Výpočet Potreby Tepla a Výkonu Vykurovacieho Kotla

Pohodlie ľudí zdržiavajúcich sa v interiéroch, najmä v zimnom období, vo veľkej miere závisí od teploty vzduchu v ich okolí. Preto medzi inžinierskymi komunikáciami vybavenými v bytových priestoroch je na prvom mieste vykurovací systém. V mestských podmienkach sa problémy vykurovania bytov riešia najčastejšie centralizovaným spôsobom, v súkromných domoch však musia ich majitelia vybaviť autonómne vykurovacie systémy, ktorých hlavným prvkom je teplovodný kotol.

Výkon vykurovacieho kotla je hlavným ukazovateľom charakterizujúcim jeho schopnosti spojené s optimálnym vykurovaním priestorov počas špičkových zaťažení. Hlavnou vecou je správne vypočítať, koľko tepla je potrebné na ich ohriatie. Iba v tomto prípade bude možné zvoliť správny kotol na vykurovanie súkromného domu z hľadiska výkonu.

Zjednodušené Metódy Výpočtu Výkonu Kotla

Výpočet podľa Plochy Miestnosti

Na výpočet výkonu kotla pre dom sa používajú rôzne metódy, pri ktorých sa ako základ berie plocha alebo objem vykurovaných miestností. Neskôr sa požadovaný výkon vykurovacieho kotla určoval pomocou takzvaných domových koeficientov stanovených pre rôzne typy domov v rámci (W / m²):

• 130 ... 200 - domy bez tepelnej izolácie;
• 90 ... 110 - domy s čiastočne izolovanou fasádou;
• 50… 70 - domy postavené pomocou technológií XXI. Storočia.

Vynásobením plochy domu zodpovedajúcim koeficientom domu sme získali požadovaný výkon vykurovacieho kotla.

Výkon kotla na vykurovanie domu môžete zhruba vypočítať podľa jeho plochy. V tomto prípade sa použije vzorec:

W_cat = S * W_ud / 10

kde:

• W_cat - menovitý výkon kotla, kW;
• S - celková plocha vykurovanej miestnosti, štvorcový meter;
• W_ud - špecifický výkon kotla, ktorý klesá na každých 10 metrov štvorcových vykurovanej plochy.

Všeobecne sa predpokladá, že v závislosti od regiónu, v ktorom sa nachádza miestnosť, je hodnota špecifického výkonu kotla (kW \ sq. M.):

• pre južné oblasti - 0,7 ... 0,9;
• pre oblasti stredného pruhu - 1,0 ... 1,2;
• pre Moskvu a moskovský región - 1,2 ... 1,5;
• pre severné regióny - 1,5 ... 2,0.

Vyššie uvedený vzorec na výpočet kotla na vykurovanie domu podľa oblasti sa používa v prípadoch, keď sa jednotka na ohrev vody použije iba na vykurovanie miestností s výškou najviac 2,5 m.

Ak sa predpokladá, že v miestnosti bude nainštalovaný dvojkruhový kotol, ktorý musí okrem vykurovania poskytnúť používateľom teplú vodu, musí sa vypočítaný získaný výkon zvýšiť o 25%.

Ak výška vykurovaných priestorov presahuje 2,5 m, potom sa získaný výsledok koriguje vynásobením koeficientom K_v, kde K_v = N / 2,5 (N je skutočná výška miestnosti v metroch). V takom prípade konečný vzorec vyzerá takto:

P = (S * W_sp / 10) * K_v

Táto metóda výpočtu požadovaného výkonu, ktorý musí mať vykurovací kotol, je vhodná pre malé budovy so zatepleným podkrovím, s prítomnosťou tepelnej izolácie stien a okien (dvojité zasklenie) atď. V iných prípadoch môže výsledok získaný v dôsledku približného výpočtu viesť k tomu, že zakúpený kotol nebude schopný normálnej činnosti. Výkon dvojkruhového kotla musí byť kvôli TÚV vyšší.

Obmedzenia Zjednodušených Výpočtov

Bežný investor si niekedy pomôže jednoduchou poučkou: „Na 1 m² plochy domu treba asi 50 - 100 W tepla.“ Hoci tento prístup môže poslúžiť ako veľmi hrubý odhad, v praxi je nepresný. Moderné nízkoenergetické domy potrebujú často menej než 30 W/m², zatiaľ čo staršie nezateplené stavby môžu mať potrebu aj 120 W/m². Moderné domy dnes dokážu hospodáriť s energiou oveľa efektívnejšie než stavby spred dvadsiatich rokov.

