Izračun moči ogrevalnih kotlov za zasebno hišo

Udobje ljudi, ki se zadržujejo v zaprtih prostorih, zlasti pozimi, je v veliki meri odvisno od temperature zraka okoli njih. Zato je med pripomočki, nameščenimi v stanovanjskih prostorih, ogrevalni sistem na prvem mestu. V urbanih okoljih se vprašanja ogrevanja stanovanj najpogosteje rešujejo centralno, v zasebnih stavbah pa morajo njihovi lastniki namestiti avtonomne ogrevalne sisteme, katerih glavni element je toplovodni kotel. Učinkovitost celotnega sistema je odvisna od tehničnih in ekonomskih lastnosti slednjega.

Kako izračunati moč kotla

Moč ogrevalnega kotla je glavni kazalnik, ki označuje njegove zmogljivosti, povezane z optimalnim ogrevanjem prostorov med največjimi obremenitvami. Glavna stvar pri tem je pravilno izračunati, koliko toplote bo potrebno za njihovo ogrevanje. Samo v tem primeru bo mogoče izbrati pravi kotel za ogrevanje zasebne hiše glede na moč.

Za izračun moči kotla za dom se uporabljajo različne metode, pri katerih se kot osnova vzame površina ali prostornina ogrevanih prostorov. V zadnjem času je bila potrebna moč ogrevalnega kotla določena z uporabo tako imenovanih hišnih koeficientov, določenih za različne tipe hiš v mejah (W/m2):

• 130…200 – hiše brez toplotne izolacije;
• 90…110 – hiše z delno izolirano fasado;
• 50...70 – hiše zgrajene po tehnologijah 21. stoletja.

Z množenjem površine hiše z ustreznim hišnim koeficientom smo dobili zahtevano moč ogrevalnega kotla.

Izračun moči kotla na podlagi geometrijskih dimenzij prostora

Moč kotla za ogrevanje hiše lahko približno izračunate glede na njegovo površino. Uporablja se naslednja formula:

Wcat = S*Wud/10, kjer:

• Wcat – konstrukcijska moč kotla, kW;
• S – skupna površina ogrevanega prostora, kvadratnih metrov;
• Wud – specifična moč kotla, ki pade na vsakih 10 kvadratnih metrov. ogrevano območje.

Na splošno velja, da je specifična moč kotla (kW/m2):

• za južne regije - 0,7 ... 0,9;
• za območja srednjega pasu - 1,0 ... 1,2;
• za Moskvo in moskovsko regijo - 1,2 ... 1,5;
• za severne regije - 1,5 ... 2,0.

Zgornja formula za izračun kotla za ogrevanje hiše po površini se uporablja v primerih, ko se bo enota za ogrevanje vode uporabljala samo za ogrevanje prostorov, katerih višina ne presega 2,5 m.

Če se domneva, da bo v prostoru nameščen dvokrožni kotel, ki naj bi uporabnikom poleg ogrevanja zagotavljal tudi toplo vodo, je treba izračunano moč povečati za 25%.

Če višina ogrevanih prostorov presega 2,5 m, se dobljeni rezultat popravi tako, da se pomnoži s koeficientom Kv. Kv = N/2,5, kjer je H dejanska višina prostora, m.

V tem primeru je končna formula videti takole: P = (S*Wsp/10)*Kv

Ta metoda izračuna potrebne moči, ki jo mora imeti ogrevalni kotel, je primerna za majhne zgradbe z izoliranim podstrešjem, izoliranimi stenami in okni (dvojna zasteklitev) itd. V drugih primerih lahko rezultat, dobljen s približnim izračunom, vodi do kupljen kotel ne bo mogel normalno delovati. Hkrati presežek ali nezadostna moč prispeva k številnim težavam, ki so za uporabnika nezaželene:

• zmanjšanje tehničnih in ekonomskih kazalnikov delovanja kotla;
• okvara sistemov avtomatizacije;
• hitra obraba delov in komponent;
• nastanek kondenzacije v dimniku;
• zamašitev dimnika s produkti nepopolnega zgorevanja goriva itd.;

Za natančnejše rezultate je potrebno upoštevati količino dejanskih toplotnih izgub skozi posamezne elemente zgradbe (okna, vrata, stene itd.).

Natančen izračun moči kotla

Izračun ogrevalnega sistema, ki vključuje ogrevalni kotel, je treba izvesti za vsak objekt posebej. Poleg njegovih geometrijskih dimenzij je pomembno upoštevati številne takšne parametre:

• prisotnost prisilnega prezračevanja;
• podnebno območje;
• razpoložljivost oskrbe s toplo vodo;
• stopnja izolacije posameznih elementov objekta;
• prisotnost podstrešja in kleti itd.

