Ako vypočítať výkon plynového vykurovacieho kotla: vzorce a príklad výpočtu

Pred projektovaním vykurovacieho systému alebo inštaláciou vykurovacieho zariadenia je dôležité vybrať plynový kotol schopný generovať požadované množstvo tepla pre miestnosť. Preto je dôležité vybrať zariadenie s takým výkonom, aby jeho výkon bol čo najvyšší a jeho zdroj bol dlhý.

Povieme vám, ako vypočítať výkon plynového kotla s vysokou presnosťou a pri zohľadnení určitých parametrov. V nami prezentovanom článku sú podrobne popísané všetky druhy tepelných strát otvormi a stavebnými konštrukciami a uvedené vzorce na ich výpočet. Špecifický príklad predstavuje vlastnosti výpočtov.

Typické chyby pri výbere kotla

Správny výpočet výkonu plynového kotla ušetrí nielen spotrebný materiál, ale zvýši aj účinnosť zariadenia. Zariadenia, ktorých tepelný výkon presahuje skutočnú potrebu tepla, budú pracovať neefektívne, keď ako nedostatočne výkonné zariadenie nedokáže správne vykúriť miestnosť.

K dispozícii je moderné automatizované zariadenie, ktoré nezávisle reguluje dodávku plynu, čo eliminuje zbytočné náklady. Ale ak takýto kotol vykonáva svoju prácu na hranici svojich možností, potom sa jeho životnosť znižuje.

Výsledkom je, že účinnosť zariadenia klesá, diely sa rýchlejšie opotrebúvajú a tvorí sa kondenzát. Preto je potrebné vypočítať optimálny výkon.

Existuje názor, že výkon kotla závisí výlučne od plochy miestnosti a pre každý dom by bol optimálny výpočet 100 W na 1 m2. Preto, aby ste vybrali výkon kotla, napríklad pre dom s rozlohou 100 m2. m, budete potrebovať zariadenie generujúce 100*10=10000 W alebo 10 kW.

Takéto výpočty sú zásadne nesprávne v dôsledku príchodu nových dokončovacích materiálov a vylepšených izolačných materiálov, ktoré znižujú potrebu nákupu vysokovýkonných zariadení.

Výkon plynového kotla sa vyberá s prihliadnutím na individuálne vlastnosti domu. Správne zvolené zariadenie bude pracovať čo najefektívnejšie s minimálnou spotrebou paliva

Vypočítajte výkon plynový kotol vykurovanie je možné vykonať dvoma spôsobmi – ručne alebo pomocou špeciálneho programu Valtec, ktorý je určený na profesionálne vysoko presné výpočty.

Požadovaný výkon zariadenia priamo závisí od tepelných strát miestnosti. Keď poznáte mieru tepelných strát, môžete vypočítať výkon plynového kotla alebo akéhokoľvek iného vykurovacieho zariadenia.

Čo sú tepelné straty miestnosti?

Každá miestnosť má určité tepelné straty. Teplo vychádza zo stien, okien, podláh, dverí, stropov, takže úlohou plynového kotla je kompenzovať množstvo vychádzajúceho tepla a zabezpečiť určitú teplotu v miestnosti. To si vyžaduje určitý tepelný výkon.

Experimentálne sa zistilo, že najväčšie množstvo tepla uniká cez steny (až 70 %). Cez strechu a okná môže unikať až 30 % tepelnej energie a ventilačným systémom až 40 %. Najnižšie tepelné straty pri dverách (až 6 %) a podlahách (až 15 %)

Tepelné straty v domácnosti ovplyvňujú nasledujúce faktory.

