Jak vypočítat výkon plynového vytápění: vzorce a příklad výpočtu

Před návrhem topného systému, instalací topného zařízení, je důležité zvolit si plynový kotel, který může generovat potřebné množství tepla pro danou místnost. Proto je důležité zvolit takové zařízení, aby jeho výkon byl co nejvyšší a zdroj byl velký.

Budeme hovořit o tom, jak vypočítat výkon plynového kotle s vysokou přesností a při zohlednění určitých parametrů. V článku, který jsme představili, jsou podrobně popsány všechny typy tepelných ztrát skrz otvory a stavební konstrukce, jsou uvedeny vzorce pro jejich výpočet. Specifický příklad představuje vlastnosti tvorby výpočtů.

Typické chyby při výběru kotle

Správný výpočet výkonu plynového kotle nejen ušetří spotřební materiál, ale také zvýší účinnost zařízení. Zařízení, jejichž přenos tepla převyšuje skutečnou potřebu tepla, nebude fungovat efektivně, pokud jako nedostatečně výkonné zařízení nemůže místnost správně zahřát.

K dispozici je moderní automatizované zařízení, které nezávisle reguluje dodávku plynu, což eliminuje nepřiměřené náklady. Pokud však takový kotel vykonává svou práci na hranici své životnosti, zkracuje se jeho životnost.

Výsledkem je snížení účinnosti zařízení, rychlejší opotřebení dílů a kondenzace. Proto je nezbytné vypočítat optimální výkon.

Existuje názor, že výkon kotle závisí pouze na ploše místnosti a pro jakýkoli dům bude optimální výpočet 100 W na 1 m2. Proto, aby bylo možné vybrat kapacitu kotle, například 100 m2 na dům m, budete potřebovat zařízení, které generuje 100 * 10 = 10 000 wattů nebo 10 kW.

Takové výpočty jsou zásadně nesprávné v souvislosti s výskytem nových dokončovacích materiálů, zlepšenou izolací, což snižuje potřebu nákupu vysoce výkonných zařízení.

Výkon plynového kotle se volí s ohledem na individuální vlastnosti domu. Správně vybrané zařízení bude pracovat co nejefektivněji s minimální spotřebou paliva

Proveďte výpočet výkonu plynový kotel Existují dva způsoby vytápění - ručně nebo pomocí speciálního programu Valtec, který je určen pro profesionální vysoce přesné výpočty.

Potřebný výkon zařízení přímo závisí na tepelných ztrátách místnosti. Po zjištění míry tepelné ztráty můžete vypočítat výkon plynového kotle nebo jakéhokoli jiného topného zařízení.

Co je to ztráta tepla v místnosti?

Každá místnost má určité tepelné ztráty. Teplo opouští stěny, okna, podlahy, dveře a stropy, takže úkolem plynového kotle je kompenzovat množství uvolněného tepla a zajistit určitou teplotu v místnosti. To vyžaduje určitou tepelnou energii.

Experimentálně bylo zjištěno, že největší množství tepla opouští stěny (až 70%). Až 30% tepelné energie může vytékat střechou a okny a až 40% prostřednictvím ventilačního systému. Nejmenší tepelné ztráty u dveří (až 6%) a podlahy (až 15%)

Následující faktory ovlivňují tepelné ztráty domu.

