota se doporučuje ke zvýšení konstrukční kapacity zařízení. Jeho hodnota se zpravidla pohybuje v rozmezí 1,15 ... 1,20 (15-20%).

Předpokládané tepelné ztráty jsou určeny vzorci:

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

• PROTI - objem místnosti, m3;
• ΔT - rozdíl mezi vnější a vnitřní teplotou vzduchu, ° C;
• Kr - disperzní koeficient, v závislosti na stupni tepelné izolace objektu.

Koeficient rozptylu se volí na základě typu budovy a stupně její tepelné izolace.

• Předměty bez tepelné izolace: hangáry, dřevěné kasárny, vlnité železné konstrukce atd. - Кр = 3,0 ... 4.0.
• Budovy s nízkou úrovní tepelné izolace: stěny z jedné cihly, dřevěná okna, břidlicové nebo železné střechy - Cr rovné 2,0 ... 2.9.
• Domy s průměrným stupněm tepelné izolace: dvouděné zdi, malý počet oken, standardní střecha atd. - Cr je 1,0 ... 1.9.
• Moderní, dobře izolované budovy: podlahové vytápění, okna s dvojitým zasklením atd. - Kr je v rozsahu 0,6 ... 0,9.

Aby usnadnili spotřebitelům nalezení topného kotle, mnoho výrobců umisťuje speciální kalkulačky na své webové stránky a na webové stránky obchodníků. S jejich pomocí lze po zadání potřebných informací do odpovídajících polí určit s velkou pravděpodobností, jaká oblast je navržena například pro kotel o výkonu 24 kW.

Taková kalkulačka se zpravidla počítá podle následujících údajů:

• průměrná hodnota venkovní teploty v nejchladnějším týdnu v zimní sezóně;
• teplota vzduchu uvnitř zařízení;
• přítomnost nebo nepřítomnost dodávky horké vody;
• údaje o tloušťce vnějších stěn a stropů;
• materiály, z nichž jsou vyrobeny stropy 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 dat poskytne kalkulačka zákazníkovi potřebný výkon topného kotle, jakož i typ a značku jednotky, která požadavek splňuje. Příklad výpočtu řady plynových kotlů určených k vytápění domů různých velikostí je uveden v tabulce:

Poznámka ke sloupci 11: Ns - atmosférický kotel, A - podlahový kotel, Nd - nástěnný přeplňovaný kotel.

Podle výše uvedených metod se vypočítává kapacita plynového kotle. Lze je však také použít pro výpočet energetických charakteristik ohřívačů vody provozovaných na jiných druzích paliva.

Účtování tepelných ztrát

Když se začíná vyvíjet autonomní topný systém, je nejprve nutné zjistit, kolik tepla proudí do ulice během nejhorších mrazů prostřednictvím tzv. Stavebních obálek. Patří k nim stěny, okna, podlaha a střecha. Pouze stanovením množství tepelné ztráty bude možné věnovat pozornost výběru zdroje tepla vhodné energie.Je třeba mít na paměti, že ke ztrátě tepla v budově v zimní sezóně nedochází pouze prostřednictvím obálek budovy. Značná část generovaného tepla (až 30%) je vynakládána na ohřev studeného vzduchu přicházejícího z ulice v důsledku přirozeného větrání.

Celkové množství tepla potřebné k vytápění místnosti je určeno vzorcem:

Q = Qconst + Qstarkde:

• Qconstru - množství tepla ztraceného stejným designem, W;
• Qstar - množství tepla spotřebovaného na ohřev vzduchu přicházejícího z ulice, W.

Sčítáním hodnot získaných na základě výpočtů se stanoví celkové tepelné zatížení topného systému celé budovy.

Všechna měření se provádějí na vnější straně budovy, aniž by se zachytily její rohy. V opačném případě bude výpočet tepelných ztrát nepřesný.

Existují i ​​jiné způsoby úniku tepla v prostorách, například přes digestoře, otevřené dveře a okna, praskliny v konstrukcích atd. Množství tepla ztracené z těchto důvodů však prakticky nepřesahuje 5% celkové tepelné ztráty, a proto se při výpočtech nezohledňuje. .