• Umiestnenie domu. Každé mesto má svoje vlastné klimatické vlastnosti.Pri výpočte tepelných strát je potrebné vziať do úvahy kritickú negatívnu teplotnú charakteristiku regiónu, ako aj priemernú teplotu a trvanie vykurovacej sezóny (pre presné výpočty pomocou programu).
• Umiestnenie stien vzhľadom na svetové strany. Je známe, že veterná ružica sa nachádza na severnej strane, takže tepelné straty steny umiestnenej v tejto oblasti budú najväčšie. V zime fúka studený vietor veľkou silou zo západnej, severnej a východnej strany, takže tepelné straty týchto stien budú vyššie.
• Plocha vykurovanej miestnosti. Množstvo strateného tepla závisí od veľkosti miestnosti, plochy stien, stropov, okien, dverí.
• Tepelné inžinierstvo stavebných konštrukcií. Akýkoľvek materiál má svoj vlastný koeficient tepelného odporu a koeficient prestupu tepla - schopnosť prejsť cez seba určité množstvo tepla. Ak ich chcete zistiť, musíte použiť tabuľkové údaje a použiť určité vzorce. Informácie o skladbe stien, stropov, podláh a ich hrúbke nájdete v technickom pláne bývania.
• Okenné a dverové otvory. Veľkosť, úprava dverí a okien s dvojitým zasklením. Čím väčšia je plocha okenných a dverných otvorov, tým vyššie sú tepelné straty. Pri výpočtoch je dôležité vziať do úvahy vlastnosti inštalovaných dverí a okien s dvojitým zasklením.
• Účtovanie vetrania. Vetranie v dome vždy existuje, bez ohľadu na prítomnosť umelého krytu. Miestnosť je vetraná otvorenými oknami, pohyb vzduchu vzniká pri zatvorení a otvorení vstupných dverí, ľudia sa pohybujú z miestnosti do miestnosti, čím teplý vzduch opúšťa miestnosť a cirkuluje ju.

Keď poznáte vyššie uvedené parametre, môžete nielen vypočítať tepelné straty doma a určiť výkon kotla, ale aj identifikovať miesta, ktoré potrebujú dodatočnú izoláciu.

Vzorce na výpočet tepelných strát

Tieto vzorce možno použiť na výpočet tepelných strát nielen v súkromnom dome, ale aj v byte. Pred začatím výpočtov je potrebné nakresliť pôdorys, zaznamenať umiestnenie stien vzhľadom na svetové strany, určiť okná, dvere a tiež vypočítať rozmery každej steny, okna a dverí.

Na určenie tepelných strát je potrebné poznať štruktúru steny, ako aj hrúbku použitých materiálov. Výpočty zohľadňujú murivo a izoláciu

Pri výpočte tepelných strát sa používajú dva vzorce - pomocou prvého sa určí hodnota tepelného odporu obvodových konštrukcií a pomocou druhého sa určí tepelné straty.

Na určenie tepelného odporu použite výraz:

R = B/K

Tu:

• R – hodnota tepelného odporu obvodových konštrukcií meraná v (m²*K)/W.
• K – súčiniteľ tepelnej vodivosti materiálu, z ktorého je zhotovená obvodová konštrukcia, meraný vo W/(m*K).
• IN – hrúbka materiálu, zaznamenaná v metroch.

Súčiniteľ tepelnej vodivosti K je tabuľkový parameter, hrúbka B je prevzatá z technického plánu domu.

Súčiniteľ tepelnej vodivosti je tabuľková hodnota, závisí od hustoty a zloženia materiálu, môže sa líšiť od tabuľkového, preto je dôležité prečítať si technickú dokumentáciu k materiálu (+)

Používa sa aj základný vzorec na výpočet tepelných strát:

Q = L x S x dT/R

Vo výraze:

• Q - tepelné straty, merané vo W.
• S - plocha obvodových konštrukcií (steny, podlahy, stropy).
• dT – rozdiel medzi požadovanou vnútornou a vonkajšou teplotou sa meria a zaznamenáva v C.
• R – hodnota tepelného odporu konštrukcie, m²•C/W, ktorá sa zistí pomocou vyššie uvedeného vzorca.
• L – koeficient v závislosti od orientácie stien vzhľadom na svetové strany.

Ak máte k dispozícii potrebné informácie, môžete manuálne vypočítať tepelné straty konkrétnej budovy.

Príklad výpočtu tepelných strát

Ako príklad si vypočítajme tepelné straty domu s danými vlastnosťami.