• Umístění domu. Každé město má své vlastní klimatické vlastnosti. Při výpočtech tepelných ztrát je nutné brát v úvahu kritickou negativní teplotní charakteristiku regionu, jakož i průměrnou teplotu a dobu topné sezóny (pro přesné výpočty pomocí programu).
• Umístění stěn vzhledem k světovým stranám. Je známo, že větrná růžice je umístěna na severní straně, takže tepelné ztráty stěny umístěné v této oblasti budou největší. V zimě fouká studený vítr s velkou silou ze západní, severní a východní strany, takže tepelné ztráty těchto zdí budou vyšší.
• Oblast vytápěné místnosti. Množství odpadního tepla závisí na velikosti místnosti, ploše stěn, stropů, oken, dveří.
• Tepelné inženýrství staveb. Každý materiál má svůj vlastní koeficient tepelného odporu a koeficient přenosu tepla - schopnost projít určitým množstvím tepla.Chcete-li to zjistit, musíte použít tabulková data a použít určité vzorce. Informace o složení stěn, stropů, podlah, jejich tloušťce naleznete v technickém plánu bydlení.
• Okno a dveře. Velikost, úprava dveří a dvojitá okna. Čím je plocha oken a dveří větší, tím větší jsou tepelné ztráty. Při výpočtech je důležité vzít v úvahu vlastnosti instalovaných dveří a dvojskel.
• Ventilační účetnictví. Větrání v domě vždy existuje, bez ohledu na přítomnost umělých kukel. Otevřenými okny je místnost větraná, při zavřených a otevřených vstupních dveřích dochází k pohybu vzduchu, lidé se pohybují z místnosti do místnosti, což přispívá k odchodu teplého vzduchu z místnosti, jeho cirkulaci.

Znát výše uvedené parametry, můžete nejen vypočítat tepelné ztráty doma a určit výkon kotle, ale také určit místa, která vyžadují další izolaci.

Vzorce pro výpočet tepelných ztrát

Tyto vzorce lze použít k výpočtu tepelných ztrát nejen soukromého domu, ale také bytu. Před zahájením výpočtů je nutné zobrazit půdorys, označit umístění stěn vzhledem k světovým stranám, označit okna, dveře a také spočítat rozměry každé stěny, okna a dveří.

Pro stanovení tepelné ztráty je nutné znát strukturu stěny, jakož i tloušťku použitých materiálů. Výpočty zohledňují zdivo a izolaci

Při výpočtu tepelné ztráty se používají dva vzorce - pomocí prvního se stanoví hodnota tepelného odporu obvodového pláště budovy a druhá se použije pro tepelné ztráty.

Pro stanovení tepelné odolnosti použijte výraz:

R = B / K

Zde:

• R - hodnota tepelného odporu obvodových plášťů budovy, měřená v (m²* K) / W.
• K - součinitel tepelné vodivosti materiálu, z něhož je uzavřená struktura vyrobena, se měří ve W / (m * K).
• V - tloušťka materiálu zaznamenaná v metrech.

Koeficient tepelné vodivosti K je tabulkový parametr, tloušťka B je převzata z technického plánu domu.

Koeficient tepelné vodivosti je tabulková hodnota, záleží na hustotě a složení materiálu, může se lišit od tabulky, takže je důležité seznámit se s technickou dokumentací k materiálu (+)

Rovněž se používá základní vzorec pro výpočet tepelných ztrát:

Q = L × S × dT / R

Ve výrazu:

• Q - tepelné ztráty měřené ve wattech.
• S - plocha zdiva (stěny, podlahy, stropy).
• dT - rozdíl mezi požadovanou teplotou vnitřní a venkovní, měřenou a zaznamenanou v C.
• R - hodnota tepelného odporu konstrukce, m²• C / W, což je výše uvedený vzorec.
• L - koeficient v závislosti na orientaci stěn vzhledem k světovým stranám.

Když máte k dispozici potřebné informace, můžete manuálně vypočítat tepelné ztráty budovy.

Příklad výpočtu tepelné ztráty

Jako příklad vypočítáme tepelné ztráty domu se stanovenými charakteristikami.

Obrázek ukazuje plán domu, pro který vypočítáme tepelné ztráty. Při sestavování individuálního plánu je důležité správně určit orientaci stěn vzhledem k světovým stranám, vypočítat výšku, šířku a délku konstrukce a také poznamenat umístění oken a otvorů dveří, jejich rozměry (+)

Podle plánu je šířka konstrukce 10 m, délka 12 m, výška stropů 2,7 m, stěny jsou orientovány na sever, jih, východ a západ. Do západní zdi jsou zabudována tři okna, z nichž dvě mají rozměry 1,5 x 1,7 m, jedno - 0,6 x 0,3 m.

