Jak vypočítat výkon plynového topného kotle: vzorce a příklad výpočtu

Před návrhem topného systému nebo instalací topného zařízení je důležité vybrat plynový kotel schopný generovat požadované množství tepla pro místnost. Proto je důležité vybrat zařízení takového výkonu, aby jeho výkon byl co nejvyšší a jeho zdroj byl dlouhý.

Řekneme vám, jak vypočítat výkon plynového kotle s vysokou přesností a při zohlednění určitých parametrů. Článek, který jsme předložili, podrobně popisuje všechny typy tepelných ztrát otvory a stavebními konstrukcemi a poskytuje vzorce pro jejich výpočet. Konkrétní příklad představuje vlastnosti výpočtů.

Typické chyby při výběru kotle

Správný výpočet výkonu plynového kotle nejen ušetří na spotřebním materiálu, ale také zvýší účinnost zařízení. Zařízení, jehož tepelný výkon převyšuje skutečnou potřebu tepla, bude pracovat neefektivně, když jako nedostatečně výkonné zařízení nedokáže místnost řádně vytopit.

K dispozici je moderní automatizované zařízení, které nezávisle reguluje dodávku plynu, což eliminuje zbytečné náklady. Ale pokud takový kotel vykonává svou práci na hranici svých možností, pak se jeho životnost snižuje.

V důsledku toho klesá účinnost zařízení, díly se rychleji opotřebovávají a tvoří se kondenzace. Proto je potřeba vypočítat optimální výkon.

Existuje názor, že výkon kotle závisí výhradně na ploše místnosti a pro každý dům by byl optimální výpočet 100 W na 1 m2. Proto, aby bylo možné vybrat výkon kotle, například pro dům 100 m2. m, budete potřebovat zařízení generující 100*10=10000 W nebo 10 kW.

Takové výpočty jsou zásadně nesprávné kvůli nástupu nových dokončovacích materiálů a vylepšených izolačních materiálů, které snižují potřebu nákupu vysoce výkonných zařízení.

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

Vypočítejte výkon plynový kotel vytápění lze provádět dvěma způsoby – ručně nebo pomocí speciálního programu Valtec, který je určen pro profesionální vysoce přesné výpočty.

Požadovaný výkon zařízení přímo závisí na tepelné ztrátě místnosti. Jakmile znáte míru tepelných ztrát, můžete vypočítat výkon plynového kotle nebo jakéhokoli jiného topného zařízení.

Co je tepelná ztráta místnosti?

Každá místnost má určité tepelné ztráty. Teplo vychází ze stěn, oken, podlah, dveří, stropů, takže úkolem plynového kotle je kompenzovat množství vycházejícího tepla a zajistit určitou teplotu v místnosti. To vyžaduje určitý tepelný výkon.

Experimentálně bylo zjištěno, že největší množství tepla uniká stěnami (až 70 %). Střechou a okny může uniknout až 30 % tepelné energie a ventilačním systémem až 40 %. Nejnižší tepelné ztráty u dveří (až 6 %) a podlah (až 15 %)

Tepelné ztráty v domácnosti ovlivňují následující faktory.

• Umístění domu. Každé město má své vlastní klimatické vlastnosti.Při výpočtu tepelných ztrát je nutné vzít v úvahu kritickou negativní teplotní charakteristiku regionu, jakož i průměrnou teplotu a trvání topné sezóny (pro přesné výpočty pomocí programu).
• Umístění stěn vzhledem ke 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 velkou silou ze západní, severní a východní strany, takže tepelné ztráty těchto stěn budou vyšší.
• Plocha vytápěné místnosti. Množství ztraceného tepla závisí na velikosti místnosti, ploše stěn, stropů, oken, dveří.
• Tepelné inženýrství stavebních konstrukcí. Jakýkoli materiál má svůj součinitel tepelného odporu a součinitel prostupu tepla - schopnost propouštět určité množství tepla přes sebe. Chcete-li je zjistit, musíte použít tabulková data a také použít určité vzorce. Informace o skladbě stěn, stropů, podlah a jejich tloušťce naleznete v technickém plánu bydlení.
• Okenní a dveřní otvory. Velikost, úprava dveří a oken s dvojitým zasklením. Čím větší je plocha okenních a dveřních otvorů, tím vyšší jsou tepelné ztráty. Při výpočtech je důležité vzít v úvahu vlastnosti instalovaných dveří a oken s dvojitým zasklením.
• Účetnictví větrání. Větrání v domě vždy existuje, bez ohledu na přítomnost umělé kapuce. Místnost je větrána otevřenými okny, pohyb vzduchu vzniká při zavírání a otevírání vstupních dveří, lidé se pohybují z místnosti do místnosti, což pomáhá teplému vzduchu opouštět místnost a cirkulovat ji.

Znáte-li výše uvedené parametry, můžete nejen vypočítat tepelné ztráty doma a určit výkon kotle, ale také určit místa, která potřebují dodatečnou izolaci.

Vzorce pro výpočet tepelných ztrát

Tyto vzorce lze použít k výpočtu tepelných ztrát nejen v soukromém domě, ale také v bytě. Před zahájením výpočtů je nutné nakreslit půdorys, poznamenat si umístění stěn vzhledem ke světovým stranám, určit okna, dveře a také vypočítat rozměry každé stěny, okna a dveří.

Pro stanovení tepelných ztrát je nutné znát strukturu stěny a také tloušťku použitých materiálů. Výpočty zohledňují zdivo a izolaci

Při výpočtu tepelných ztrát se používají dva vzorce - pomocí prvního se určí hodnota tepelného odporu obvodových konstrukcí a pomocí druhého se určí tepelné ztráty.