Výpočet tepelných ztrát stavebních obálek

Složitost výpočtu spočívá v tom, že musí být proveden pro každou místnost zvlášť, pečlivě zkontrolovat, měřit a vyhodnotit stav každého z jeho prvků sousedících s prostředím. Pouze v tomto případě můžete vzít v úvahu veškeré teplo opouštějící dům.

Podle výsledků měření se určí plocha S každého prvku obvodového pláště budovy, která se potom vloží do základního vzorce pro výpočet množství ztracené tepelné energie:

Qconstructor = 1 / R * (Tv-Tn) * S * (1 + β), R = 5 / λ; Kde:

• R - tepelný odpor konstrukčního materiálu, m. Sq. ° C / W;
• δ - tepelná vodivost konstrukčního materiálu, W / m ° C);
• λ - tloušťka konstrukčního materiálu, m;
• S - plocha vnějšího plotu, sq. M.;
• Televize - teplota vnitřního vzduchu, ° C;
• T - nejnižší teplota vzduchu v zimní sezóně, ° С;
• β - tepelné ztráty, které závisí na orientaci budovy.

Pokud se konstrukce skládá z několika materiálů, například zděné stěny s izolací, vypočte se hodnota tepelného odporu R zvlášť pro každý z těchto materiálů a poté sečte.

Tepelné ztráty v závislosti na orientaci budovy se volí na základě orientace obklopujícího prvku:

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

Výpočet tepelných ztrát prostřednictvím prvků obvodových plášťů budovy se provádí pro každou místnost v budově a poté je sečtením získají předpokládanou celkovou tepelnou ztrátu v ní. Poté přejdou k výpočtu v další místnosti. V důsledku této práce bude majitel domu schopen identifikovat způsoby maximálního úniku tepla a eliminovat příčiny jejich výskytu.

Výpočet tepla vynaloženého na ohřev ventilačního vzduchu

Množství tepla, které je v některých případech vynaloženo na ohřev ventilačního vzduchu, dosahuje 30% celkové ztráty tepelné energie. Jedná se o dostatečně velkou hodnotu, kterou nelze ignorovat. Pro výpočet množství tepla, které bude muset být vynaloženo na ohřev přiváděného vzduchu, se použije vzorec:

Qtrain = 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 tok vzduchu vstupujícího do místnosti z vnějšku je stanoven za předpokladu, že vzduch je aktualizován v celém domě jednou za hodinu. V tomto případě získají objemy všech místností objemový průtok vzduchu. Poté, pomocí hodnoty hustoty vzduchu, je jeho objem přenesen do hmoty. Zde je třeba vzít v úvahu skutečnost, že hustota vzduchu závisí na jeho teplotě.

Teplota přiváděného vzduchu ºС	– 25	– 20	– 15	– 10	-5	0	+ 5	+ 10
Hustota, kg / m3	1,422	1,394	1,367	1,341	1,316	1,290	1,269	1,247

Nahrazením všech známých hodnot ve výše uvedeném vzorci určete množství tepla potřebného pro ohřev přiváděného vzduchu.

Časté chyby

Výpočet autonomního systému vytápění je komplexní proces sestávající z několika vzájemně propojených fázovaných postupů:

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

Tepelný výpočet topného systému není teoretický výzkum, ale přesný a přiměřený 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 mnoha majitelů soukromých domů je ignorování některých fází výpočtu. Domnívají se, že k vyřešení problému stačí zvolit výkonnější kotel se zaměřením pouze na údaje přibližného výpočtu jeho kapacity podle oblasti místnosti. Takový přístup je plný nadměrných provozních nákladů a často vede ke skutečnosti, že kotel bude pracovat nepřetržitě, baterie chladiče budou horké a místnost bude chladná. V tomto případě je nutné se vrátit do původního stavu a provést kompletní výpočet topného systému. Teprve poté můžeme začít odstraňovat nedostatky způsobené kritickými chybami ve výpočtech.