Při výpočtu střechy se bere v úvahu izolační vrstva, dokončovací materiál a střešní krytina. Parní a hydroizolační fólie, které neovlivňují tepelnou izolaci, se neberou v úvahu

V jižní stěně jsou integrovány dveře o rozměrech 1,3 × 2 m, je zde také malé okno 0,5 × 0,3 m. Na východní straně jsou dvě okna 2,1 x 1,5 ma jedno 1,5 × 1,7 m.

Stěny se skládají ze tří vrstev:

• obložení stěn dřevovláknité desky (isoplite) zvnějšku i uvnitř - každý 1,2 cm, koeficient je 0,05.
• skleněná vlna umístěná mezi stěnami, její tloušťka je 10 cm a koeficient je 0,043.

Tepelný odpor každé stěny se počítá zvlášť, protože bere v úvahu umístění struktury vzhledem k světovým stranám, počet a oblast otvorů. Výsledky výpočtu zdi jsou shrnuty.

Podlaha je vícevrstvá, po celé ploše je vyrobena podle jedné technologie, zahrnuje:

• řezaná deska je drážkovaná, její tloušťka je 3,2 cm, koeficient tepelné vodivosti je 0,15.
• 10 cm tlustá suchá vyrovnávací vrstva s koeficientem 0,15.
• izolace - minerální vlna tl. 5 cm, koeficient 0,039.

Předpokládejme, že podlaha nemá otvory, které zhoršují tepelnou techniku. Výpočet se proto provádí pro oblast všech místností podle jednoho vzorce.

Stropy jsou vyrobeny z:

• Dřevěné štíty 4 cm s koeficientem 0,15.
• minerální vlna 15 cm, její koeficient je 0,039.
• pára, hydroizolační vrstva.

Předpokládejme, že strop nemá také přístup do podkroví nad obytnou nebo technickou místnost.

Dům se nachází v regionu Bryansk, ve městě Bryansk, kde je kritická negativní teplota -26 stupňů. Experimentálně bylo zjištěno, že teplota Země je +8 stupňů. Požadovaná pokojová teplota + 22 stupňů.

Výpočet tepelné ztráty stěny

Pro nalezení celkového tepelného odporu stěny je nejprve nutné vypočítat tepelný odpor každé z jejích vrstev.

Vrstva skelné vlny má tloušťku 10 cm. Tato hodnota musí být převedena na metry, což je:

B = 10 x 0,01 = 0,1

Obdržena hodnota B = 0,1. Koeficient tepelné vodivosti tepelné izolace je 0,043. Nahraďte data ve vzorci tepelného odporu a získejte:

R_sklo=0.1/0.043=2.32

Podobným příkladem vypočítáme odpor isoplitu vůči teplu:

R_isopl=0.012/0.05=0.24

Celkový tepelný odpor stěny se bude rovnat součtu tepelného odporu každé vrstvy, vzhledem k tomu, že máme dvě vrstvy dřevovláknité desky.

R = R_sklo+ 2 × R_isopl=2.32+2×0.24=2.8

Stanovením celkového tepelného odporu stěny lze zjistit tepelné ztráty. Pro každou zeď se počítají zvlášť. Vypočítejte Q pro severní stěnu.

Další koeficienty umožňují zohlednit při výpočtech tepelné ztráty stěn umístěných v různých částech světa

Podle plánu nemá severní stěna okenní otvory, její délka je 10 m, její výška je 2,7 m. Poté se plocha stěny S vypočítá podle vzorce:

S_{severní zeď}=10×2.7=27

Vypočítáme parametr dT. Je známo, že kritická okolní teplota pro Bryansk je -26 stupňů a požadovaná pokojová teplota je +22 stupňů. Pak

dT = 22 - (- 26) = 48

Pro severní stranu se vezme v úvahu doplňkový koeficient L = 1,1.