Úspory však nevznikajú len použitím kvalitných materiálov či technológií. Mnohí investori aj projektanti sa stretávajú s otázkou: Načo je mi vlastne takýto výpočet? Nemôžem jednoducho odhadnúť výkon kotla alebo tepelného čerpadla podľa veľkosti domu? Odpoveď znie: nie.

Ak by sme zvolili zdroj tepla napríklad s výkonom len 3 kW, dom by sa pri silných mrazoch jednoducho nevykúril. Tepelné čerpadlo alebo kotol by bežal nepretržite, spotreba energie by rástla a komfort bývania by sa zhoršil. Naopak, ak by sme pre istotu zvolili zdroj s výkonom 10 kW, zaplatili by sme zbytočne vysokú sumu za technológiu. Zariadenie by sa často zapínalo a vypínalo, čo znižuje jeho účinnosť a skracuje životnosť.

Komplexný Výpočet Výkonu Kotla a Tepelných Strat

Výpočet vykurovacieho systému, ktorého súčasťou je vykurovací kotol, sa musí vykonať individuálne pre každý objekt. Okrem svojich geometrických rozmerov je dôležité vziať do úvahy aj niekoľko takýchto parametrov:

• prítomnosť núteného vetrania;
• klimatické pásmo;
• dostupnosť dodávky teplej vody;
• stupeň izolácie jednotlivých prvkov objektu;
• prítomnosť podkrovia a suterénu atď.

Vzorec pre Presnejší Výpočet

Všeobecne platí vzorec pre presnejší výpočet výkonu kotla:

W_cat = Q_t * K_zap

kde:

• Q_t - tepelné straty objektu, kW;
• K_zap - bezpečnostný faktor, o ktorého hodnotu sa odporúča zvýšiť projektovanú kapacitu objektu. Jeho hodnota sa spravidla pohybuje v rozmedzí 1,15 ... 1,20 (15-20%).

Predpovedané tepelné straty sú určené vzorcami:

Q_t = V * ΔT * C_r / 860, pričom V = S * H

Kde:

• V - objem miestnosti, kubické metre;
• S - plocha miestnosti, štvorcový meter;
• H - výška miestnosti, meter;
• ΔT - rozdiel medzi teplotou vonkajšieho a vnútorného vzduchu, ° С;
• C_r - koeficient rozptylu v závislosti od stupňa tepelnej izolácie objektu.

Faktor rozptylu sa vyberá na základe typu budovy a stupňa jej tepelnej izolácie:

• Objekty bez tepelnej izolácie: hangáre, drevené kasárne, konštrukcie z vlnitého plechu atď. - C_r = 3,0 ... 4,0.
• Budovy s nízkou úrovňou tepelnej izolácie: steny z jednej tehly, drevené okná, bridlicová alebo železná strecha - C_r sa berie rovnako v rozmedzí 2,0 ... 2,9.
• Domy s priemerným stupňom tepelnej izolácie: steny z dvoch tehál, malý počet okien, štandardná strecha atď. - C_r je 1,0 ... 1,9.
• Moderné, dobre izolované budovy: podlahové kúrenie, okná s dvojitým sklom atď. - C_r sa pohybuje v rozmedzí 0,6 ... 0,9.

Účtovanie Tepelných Strat

Bez zohľadnenia tepelných strát je ťažké správne vypočítať výkon kotla. Pri začatí vývoja autonómneho vykurovacieho systému je potrebné v prvom rade zistiť, koľko tepla vychádza cez ulicu počas najťažších mrazov cez takzvané uzatváracie konštrukcie. Patria sem steny, okná, podlaha a strecha. Iba pri určení množstva tepelných strát bude možné venovať sa výberu zdroja tepla vhodného výkonu. Je potrebné mať na pamäti, že k strate tepla v budove v zimnom období nedochádza iba prostredníctvom obvodových konštrukcií. Značná časť vyrobeného tepla (až 30%) sa vynakladá na ohrev studeného vzduchu prichádzajúceho z ulice v dôsledku prirodzeného vetrania.

Celkové množstvo tepla potrebného na vykurovanie miestnosti je určené vzorcom:

Q = Q_construct + Q_air

kde:

• Q_construct - množstvo tepla strateného konštrukciou rovnakého typu, W;
• Q_air - množstvo tepla spotrebovaného na ohrev vzduchu prichádzajúceho z ulice, W.

