Obliczanie mocy kotłów grzewczych dla prywatnego domu

Komfort przebywania w pomieszczeniu, szczególnie w sezonie zimowym, zależy w dużej mierze od temperatury otaczającego powietrza. Dlatego wśród narzędzi, które są wyposażone w pomieszczeniach mieszkalnych, system grzewczy zajmuje pierwsze miejsce. W warunkach miejskich problemy z ogrzewaniem mieszkań są najczęściej rozwiązywane w sposób scentralizowany, ale w prywatnych budynkach ich właściciele muszą wyposażać autonomiczne systemy grzewcze, których głównym elementem jest kocioł na gorącą wodę. To od technicznych i ekonomicznych cech tego ostatniego zależy ogólna wydajność systemu.

Jak obliczyć moc kotła

Moc kotła grzewczego jest głównym wskaźnikiem, który charakteryzuje jego możliwości związane z optymalnym ogrzewaniem pomieszczeń podczas szczytowych obciążeń. Najważniejsze jest, aby poprawnie obliczyć, ile ciepła będzie potrzebne do ich podgrzania. Tylko w tym przypadku będzie można wybrać odpowiedni kocioł do ogrzewania prywatnego domu według wydajności.

Aby obliczyć moc kotła w domu, stosuje się różne metody, w których za podstawę przyjmuje się powierzchnię lub objętość ogrzewanego pomieszczenia. Niedawno określono wymaganą moc kotła grzewczego przy użyciu tak zwanych współczynników domów ustawionych dla różnych typów domów w (W / m2.):

• 130 ... 200 - domy bez izolacji termicznej;
• 90 ... 110 - domy z częściowo izolowaną fasadą;
• 50 ... 70 - domy budowane z wykorzystaniem technologii XXI wieku.

Mnożąc powierzchnię domu przez odpowiedni współczynnik domu, uzyskujemy wymaganą moc kotła grzewczego.

Obliczanie mocy kotła zgodnie z geometrycznymi wymiarami pomieszczenia

Wstępnie obliczyć moc kotła do ogrzewania domu według jego powierzchni. Użyj wzoru:

Wkot = S * Wud / 10gdzie:

• Wkot - moc obliczeniowa kotła, kW;
• S. - całkowita powierzchnia ogrzewanego pomieszczenia, kw. M.;
• Łud - moc właściwa kotła, która przypada na każde 10 metrów kwadratowych. ogrzewany obszar.

W ogólnym przypadku przyjmuje się, że w zależności od regionu, w którym znajduje się pomieszczenie, moc właściwa kotła wynosi (kW \ m. Sq.):

• dla regionów południowych - 0,7 ... 0,9;
• dla obszarów środkowego pasma - 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, w których podgrzewacz wody będzie używany tylko do ogrzewania pomieszczeń o wysokości nie większej niż 2,5 m.

Jeżeli zakłada się, że w pomieszczeniu zostanie zainstalowany kocioł z podwójnym obiegiem, który oprócz ogrzewania powinien zapewnić użytkownikom ciepłą wodę, obliczoną moc obliczeniową należy zwiększyć o 25%.

Jeśli wysokość ogrzewanych pomieszczeń przekracza 2,5 m, uzyskany wynik jest korygowany przez pomnożenie go przez współczynnik Kv. Kv = N / 2,5, gdzie N jest rzeczywistą wysokością pomieszczenia, m.

W takim przypadku końcowy wzór jest następujący: P = (S * Wud / 10) * Qu

Ta metoda obliczania wymaganej mocy, jaką powinien mieć kocioł, jest odpowiednia dla małych budynków z izolowanym poddaszem, obecności izolacji termicznej ścian i okien (okna z podwójnymi szybami) itp. W innych przypadkach wynik uzyskany z przybliżonych obliczeń może prowadzić do zakupiony kocioł nie będzie mógł normalnie pracować. W takim przypadku nadmiar lub niewystarczająca moc przyczynia się do szeregu niepożądanych problemów dla użytkownika:

• redukcja technicznych i ekonomicznych wskaźników kotła;
• awaria systemów automatyki;
• szybkie zużycie części i akcesoriów;
• kondensacja w kominie;
• zatkanie komina przez produkty niepełnego spalania paliwa itp .;

Aby uzyskać dokładniejsze wyniki, należy wziąć pod uwagę wielkość faktycznej utraty ciepła przez poszczególne elementy budynków (okna, drzwi, ściany itp.).