Tabulka ukazuje koeficienty tepelné vodivosti některých materiálů, které se používají při stavbě stěn. Jak můžete vidět, minerální vlna prochází minimálním množstvím tepla skrze sebe, železobeton - maximum

Po provedení předběžných výpočtů můžete použít vzorec pro výpočet tepelných ztrát:

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

Vypočítáme tepelné ztráty pro západní zeď. Na základě těchto údajů jsou do něj zabudována 3 okna, z nichž dvě mají rozměry 1,5 x 1,7 ma jedno - 0,6 x 0,3 m. Vypočítáme plochu.

S_{západní zeď1}=12×2.7=32.4.

Z celkové plochy západní zdi je nutné vyloučit oblast oken, protože jejich tepelné ztráty budou odlišné. Chcete-li to provést, musíte vypočítat oblast.

S_window1=1.5×1.7=2.55

S_window2=0.6×0.4=0.24

Pro výpočty tepelných ztrát použijeme plochu stěny bez zohlednění plochy oken, tj.:

S_{západní zeď}=32.4-2.55×2-0.24=25.6

Pro západní stranu je přírůstkový koeficient 1,05. Nahrazená data nahraďte do hlavního vzorce pro výpočet tepelných ztrát.

Q_{západní zeď}=25.6×1.05×48/2.8=461.

Provedeme podobné výpočty pro východní stranu. Jsou zde 3 okna, jedno má rozměry 1,5 x 1,7 m, ostatní dvě - 2,1 x 1,5 m. Vypočítáme jejich plochu.

S_window3=1.5×1.7=2.55

S_window4=2.1×1.5=3.15

Oblast východní zdi je:

S_{východní zeď1}=12×2.7=32.4

Z celkové plochy stěny odečteme hodnoty plochy oken:

S_{východní zeď}=32.4-2.55-2×3.15=23.55

Další koeficient pro východní zeď je -1,05. Na základě těchto údajů vypočítáme tepelné ztráty východní zdi.

Q_{východní zeď}=1.05×23.55×48/2.8=424

Na jižní stěně jsou dveře s parametry 1,3x2 ma oknem 0,5x0,3 m. Vypočítáme jejich plochu.

S_window5=0.5×0.3=0.15

S_dveře=1.3×2=2.6

Plocha jižní zdi bude rovná:

S_{jižní zeď1}=10×2.7=27

Určujeme plochu stěny bez oken a dveří.

S_{jižní stěny}=27-2.6-0.15=24.25

Vypočítáme tepelné ztráty jižní stěny s ohledem na koeficient L = 1.

Q_{jižní stěny}=1×24.25×48/2.80=416

Po určení tepelné ztráty každé stěny můžete zjistit jejich celkovou tepelnou ztrátu podle vzorce:

Q_stěny= Q_{jižní stěny}+ Q_{východní zeď}+ Q_{západní zeď}+ Q_{severní stěny}

Nahrazením hodnot dostaneme:

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

V důsledku toho tepelné ztráty stěn činily 1810 wattů za hodinu.

Výpočet tepelných ztrát oken

V domě je 7 oken, z nichž tři mají rozměry 1,5 × 1,7 m, dvě - 2,1 × 1,5 m, jedno - 0,6 × 0,3 ma další - 0,5 × 0,3 m.

Okna o rozměrech 1,5 × 1,7 m je dvoukomorový PVC profil s I-sklem. Z technické dokumentace zjistíte, že její R = 0,53. Okna o rozměrech 2,1 x 1,5 m jsou dvoukomorová s argonem a sklem I, mají tepelný odpor R = 0,75, okna 0,6 x 0,3 ma 0,5 × 0,3 - R = 0,53.

Plocha oken byla vypočtena výše.

S_window1=1.5×1.7=2.55

S_window2=0.6×0.4=0.24

S_window3=2.1×1.5=3.15

S_window4=0.5×0.3=0.15

Je také důležité zvážit orientaci oken vzhledem k světovým stranám.