Na obrázku je znázornený plán domu, pre ktorý budeme počítať tepelné straty. Pri zostavovaní individuálneho plánu je dôležité správne určiť orientáciu stien vzhľadom na svetové strany, vypočítať výšku, šírku a dĺžku konštrukcie a tiež si všimnúť umiestnenie okenných a dverových otvorov, ich veľkosti (+ )

Podľa plánu je šírka konštrukcie 10 m, dĺžka 12 m, výška stropu 2,7 m, steny sú orientované na sever, juh, východ a západ. V západnej stene sú zabudované 3 okná, dve z nich majú rozmery 1,5x1,7m, jedno - 0,6x0,3m.

Pri výpočte strechy sa berie do úvahy izolačná vrstva, povrchová úprava a strešný materiál. Paroizolačné a hydroizolačné fólie, ktoré neovplyvňujú tepelnú izoláciu, sa neberú do úvahy

V južnej stene sú zabudované dvere s rozmermi 1,3x2 m, ďalej je tam malé okienko 0,5x0,3 m.Na východnej strane sú dve okná 2,1x1,5m a jedno 1,5x1,7m.

Steny pozostávajú z troch vrstiev:

• obklad stien drevovláknitými doskami (izoplast) zvonka a zvnútra - po 1,2 cm, koeficient - 0,05.
• sklenená vlna umiestnená medzi stenami, jej hrúbka je 10 cm a koeficient je 0,043.

Tepelný odpor každej steny sa vypočítava samostatne, pretože Zohľadňuje sa umiestnenie konštrukcie vzhľadom na svetové strany, počet a plocha otvorov. Výsledky výpočtov na stenách sú zhrnuté.

Podlaha je viacvrstvová, vyrobená rovnakou technológiou v celej ploche a zahŕňa:

• rezaná doska s perom a drážkou, jej hrúbka je 3,2 cm, súčiniteľ tepelnej vodivosti je 0,15.
• vrstva suchej drevotrieskovej vyrovnávacej dosky s hrúbkou 10 cm a koeficientom 0,15.
• izolácia – minerálna vlna hrúbka 5 cm, koeficient 0,039.

Predpokladajme, že podlaha nemá poklopy do pivnice alebo podobné otvory, ktoré zhoršujú vykurovaciu techniku. V dôsledku toho sa výpočet vykonáva pre plochu všetkých priestorov pomocou jedného vzorca.

Stropy sú vyrobené z:

• drevené panely 4 cm s koeficientom 0,15.
• minerálna vlna je 15 cm, jej koeficient je 0,039.
• parná a hydroizolačná vrstva.

Predpokladajme, že strop tiež nemá prístup do podkrovia nad obytnou alebo technickou miestnosťou.

Dom sa nachádza v regióne Bryansk, v meste Bryansk, kde je kritická negatívna teplota -26 stupňov. Experimentálne sa zistilo, že teplota Zeme je +8 stupňov. Požadovaná izbová teplota + 22 stupňov.

Výpočet tepelných strát stien

Ak chcete zistiť celkový tepelný odpor steny, musíte najprv vypočítať tepelný odpor každej vrstvy.

Vrstva sklenej vlny má hrúbku 10 cm. Túto hodnotu je potrebné prepočítať na metre, to znamená:

B = 10 x 0,01 = 0,1

Dostali sme hodnotu B=0,1. Súčiniteľ tepelnej vodivosti tepelnej izolácie je 0,043. Údaje dosadíme do vzorca tepelného odporu a získame:

R_sklo=0.1/0.043=2.32

Pomocou podobného príkladu vypočítajme tepelnú odolnosť izoplytu:

R_izopl=0.012/0.05=0.24

Celkový tepelný odpor steny sa bude rovnať súčtu tepelného odporu každej vrstvy, vzhľadom na to, že máme dve vrstvy drevovláknitých dosiek.

R=R_sklo+2×R_izopl=2.32+2×0.24=2.8

Stanovením celkového tepelného odporu steny môžete zistiť tepelné straty. Pre každú stenu sa počítajú samostatne. Vypočítajme Q pre severnú stenu.