Dopracowane obliczenia mocy kotła

Obliczenia systemu grzewczego, który obejmuje 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 zaopatrzenia w ciepłą wodę;
• stopień izolacji poszczególnych elementów obiektu;
• obecność strychu i piwnicy itp.

Ogólnie rzecz biorąc, wzór na dokładniejsze obliczenie mocy kotła jest następujący:

Wkot = Qt * Kzapgdzie:

• Qt - utrata ciepła obiektu, kW.
• Kzap - współczynnik bezpieczeństwa, którego wartość jest zalecana w celu zwiększenia zdolności projektowej obiektu. Z reguły jego wartość mieści się w przedziale 1,15 ... 1,20 (15-20%).

Przewidywana utrata ciepła zależy od wzorów:

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

• V. - objętość pomieszczenia, m3;
• ΔT - różnica między temperaturą powietrza zewnętrznego i wewnętrznego, ° C;
• Kr - współczynnik dyspersji, w zależności od stopnia izolacji termicznej obiektu.

Współczynnik dyspersji dobierany jest na podstawie rodzaju budynku i stopnia jego izolacji termicznej.

• Obiekty bez izolacji termicznej: hangary, drewniane baraki, faliste konstrukcje żelazne itp. - Кр = 3,0 ... 4,0.
• Budynki o niskim poziomie izolacji termicznej: ściany wykonane z jednej cegły, drewniane okna, dachy łupkowe lub żelazne - Cr równe 2,0 ... 2,9.
• Domy o średnim stopniu izolacji termicznej: ściany z dwóch cegieł, niewielka liczba okien, standardowy dach itp. - Cr wynosi 1,0 ... 1,9.
• Nowoczesne, dobrze izolowane budynki: ogrzewanie podłogowe, okna z podwójnymi szybami itp. - Kr jest w zakresie 0,6 ... 0,9.

Aby ułatwić konsumentom znalezienie kotła grzewczego, wielu producentów umieszcza specjalne kalkulatory na swoich stronach internetowych i stronach dealerów. Za ich pomocą po wprowadzeniu niezbędnych informacji w odpowiednich polach można z dużym prawdopodobieństwem ustalić, jaki obszar jest przeznaczony, na przykład dla kotła o mocy 24 kW.

Z reguły taki kalkulator oblicza zgodnie z następującymi danymi:

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

Po przetworzeniu danych kalkulator da 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 podano w tabeli:

Uwaga do kolumny 11: Ns - kocioł atmosferyczny, A - kocioł podłogowy, Nd - ścienny kocioł turbodoładowany.

Zgodnie z powyższymi metodami obliczana jest wydajność kotła gazowego. Można je jednak również wykorzystać do obliczenia charakterystyki mocy urządzeń grzewczych działających na innych rodzajach paliwa.

Rachunek strat ciepła

Zaczynając opracowywać autonomiczny system ogrzewania, najpierw należy dowiedzieć się, ile ciepła dociera na ulicę podczas najsilniejszych mrozów przez tak zwane koperty budynków. Należą do nich ściany, okna, podłoga i dach. Tylko poprzez określenie wielkości strat ciepła możliwe będzie zajęcie się wyborem źródła ciepła o odpowiedniej mocy.Należy pamiętać, że utrata ciepła przez budynek w sezonie zimowym występuje nie tylko przez otoczenie budynku. Znaczna część generowanego ciepła (do 30%) jest zużywana na ogrzewanie zimnego powietrza dochodzącego z ulicy dzięki naturalnej wentylacji.

Całkowitą ilość ciepła potrzebną do ogrzania pomieszczenia określa wzór:

Q = Qconst + Qstargdzie:

• Qconstru - ilość ciepła utraconego przez ten sam projekt, W;
• Qstar - ilość ciepła wydanego na ogrzewanie powietrza dochodzącego z ulicy, W.

Podsumowując wartości uzyskane w wyniku obliczeń, określa się całkowite obciążenie cieplne systemu grzewczego całego budynku.

Wszystkie pomiary są przeprowadzane na zewnątrz budynku, bezbłędnie rejestrując jego rogi. W przeciwnym razie obliczenie strat ciepła będzie niedokładne.

Istnieją inne sposoby wycieku ciepła w pomieszczeniach, na przykład przez okap kuchenny, otwarte drzwi i okna, pęknięcia w konstrukcjach itp. Jednak ilość utraconego ciepła z tych powodów praktycznie nie przekracza 5% całkowitej utraty ciepła i dlatego nie jest uwzględniana w obliczeniach .