Obvykle není nutné vypočítávat tepelný odpor oken, tento parametr je uveden v technické dokumentaci k výrobku

Vypočítáme tepelné ztráty západních oken s ohledem na koeficient L = 1,05. Na straně jsou 2 okna o rozměrech 1,5 × 1,7 ma jedno s 0,6 × 0,3 m.

Q_window1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_window2=0.24×1.05×48/0.53=23

Celkové celkové ztráty západních oken jsou

Q_podokno=243×2+23=509

Na jižní straně je okno 0,5 × 0,3, jeho R = 0,53. Vypočítáme jeho tepelné ztráty s přihlédnutím k koeficientu 1.

Q_{jižní okno}=0.15*48×1/0.53=14

Na východní straně jsou 2 okna o rozměrech 2,1 × 1,5 a jedno okno 1,5 × 1,7. Tepelné ztráty počítáme s ohledem na koeficient L = 1,05.

Q_window1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_window3=3.15×1.05×48/075=212

Shrneme tepelné ztráty východních oken.

Q_{východní okno}=243+212×2=667.

Celková tepelná ztráta oken bude rovná:

Q_okna= Q_{východní okno}+ Q_{jižní okno}+ Q_podokno=667+14+509=1190

Celkem z oken vychází 1190 wattů tepelné energie.

Stanovení tepelných ztrát dveří

Dům má jedno dveře, je zabudovaný do jižní zdi, má rozměry 1,3 × 2 m. Na základě údajů z pasu je tepelná vodivost materiálu dveří 0,14, jeho tloušťka je 0,05 m. Díky těmto ukazatelům můžete vypočítat tepelný odpor dveří.

R_dveře=0.05/0.14=0.36

Pro výpočty musíte vypočítat jeho plochu.

S_dveře=1.3×2=2.6

Po výpočtu tepelného odporu a plochy zjistíte tepelné ztráty. Dveře jsou umístěny na jižní straně, takže používáme další faktor 1.

Q_dveře=2.6×48×1/0.36=347.

Dveřmi vychází celkem 347 wattů tepla.

Výpočet tepelného odporu podlahy

Podle technické dokumentace je podlaha vícevrstvá, je provedena rovnoměrně po celé ploše, má rozměry 10x12 m. Vypočítáme její plochu.

S_pohlaví=10×12=210.

Složení podlahy zahrnuje desky, dřevotřísky a izolace.

V tabulce jsou uvedeny koeficienty tepelné vodivosti některých materiálů použitých k pokrytí podlahy. Tento parametr lze také specifikovat v technické dokumentaci materiálů a může se lišit od tabulky

Tepelný odpor musí být vypočítán pro každou podlahovou vrstvu zvlášť.

R_desky=0.032/0.15=0.21

R_{dřevotříska}=0.01/0.15= 0.07

R_{bude izolovat}=0.05/0.039=1.28

Celková tepelná odolnost podlahy je:

R_pohlaví= R_desky+ R_{dřevotříska}+ R_{bude izolovat}=0.21+0.07+1.28=1.56

Vzhledem k tomu, že v zimě je teplota Země udržována na +8 stupňů, bude teplotní rozdíl roven:

dT = 22-8 = 14

Pomocí předběžných výpočtů můžete najít tepelné ztráty doma přes podlahu.

Při výpočtu tepelné ztráty podlahových materiálů se přihlíží k tepelným izolacím (+)

Při výpočtu tepelné ztráty podlahy bereme v úvahu koeficient L = 1.

Q_pohlaví=210×14×1/1.56=1885

Celková tepelná ztráta podlahy je 1885 wattů.

Výpočet tepelných ztrát stropem

Při výpočtu tepelné ztráty stropu se bere v úvahu vrstva minerální vlny a dřevěné panely. Hydroizolace parou a vodou se neúčastní procesu tepelné izolace, proto ji nezohledňujeme. Pro výpočty musíme najít tepelný odpor dřevěných desek a vrstvu minerální vlny. Používáme jejich koeficienty tepelné vodivosti a tloušťku.