Na splošno je formula za natančnejši izračun moči kotla naslednja:

Wcat = Qt*Kzap, kjer:

• Qt – toplotne izgube objekta, kW.
• Kzap – varnostni faktor, za katerega je priporočljivo povečati projektno zmogljivost objekta. Praviloma je njegova vrednost v območju 1,15 ... 1,20 (15-20%).

Predvidene toplotne izgube se določijo po formulah:

Qt = V*ΔT*Kp/860, V = S*H; kje:

• V - prostornina prostora, kubičnih metrov;
• ΔT – razlika med zunanjo in notranjo temperaturo zraka, °C;
• Kr – koeficient disipacije, odvisen od stopnje toplotne izolacije objekta.

Koeficient disipacije je izbran glede na vrsto stavbe in stopnjo njene toplotne izolacije.

• Objekti brez toplotne izolacije: hangarji, lesene barake, konstrukcije iz valovite pločevine itd. – Kr = 3,0...4,0.
• Zgradbe z nizko stopnjo toplotne izolacije: enojne opečne stene, lesena okna, streha iz skrilavca ali železa - Kp se šteje v območju 2,0...2,9.
• Hiše s povprečno stopnjo toplotne izolacije: dvozidne stene, majhno število oken, standardna streha itd. - Kr je 1,0...1,9.
• Moderne, dobro izolirane zgradbe: ogrevana tla, okna z dvojno zasteklitvijo itd. – Kp je v območju 0,6...0,9.

Da bi potrošnikom olajšali iskanje ogrevalnega kotla, številni proizvajalci na svojih spletnih mestih in spletnih mestih trgovcev postavljajo posebne kalkulatorje. Z njihovo pomočjo lahko z vnosom potrebnih podatkov v ustrezna polja z veliko verjetnostjo ugotovite, za katero območje je na primer zasnovan kotel 24 kW.

Običajno tak kalkulator izvaja izračune z uporabo naslednjih podatkov:

• povprečna vrednost zunanje temperature zraka v najhladnejšem tednu v zimski sezoni;
• temperatura zraka v objektu;
• prisotnost ali odsotnost oskrbe s toplo vodo;
• podatki o debelini zunanjih sten in stropov;
• materiali, iz katerih so izdelani tla in zunanje stene;
• višina stropa;
• geometrijske dimenzije vseh zunanjih sten;
• število oken, njihove velikosti in podroben opis;
• informacije o prisotnosti ali odsotnosti prisilnega prezračevanja.

Po obdelavi prejetih podatkov bo kalkulator stranki dal zahtevano moč ogrevalnega kotla ter navedel vrsto in znamko enote, ki ustreza zahtevi. Primer izračuna linije plinskih kotlov, namenjenih za ogrevanje hiš različnih velikosti, je podan v tabeli:

Opomba k 11. stolpcu: Нс – stenski atmosferski kotel, А – talni kotel, Нд – stenski turbo kotel.

Z uporabo zgornjih metod se izračuna moč plinskega kotla. Vendar pa jih je mogoče uporabiti tudi za izračun značilnosti moči enot za ogrevanje vode, ki delujejo na druge vrste goriva.

Obračun toplotnih izgub

Ko začnete razvijati avtonomni ogrevalni sistem, morate najprej ugotoviti, koliko toplote se med najhujšimi zmrzali izgubi na ulici skozi tako imenovane ograjene strukture. Sem spadajo stene, okna, tla in strehe. Šele po določitvi količine toplotnih izgub bo mogoče skrbeti za izbiro vira toplote ustrezne moči. Upoštevati je treba, da izguba toplote iz stavbe v zimski sezoni ne poteka samo skozi ograjene konstrukcije. Pomemben del proizvedene toplote (do 30%) se zaradi naravnega prezračevanja porabi za ogrevanje hladnega zraka, ki prihaja z ulice.

Skupna količina toplote, ki je potrebna za ogrevanje prostora, se določi po formuli:

Q = Qdesign + Qair, kjer:

• Qconstruct – količina izgubljene toplote skozi podobno strukturo, W;
• Qair – količina toplote, porabljena za ogrevanje zraka, ki prihaja z ulice, W.

S seštevanjem vrednosti, dobljenih kot rezultat izračunov, se določi skupna toplotna obremenitev ogrevalnega sistema celotne stavbe.

Vse meritve se izvajajo na zunanji strani stavbe, nujno ob upoštevanju njenih vogalov. V nasprotnem primeru bo izračun toplotne izgube netočen.

Obstajajo tudi drugi načini uhajanja toplote v prostore, na primer skozi kuhinjsko napo, odprta vrata in okna, razpoke v konstrukcijah itd. Vendar količina izgubljene toplote zaradi teh razlogov praktično ne presega 5% celotne toplotne izgube. in se zato ne upošteva v izračunih.