Obliczanie strat ciepła przez powłoki budowlane

Złożoność obliczeń polega na tym, że należy je przeprowadzić dla każdego pomieszczenia osobno, dokładnie sprawdzając, mierząc i oceniając stan każdego z jego elementów sąsiadujących ze środowiskiem. Tylko w tym przypadku możesz wziąć pod uwagę całe ciepło wychodzące z domu.

Zgodnie z wynikami pomiarów określana jest powierzchnia S każdego elementu przegrody budowlanej, która jest następnie wstawiana do podstawowego wzoru do obliczania ilości utraconej energii cieplnej:

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

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

Jeśli projekt składa się z kilku materiałów, na przykład 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 dobiera się na podstawie położenia elementu otaczającego:

• od strony północnej - β = 0,1;
• na zachodzie lub południowym wschodzie - β = 0,05;
• na południu i czy na południowym zachodzie - β = 0.

Obliczanie strat ciepła przez elementy otaczających struktur jest przeprowadzane dla każdego pomieszczenia w budynku, a następnie sumując je, uzyskują w nim przewidywaną całkowitą utratę ciepła. Następnie przechodzą do obliczeń w następnym pokoju. W wyniku tych prac właściciel domu będzie w stanie zidentyfikować sposoby maksymalnego wycieku ciepła i wyeliminować przyczyny ich wystąpienia.

Obliczanie ciepła zużytego na ogrzewanie powietrza wentylacyjnego

Ilość ciepła zużywanego na ogrzewanie powietrza wentylacyjnego w niektórych przypadkach osiąga 30% całkowitej straty energii cieplnej. Jest to wystarczająco duża wartość, której nie można zignorować. Aby obliczyć ilość ciepła, które trzeba będzie wydać na ogrzewanie powietrza nawiewanego, stosuje się wzór:

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

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

Masowy przepływ powietrza wchodzącego do pomieszczenia z zewnątrz określa się, zakładając, że powietrze jest aktualizowane w domu raz na godzinę. W tym przypadku, sumując objętości wszystkich pomieszczeń, uzyskują objętościowe natężenie przepływu powietrza. Następnie, wykorzystując wartość gęstości powietrza, jego objętość jest przenoszona do masy. Tutaj należy wziąć pod uwagę fakt, że gęstość powietrza zależy od jego temperatury.

Temperatura powietrza nawiewanego ºС	– 25	– 20	– 15	– 10	-5	0	+ 5	+ 10
Gęstość, kg / m3	1,422	1,394	1,367	1,341	1,316	1,290	1,269	1,247

Podstawiając wszystkie znane wartości do powyższego wzoru, określ ilość ciepła wymaganą do podgrzania powietrza nawiewanego.

Powszechne błędy

Obliczanie autonomicznego systemu grzewczego jest złożonym procesem składającym się z kilku połączonych, etapowych procedur:

1. Obliczanie strat ciepła obiektu.
2. Określenie reżimu temperaturowego poszczególnych pomieszczeń i budynku jako całości.
3. Obliczanie mocy akumulatorów grzejnikowych.
4. Obliczenia hydrauliczne systemu grzewczego.
5. Obliczanie mocy kotła grzewczego.
6. Określenie całkowitej objętości autonomicznego systemu grzewczego.

Obliczenia termiczne systemu grzewczego nie są badaniami teoretycznymi, ale dokładnym i uzasadnionym wynikiem, którego praktyczna realizacja pozwoli ci poprawnie wybrać wszystkie niezbędne elementy i wyposażyć skuteczny system grzewczy, który funkcjonuje bez problemów od wielu lat.

Głównym błędem popełnianym przez wielu właścicieli prywatnych domów jest ignorowanie niektórych etapów obliczeń. Uważają, że aby rozwiązać problem, wystarczy wybrać mocniejszy kocioł, skupiając się tylko na danych przybliżonego obliczenia jego pojemności według powierzchni pomieszczenia. Takie podejście zagraża nadmiernym kosztem eksploatacji i często prowadzi do tego, że kocioł będzie pracował nieprzerwanie, akumulatory grzejnika będą gorące, a pomieszczenie będzie zimne. W takim przypadku konieczne jest przywrócenie pierwotnego stanu i pełne obliczenie systemu grzewczego. Dopiero po tym możemy zacząć eliminować niedociągnięcia spowodowane błędami krytycznymi w obliczeniach.