Dodatočné koeficienty umožňujú pri výpočtoch zohľadniť zvláštnosti tepelných strát zo stien umiestnených v rôznych smeroch sveta

Na základe plánu nemá severná stena žiadne okenné otvory, jej dĺžka je 10 m, výška je 2,7 m. Potom sa plocha steny S vypočíta podľa vzorca:

S_{severná stena}=10×2.7=27

Vypočítajme parameter dT. Je známe, že kritická teplota okolia pre Bryansk je -26 stupňov a požadovaná izbová teplota je +22 stupňov. Potom

dT = 22-(-26) = 48

Pre severnú stranu sa berie do úvahy dodatočný koeficient L=1,1.

V tabuľke sú uvedené koeficienty tepelnej vodivosti niektorých materiálov, ktoré sa používajú pri stavbe stien. Ako vidíte, minerálna vlna prenáša cez seba minimálne množstvo tepla, železobetón - maximum

Po vykonaní predbežných výpočtov môžete použiť vzorec na výpočet tepelných strát:

Q_{severná stena}=27×48×1,1/2,8=509 (W)

Vypočítajme tepelné straty pre západnú stenu. Na základe údajov sú v ňom zabudované 3 okná, dve z nich majú rozmery 1,5x1,7m a jedno - 0,6x0,3m Vypočítajme si plochu.

S_{náhradné steny1}=12×2.7=32.4.

Je potrebné vylúčiť plochu okien z celkovej plochy západnej steny, pretože ich tepelné straty budú odlišné. Aby ste to dosiahli, musíte vypočítať plochu.

S_okno1=1.5×1.7=2.55

S_okno2=0.6×0.4=0.24

Na výpočet tepelných strát použijeme plochu steny bez zohľadnenia plochy okien, teda:

S_{náhradné steny}=32.4-2.55×2-0.24=25.6

Pre západnú stranu je dodatočný koeficient 1,05. Získané údaje dosadíme do základného vzorca pre výpočet tepelných strát.

Q_{náhradné steny}=25.6×1.05×48/2.8=461.

Podobné výpočty robíme pre východnú stranu. Okná sú tu 3, jedno má rozmery 1,5x1,7 m, ďalšie dve – 2,1x1,5 m. Vypočítame ich plochu.

S_okno3=1.5×1.7=2.55

S_okno4=2.1×1.5=3.15

Plocha východnej steny je:

S_{východné múry 1}=12×2.7=32.4

Od celkovej plochy steny odpočítame hodnoty plochy okna:

S_{východné steny}=32.4-2.55-2×3.15=23.55

Dodatočný koeficient pre východnú stenu je -1,05. Na základe údajov vypočítame tepelné straty východnej steny.

Q_{východné steny}=1.05×23.55×48/2.8=424

Na južnej stene sú dvere s parametrami 1,3x2 m a okno 0,5x0,3 m. Vypočítame ich plochu.

S_okno5=0.5×0.3=0.15

S_dvere=1.3×2=2.6

Plocha južnej steny sa bude rovnať:

S_{južné steny 1}=10×2.7=27

Určujeme plochu steny bez zohľadnenia okien a dverí.

S_{južné steny}=27-2.6-0.15=24.25

Tepelnú stratu južnej steny vypočítame s prihliadnutím na koeficient L=1.

Q_{južné steny}=1×24.25×48/2.80=416

Po určení tepelných strát každej steny môžete zistiť ich celkové tepelné straty pomocou vzorca:

Q_steny=Q_{južné steny}+Q_{východné steny}+Q_{náhradné steny}+Q_{severná stena}

Nahradením hodnôt dostaneme:

Q_steny=509+461+424+416=1810 W

V dôsledku toho tepelné straty zo stien dosiahli 1810 W za hodinu.

Výpočet tepelných strát okien

V dome je 7 okien, z toho tri majú rozmery 1,5x1,7 m, dve - 2,1x1,5 m, jedno - 0,6x0,3 m a ešte jedno - 0,5x0,3 m.

Okná s rozmermi 1,5×1,7 m sú dvojkomorový PVC profil s I-sklom. Z technickej dokumentácie zistíte, že jeho R=0,53. Okná s rozmermi 2,1x1,5 m, dvojkomorové s argónom a I-sklom, majú tepelný odpor R=0,75, okná 0,6x0,3 m a 0,5x0,3 - R=0,53.

Plocha okna bola vypočítaná vyššie.