Izračun toplotnih izgub skozi ovoje stavb

Kompleksnost izračuna je v tem, da ga je treba izvesti za vsako sobo posebej, skrbno pregledati, izmeriti in oceniti stanje vsakega od njegovih elementov, ki mejijo na okolje. Samo v tem primeru lahko upoštevate vso toploto, ki zapušča hišo.

Na podlagi rezultatov meritev se določi površina S posameznega elementa ograjne konstrukcije, ki se nato vstavi v osnovno formulo za izračun količine izgubljene toplotne energije:

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

• R – toplotna odpornost gradbenega materiala, m sq.°C/W;
• δ – toplotna prevodnost konstrukcijskega materiala, W/m°C);
• λ – debelina gradbenega materiala, m;
• S – površina zunanje ograje, m2;
• TV – temperatura zraka v prostoru, °C;
• Tn – najnižja temperatura zraka v zimskem času, °C;
• β – toplotne izgube, ki so odvisne od orientacije objekta.

Če je konstrukcija sestavljena iz več materialov, na primer opečne stene z izolacijo, se vrednost toplotne upornosti R izračuna posebej za vsakega od teh materialov in se nato sešteje.

Toplotne izgube, odvisno od orientacije stavbe, se izberejo glede na to, kam je usmerjen ograjeni element:

• na severno stran – β = 0,1;
• proti zahodu ali jugovzhodu – β = 0,05;
• proti jugu ali jugozahodu – β = 0.

Izračun toplotnih izgub skozi elemente ovoja stavbe se izvede za vsak prostor v stavbi, nato pa se seštejejo in dobijo predvideno vrednost skupnih toplotnih izgub v njem. Po tem nadaljujejo z izračunom v naslednji sobi. Kot rezultat opravljenega dela bo lastnik doma lahko ugotovil načine največjega uhajanja toplote in odpravil vzroke za njihov nastanek.

Izračun porabljene toplote za ogrevanje prezračevalnega zraka

Količina toplote, ki se porabi za ogrevanje prezračevalnega zraka, v nekaterih primerih doseže 30 % skupnih izgub toplotne energije. To je precej velika vrednost, ki je ni primerno prezreti. Za izračun količine toplote, ki bo prisiljena porabiti za ogrevanje dovodnega zraka, se uporablja formula:

Qair = c*m* (Tv-Tn), kjer:

• c – toplotna kapaciteta zračne mešanice, katere vrednost je 0,28 W/kg°C;
• m – masni pretok zraka, ki vstopa v prostor z ulice, kg.

Masni pretok zraka, ki vstopa v prostor od zunaj, se določi ob predpostavki, da se zrak v celotni hiši obnavlja enkrat na uro. V tem primeru s seštevanjem volumnov vseh prostorov dobimo volumenski pretok zraka. Nato se z uporabo vrednosti gostote zraka njegova prostornina pretvori v maso. Tukaj morate upoštevati dejstvo, da je gostota zraka odvisna od njegove temperature.

Z zamenjavo vseh znanih količin v zgornji formuli se določi količina toplote, ki je potrebna za ogrevanje dovodnega zraka.

Pogoste napake

Izračun avtonomnega ogrevalnega sistema je kompleksen proces, sestavljen iz več med seboj povezanih postopkov po korakih:

1. Izračun toplotnih izgub objekta.
2. Določitev temperaturnega režima posameznih prostorov in zgradbe kot celote.
3. Izračun moči radiatorskih baterij.
4. Hidravlični izračun ogrevalnega sistema.
5. Izračun moči ogrevalnega kotla.
6. Določitev skupne prostornine avtonomnega ogrevalnega sistema.

Toplotni izračun ogrevalnega sistema ni teoretična raziskava, temveč natančen in dobro utemeljen rezultat, katerega praktična izvedba vam bo omogočila pravilno izbiro vseh potrebnih komponent in vzpostavitev učinkovitega ogrevalnega sistema, ki brez težav deluje več let.

Glavna napaka mnogih lastnikov zasebnih hiš je ignoriranje nekaterih stopenj izračuna. Menijo, da je za rešitev problema dovolj, da izberete močnejši kotel, pri čemer se osredotočite le na podatke o približnem izračunu njegove moči glede na površino prostora. Ta pristop grozi z nepotrebnimi obratovalnimi stroški in pogosto vodi do dejstva, da bo kotel deloval nenehno, radiatorske baterije bodo vroče in prostor bo hladen. V tem primeru se je treba vrniti v prvotno stanje in opraviti popoln izračun ogrevalnega sistema. Šele po tem lahko začnemo odpravljati pomanjkljivosti, ki so nastale zaradi kritičnih napak v izračunih.