Sumarizáciou hodnôt získaných na základe výpočtov určujú celkové tepelné zaťaženie vykurovacieho systému celej budovy. Všetky merania sa vykonávajú na vonkajšej strane budovy a bezchybne zachytávajú jej rohy. V opačnom prípade bude výpočet tepelných strát nepresný.

Existujú aj iné spôsoby úniku tepla v miestnostiach, napríklad cez kuchynský digestor, otvorené dvere a okná, praskliny v konštrukciách atď. Množstvo strateného tepla z týchto dôvodov však prakticky nepresahuje 5% celkových tepelných strát, a preto sa vo výpočtoch spravidla nezohľadňuje.

Výpočet Tepelných Strat Obvodovými Konštrukciami

Zložitosť výpočtu spočíva v tom, že sa musí vykonať pre každú izbu osobitne, pričom sa starostlivo preskúma, zmeria a vyhodnotí stav každého z jej prvkov susediacich s prostredím. Iba v takom prípade je možné zohľadniť všetko teplo vychádzajúceho z domu.

Na základe výsledkov meraní sa určí plocha S každého prvku obklopujúcich štruktúr, ktorá sa potom vloží do základného vzorca pre výpočet množstva stratenej tepelnej energie:

Q_constr = 1 / R * (T_v-T_n) * S * (1 + β), kde R = d / λ

Kde:

• R - tepelný odpor stavebného materiálu, štvorcový M. ° С / W;
• d - hrúbka stavebného materiálu, m;
• λ - tepelná vodivosť stavebného materiálu, W / m ° С;
• S - plocha vonkajšieho plotu, štvorcový M;
• T_v - teplota vnútorného vzduchu, ° С;
• T_n - najnižšia teplota vzduchu v zimnom období, ° С;
• β - koeficient tepelných strát, ktoré závisia od orientácie budovy.

Ak sa konštrukcia skladá z niekoľkých materiálov, napríklad z tehlovej steny s izoláciou, hodnota tepelného odporu R sa počíta osobitne pre každý z týchto materiálov a potom sa sčíta.

Koeficient tepelných strát β sa v závislosti od orientácie budovy vyberá podľa toho, kde je orientovaný uzatvárací prvok:

• na severnú stranu - β = 0,1;
• na západ alebo na juhovýchod - β = 0,05;
• na juh alebo juhozápad - β = 0.

Výpočet tepelných strát prvkami obvodových konštrukcií sa vykonáva pre každú miestnosť v budove a ich následným sčítaním sa získa predpokladaná hodnota celkových tepelných strát v nej. Potom pokračujú k výpočtu vo vedľajšej miestnosti. Na základe vykonaných prác bude vlastník domu schopný identifikovať spôsoby maximálneho úniku tepla a eliminovať príčiny ich výskytu.

Výpočet Tepla Spotrebovaného na Vykurovanie Ventilačného Vzduchu

Množstvo tepla, ktoré sa spotrebuje na ohrev ventilačného vzduchu, dosahuje v niektorých prípadoch 30% celkových strát tepelnej energie. Toto je dostatočne veľká hodnota, ktorú je nepraktické ignorovať. Na výpočet množstva tepla, ktoré sa bude musieť vynakladať na ohrev privádzaného vzduchu, sa používa nasledujúci vzorec:

Q_air = c * m * (T_v-T_n)

kde:

• c - tepelná kapacita zmesi vzduchu, ktorej hodnota je 0,28 W / kg ° C;
• m - hmotnostný prietok vzduchu vstupujúceho do miestnosti z ulice, kg.

Hmotnostný prietok vzduchu vstupujúceho do miestnosti zvonku sa určuje za predpokladu, že sa vzduch v celom dome obnovuje 1 krát za hodinu. V takom prípade sa po spočítaní objemov všetkých miestností získa objemová hodnota prietoku vzduchu. Potom sa pomocou hodnoty hustoty vzduchu jeho objem prevedie na hmotnosť. Tu musíte brať do úvahy skutočnosť, že hustota vzduchu závisí od jeho teploty.

Ak sa vo vyššie uvedenom vzorci nahradia všetky známe hodnoty, stanoví sa množstvo tepla potrebné na ohrev privádzaného vzduchu.