S_okno1=1.5×1.7=2.55

S_okno2=0.6×0.4=0.24

S_okno3=2.1×1.5=3.15

S_okno4=0.5×0.3=0.15

Je tiež dôležité zvážiť orientáciu okien vzhľadom na svetové strany.

Tepelný odpor pre okná sa zvyčajne nemusí počítať, tento parameter je uvedený v technickej dokumentácii k produktu

Vypočítajme tepelné straty západných okien s prihliadnutím na koeficient L=1,05. Na bočnej strane sú 2 okná s rozmermi 1,5×1,7 m a jedno s rozmermi 0,6×0,3 m.

Q_okno1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_okno2=0.24×1.05×48/0.53=23

Celkovo sú celkové straty západných okien

Q_{zamykanie okien}=243×2+23=509

Na južnej strane je okno 0,5×0,3, jeho R=0,53. Vypočítajme jeho tepelné straty s prihliadnutím na koeficient 1.

Q_{južné okná}=0.15*48×1/0.53=14

Na východných stranách sú 2 okná s rozmermi 2,1×1,5 a jedno okno 1,5×1,7. Vypočítajme tepelné straty s prihliadnutím na koeficient L=1,05.

Q_okno1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_okno3=3.15×1.05×48/075=212

Zhrňme si tepelné straty východných okien.

Q_{východné okná}=243+212×2=667.

Celková tepelná strata oknami sa bude rovnať:

Q_okná=Q_{východné okná}+Q_{južné okná}+Q_{zamykanie okien}=667+14+509=1190

Celkovo cez okná vychádza 1190 W tepelnej energie.

Stanovenie tepelných strát dverí

Dom má jedny dvere, je zabudovaný do južnej steny, má rozmery 1,3x2 m.Na základe pasportných údajov je tepelná vodivosť materiálu dverí 0,14, jeho hrúbka je 0,05 m.Vďaka týmto ukazovateľom je tepelný možno vypočítať odpor dverí.

R_dvere=0.05/0.14=0.36

Pre výpočty musíte vypočítať jeho plochu.

S_dvere=1.3×2=2.6

Po výpočte tepelného odporu a plochy sa dajú zistiť tepelné straty. Dvere sú umiestnené na južnej strane, takže používame dodatočný faktor 1.

Q_dvere=2.6×48×1/0.36=347.

Celkovo cez dvere vychádza 347 W tepla.

Výpočet tepelného odporu podlahy

Podlaha je podľa technickej dokumentácie viacvrstvová, celoplošne urobená identicky a má rozmery 10x12 m.Vypočítajme jej plochu.

S_rod=10×12=210.

Podlahu tvoria dosky, drevotrieska a izolácia.

Z tabuľky môžete zistiť súčiniteľ tepelnej vodivosti niektorých materiálov používaných na podlahy. Tento parameter môže byť uvedený aj v technickej dokumentácii materiálov a môže sa líšiť od tabuľky

Tepelný odpor je potrebné vypočítať pre každú vrstvu podlahy zvlášť.

R_dosky=0.032/0.15=0.21

R_drevotrieska=0.01/0.15= 0.07

R_izolovať=0.05/0.039=1.28

Celkový tepelný odpor podlahy je:

R_rod=R_dosky+R_drevotrieska+R_izolovať=0.21+0.07+1.28=1.56

Vzhľadom na to, že v zime zostáva teplota Zeme +8 stupňov, teplotný rozdiel sa bude rovnať:

dT = 22-8 = 14

Pomocou predbežných výpočtov môžete nájsť tepelné straty domu cez podlahu.

Pri výpočte tepelných strát podlahy sa berú do úvahy materiály, ktoré ovplyvňujú tepelnú izoláciu (+)

Pri výpočte tepelných strát podlahy berieme do úvahy koeficient L=1.

Q_rod=210×14×1/1.56=1885

Celková tepelná strata podlahy je 1885 W.

Výpočet tepelných strát cez strop

Pri výpočte tepelných strát stropu sa berie do úvahy vrstva minerálnej vlny a drevených panelov. Para a hydroizolácia nie sú zahrnuté v procese tepelnej izolácie, takže to neberieme do úvahy. Pre výpočty musíme nájsť tepelný odpor drevených panelov a vrstvu minerálnej vlny. Používame ich súčiniteľ tepelnej vodivosti a hrúbku.