R_{vesnický štít}=0.04/0.15=0.27

R_min.=0.05/0.039=1.28

Celkový tepelný odpor se bude rovnat součtu R_{vesnický štít} a R_min..

R_střecha=0.27+1.28=1.55

Stropní plocha je stejná jako podlaha.

S _strop = 120

Dále výpočet tepelné ztráty stropu s přihlédnutím k koeficientu L = 1.

Q_strop=120×1×48/1.55=3717

Celkem stropem jde 3717 wattů.

Tabulka ukazuje populární topidla pro stropy a jejich koeficienty tepelné vodivosti. Polyuretanová pěna je nejúčinnější izolací, sláma má nejvyšší koeficient tepelné ztráty.

K určení celkové tepelné ztráty doma je nutné přidat tepelné ztráty stěn, oken, dveří, stropu a podlahy.

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

K vytápění domu se stanovenými parametry je nutný plynový kotel, který podporuje výkon 8949 W nebo asi 10 kW.

Stanovení tepelných ztrát s ohledem na infiltraci

Infiltrace je přirozený proces výměny tepla mezi vnějším prostředím, ke kterému dochází, když se lidé pohybují kolem domu, při otevírání vstupních dveří, oken.

Pro výpočet tepelných ztrát pro větrání můžete použít vzorec:

Q_inf= 0,33 × K × V × dT

Ve výrazu:

• K - vypočtená rychlost výměny vzduchu, v obývacích místnostech použijte koeficient 0,3, v místnostech s topením - 0,8, v kuchyni a koupelně - 1.
• V - objem místnosti vypočítaný s ohledem na výšku, délku a šířku.
• dT - teplotní rozdíl mezi prostředím a bytovým domem.

Podobný vzorec lze použít, pokud je v místnosti instalováno větrání.

Pokud je v domě umělá ventilace, je nutné použít stejný vzorec jako pro infiltraci, stačí nahradit parametry výfuku místo K a vypočítat dT s ohledem na teplotu přiváděného vzduchu

Výška místnosti je 2,7 m, šířka - 10 m, délka - 12 m. Na základě těchto údajů najdete její objem.

V = 2,7 x 10 × 12 = 324

Rozdíl teploty bude roven

dT = 48

Jako koeficient K bereme indikátor 0,3. Pak

Q_inf=0.33×0.3×324×48=1540

Q by se mělo přidat k celkovému Q_inf. Nakonec

Q_celkem=1540+8949=10489.

Celkem, s ohledem na infiltraci tepelných ztrát doma, bude 10489 wattů nebo 10,49 kW.

Výpočet výkonu kotle

Při výpočtu výkonu kotle je nutné použít bezpečnostní faktor 1,2. To znamená, že síla bude rovná:

W = Q × k

Zde:

• Q - tepelné ztráty budovy.
• k - bezpečnostní faktor.

V našem příkladu nahraďte Q = 9237 W a vypočtěte požadovaný výkon kotle.

W = 10489 × 1,2 = 12587 W.

Vzhledem k bezpečnostnímu faktoru je požadovaná kapacita kotle pro vytápění domu 120 m² rovná se přibližně 13 kW.

Závěry a užitečné video na toto téma

Video instrukce: jak vypočítat tepelné ztráty doma a výkon kotle pomocí programu Valtec.

Správný výpočet tepelných ztrát a výkonu plynového kotle pomocí vzorců nebo softwarových metod vám umožní určit s vysokou přesností potřebné parametry zařízení, což umožňuje vyloučit nepřiměřené náklady na palivo.

Prosím, napište komentáře do níže uvedeného bloku. Řekněte nám o tom, jak byly vypočteny tepelné ztráty před nákupem topného zařízení pro váš vlastní letní dům nebo venkovský dům. Ptejte se, sdílejte informace a fotografie k tématu.