Moderné Nástroje a Časté Chyby pri Výpočtoch

Online Kalkulačky a Špecializovaný Softvér

Mnoho výrobcov umiestňuje na svoje webové stránky a na stránky predajcov špeciálne kalkulačky, aby spotrebiteľom uľahčili hľadanie vykurovacieho kotla. S ich pomocou, zadaním potrebných informácií do príslušných polí, je možné s vysokou pravdepodobnosťou určiť, pre ktorú oblasť je napríklad navrhnutý kotol s výkonom 24 kW.

Takáto kalkulačka spravidla počíta podľa nasledujúcich údajov:

• priemerná hodnota vonkajšej teploty v najchladnejšom týždni v zimnej sezóne;
• teplota vzduchu vo vnútri objektu;
• prítomnosť alebo neprítomnosť dodávky teplej vody;
• údaje o hrúbke vonkajších stien a podláh;
• materiály, z ktorých sú vyrobené podlahy a vonkajšie steny;
• výška stropu;
• geometrické rozmery všetkých vonkajších stien;
• počet okien, ich veľkosti a podrobný popis;
• informácie o prítomnosti alebo neprítomnosti núteného vetrania.

Po spracovaní získaných údajov poskytne kalkulačka zákazníkovi požadovaný výkon vykurovacieho kotla a tiež uvedie typ a značku jednotky, ktorá spĺňa požiadavku. Príklad výpočtu radu plynových kotlov určených na vykurovanie domov rôznych veľkostí je prezentovaný výrobcami pre lepšiu orientáciu zákazníka.

Podľa vyššie uvedených metód sa počíta výkon plynového kotla. Môžu sa však tiež použiť na výpočet výkonových charakteristík jednotiek na ohrev vody pracujúcich na iné druhy paliva.

Do stavebného výkresu je možné jednoducho doplniť teploty, vnútorné/vonkajšie plochy (Api/Ape), výšky a teploty. Zo stavebného výkresu v CADKON+ je možné jednoducho uložiť vo formáte gbXML veľké množstvo informácií o miestnostiach, plochách, teplote, konštrukcii. Všetko, čo sme vo výkrese spracovali, je možné ľahko vykázať napr. do MS Excelu alebo iných formátov. Pokiaľ používate pre návrh a výpočet programy od spoločnosti PROTECH, je pre Vás spracovanie projektovej dokumentácie vykurovania v CADKON+ MEP optimálnou voľbou. Na začiatku, v priebehu aj na záver projektu môžete veľmi jednoducho a rýchlo meniť pomocou mierky zobrazenie celého projektu. Jedná sa predovšetkým o veľkosť textových popisov, značiek (blokov), kót, šrafou, mierok čiar a ďalších objektov.

Časté Chyby a Dôležitosť Presnosti

Výpočet autonómneho vykurovacieho systému je zložitý proces pozostávajúci z niekoľkých vzájomne prepojených postupných postupov:

• Výpočet tepelných strát objektu.
• Stanovenie teplotného režimu jednotlivých miestností a budovy ako celku.
• Výpočet výkonu batérií vykurovacích telies.
• Hydraulický výpočet vykurovacieho systému.
• Výpočet výkonu vykurovacieho kotla.
• Stanovenie celkového objemu autonómneho vykurovacieho systému.

Tepelný výpočet vykurovacieho systému nie je teoretickou štúdiou, ale presným a rozumným výsledkom, ktorého praktická realizácia vám umožní správne zvoliť všetky potrebné komponenty a vybaviť efektívny vykurovací systém, ktorý bez problémov funguje už mnoho rokov.

Hlavnou chybou, ktorú robí veľa majiteľov súkromných domov, je ignorovanie niektorých etáp výpočtu. Domnievajú sa, že na vyriešenie problému stačí zvoliť výkonnejší kotol, zameraný iba na údaje približného výpočtu jeho výkonu nad plochou miestnosti. Tento prístup hrozí zbytočnými prevádzkovými nákladmi a často vedie k tomu, že kotol bude pracovať neustále, batérie radiátorov budú horúce a miestnosť bude studená. V takom prípade je potrebné vrátiť sa do pôvodného stavu a vykonať kompletný výpočet vykurovacieho systému.

Správne určenie potreby tepla je základom pre návrh každého vykurovacieho systému. Aj zjednodušený výpočet dokáže ukázať, aké rozdiely môžu vzniknúť medzi „odhadom“ a realitou.

tags: #vypocet #izby #na #vykurovanie