R_{štít obce}=0.04/0.15=0.27

R_min.vata=0.05/0.039=1.28

Celkový tepelný odpor sa bude rovnať súčtu R_{štít obce} a R_min.vata.

R_strechy=0.27+1.28=1.55

Plocha stropu je rovnaká ako podlaha.

S _strop = 120

Ďalej sa vypočítajú tepelné straty stropu s prihliadnutím na koeficient L=1.

Q_strop=120×1×48/1.55=3717

Cez strop ide celkovo 3717 W.

V tabuľke sú uvedené obľúbené izolačné materiály pre stropy a ich koeficienty tepelnej vodivosti. Najúčinnejšou izoláciou je polyuretánová pena, slama má najvyšší koeficient tepelných strát

Na určenie celkovej tepelnej straty domu je potrebné zrátať tepelné straty stien, okien, dverí, stropu a podlahy.

Q_všeobecne=1810+1190+347+1885+3717=8949 W

Na vykurovanie domu s uvedenými parametrami potrebujete plynový kotol, ktorý podporuje výkon 8949 W alebo približne 10 kW.

Stanovenie tepelných strát s prihliadnutím na infiltráciu

Infiltrácia je prirodzený proces výmeny tepla medzi vonkajším prostredím, ku ktorému dochádza pri pohybe ľudí po dome, pri otváraní vchodových dverí a okien.

Na výpočet tepelných strát na vetranie môžete použiť vzorec:

Q_inf= 0,33 × K × V × dT

Vo výraze:

• K - vypočítaná výmena vzduchu, pre obytné miestnosti je koeficient 0,3, pre vykurované miestnosti - 0,8, pre kuchyňu a kúpeľňu - 1.
• V - objem miestnosti, vypočítaný s prihliadnutím na výšku, dĺžku a šírku.
• dT - teplotný rozdiel medzi prostredím a obytným domom.

Podobný vzorec možno použiť, ak je v miestnosti inštalované vetranie.

Ak je v dome umelé vetranie, je potrebné použiť rovnaký vzorec ako pri infiltrácii, len nahradiť parametre výfuku namiesto K a vypočítať dT s prihliadnutím na teplotu vstupujúceho vzduchu

Výška miestnosti je 2,7 m, šírka je 10 m, dĺžka je 12 m. Po znalosti týchto údajov môžete nájsť jej objem.

V = 2,7 x 10 x 12 = 324

Teplotný rozdiel bude rovnaký

dT = 48

Ako koeficient K berieme 0,3. Potom

Q_inf=0.33×0.3×324×48=1540

K celkovému vypočítanému ukazovateľu Q treba pripočítať Q_inf. Nakoniec

Q_všeobecne=1540+8949=10489.

Celkovo pri zohľadnení infiltrácie bude tepelná strata domu 10489 W alebo 10,49 kW.

Výpočet výkonu kotla

Pri výpočte výkonu kotla je potrebné použiť bezpečnostný faktor 1,2. To znamená, že výkon sa bude rovnať:

W = Q x k

Tu:

• Q - tepelné straty budovy.
• k — bezpečnostný faktor.

V našom príklade dosadíme Q = 9237 W a vypočítame požadovaný výkon kotla.

W=10489×1,2=12587 W.

S prihliadnutím na bezpečnostný faktor je potrebný výkon kotla na vykurovanie domu 120 m² približne 13 kW.

Závery a užitočné video na túto tému

Video návod: ako vypočítať tepelné straty doma a výkon kotla pomocou programu Valtec.

Kompetentný výpočet tepelných strát a výkonu plynového kotla pomocou vzorcov alebo softvérových metód vám umožňuje s vysokou presnosťou určiť potrebné parametre zariadenia, čo umožňuje eliminovať neprimerané náklady na palivo.

Komentáre napíšte do blokového formulára nižšie. Povedzte nám, ako ste vypočítali tepelné straty pred zakúpením vykurovacieho zariadenia pre vlastnú chatu alebo vidiecky dom. Pýtajte sa, zdieľajte informácie a fotografie na danú tému.