Pro určení tepelného odporu použijte výraz:

R = B/K

Tady:

• R – hodnota tepelného odporu obvodových konstrukcí, měřená v (m²*K)/W.
• K – součinitel tepelné vodivosti materiálu, ze kterého je obvodová konstrukce vyrobena, měřený ve W/(m*K).
• V – tloušťka materiálu, zaznamenaná v metrech.

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

Součinitel tepelné vodivosti je tabulková hodnota, závisí na hustotě a složení materiálu, může se lišit od tabulkového, proto je důležité přečíst si technickou dokumentaci k materiálu (+)

Používá se také základní vzorec pro výpočet tepelných ztrát:

Q = L × S × dT/R

Ve výrazu:

• Q – tepelné ztráty, měřené ve W.
• S – plocha obvodových konstrukcí (stěny, podlahy, stropy).
• dT – rozdíl mezi požadovanou vnitřní a venkovní teplotou se měří a zaznamenává ve C.
• R – hodnota tepelného odporu konstrukce, m²•C/W, který se zjistí pomocí výše uvedeného vzorce.
• L – koeficient v závislosti na orientaci stěn vzhledem ke světovým stranám.

Máte-li po ruce potřebné informace, můžete ručně vypočítat tepelné ztráty konkrétní budovy.

Příklad výpočtu tepelných ztrát

Jako příklad si spočítejme tepelné ztráty domu s danými charakteristikami.

Na obrázku je znázorněn plán domu, pro který budeme počítat tepelné ztráty. Při sestavování individuálního plánu je důležité správně určit orientaci stěn vzhledem ke světovým stranám, vypočítat výšku, šířku a délku konstrukce a také si poznamenat umístění okenních a dveřních otvorů, jejich velikosti (+ )

Šířka konstrukce je dle plánu 10 m, délka 12 m, výška stropu 2,7 m, stěny jsou orientovány na sever, jih, východ a západ. V západní stěně jsou zabudována 3 okna, z toho dvě o rozměrech 1,5x1,7m, jedno - 0,6x0,3m.

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

V jižní stěně jsou vestavěné dveře o rozměrech 1,3x2 m, dále je zde malé okno 0,5x0,3 m. Na východní straně jsou dvě okna 2,1x1,5 m a jedno 1,5x1,7 m.

Stěny se skládají ze tří vrstev:

• obklad stěn dřevovláknitou deskou (isoplast) vně i uvnitř - 1,2 cm každý, koeficient - 0,05.
• skelná vata umístěná mezi stěnami, její tloušťka je 10 cm a koeficient je 0,043.

Tepelný odpor každé stěny se počítá zvlášť, protože Zohledňuje se umístění konstrukce vzhledem ke světovým stranám, počet a plocha otvorů. Výsledky výpočtů na stěnách jsou shrnuty.

Podlaha je vícevrstvá, vyrobená stejnou technologií v celé ploše a zahrnuje:

• řezaná deska pero-drážka, její tloušťka je 3,2 cm, součinitel tepelné vodivosti je 0,15.
• vrstva suché dřevotřískové nivelace o tloušťce 10 cm a koeficientu 0,15.
• izolace – minerální vlna tl.5 cm, koeficient 0,039.

Předpokládejme, že podlaha nemá poklopy do suterénu nebo podobné otvory, které zhoršují topnou techniku. V důsledku toho se výpočet provádí pro plochu všech prostor pomocí jediného vzorce.

Stropy jsou vyrobeny z:

• dřevěné panely 4 cm s koeficientem 0,15.
• minerální vlna je 15 cm, její koeficient je 0,039.
• parní a hydroizolační vrstva.

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

Dům se nachází v oblasti 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 tepelných ztrát stěn

Chcete-li zjistit celkový tepelný odpor stěny, musíte nejprve vypočítat tepelný odpor každé vrstvy.

Vrstva skelné vlny má tloušťku 10 cm. Tuto hodnotu je nutné převést na metry, tj.

B = 10 x 0,01 = 0,1

Dostali jsme hodnotu B=0,1. Součinitel tepelné vodivosti tepelné izolace je 0,043. Data dosadíme do vzorce tepelného odporu a získáme:

R_sklenka=0.1/0.043=2.32

Na podobném příkladu vypočítejme tepelnou odolnost izoplytu:

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_sklenka+2×R_isopl=2.32+2×0.24=2.8

Stanovením celkového tepelného odporu stěny můžete zjistit tepelné ztráty. Pro každou stěnu se počítají samostatně. Vypočítejme Q pro severní stěnu.

Dodatečné koeficienty umožňují při výpočtech zohlednit zvláštnosti tepelných ztrát ze stěn umístěných v různých směrech světa

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

S_{severní stěna}=10×2.7=27

Pojďme vypočítat 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 je zohledněn doplňkový koeficient L=1,1.

V tabulce jsou uvedeny součinitele tepelné vodivosti některých materiálů, které se používají při stavbě stěn. Jak vidíte, minerální vlna propouští minimální množství tepla přes sebe, železobeton - maximum

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

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

Spočítejme tepelné ztráty pro západní stěnu. Na základě údajů jsou v něm zabudována 3 okna, dvě z nich mají rozměry 1,5x1,7 m a jedno - 0,6x0,3 m. Spočítejme si plochu.

S_{náhradní stěny 1}=12×2.7=32.4.

Je nutné vyloučit plochu oken z celkové plochy západní stěny, protože jejich tepelné ztráty budou odlišné. Chcete-li to provést, musíte vypočítat plochu.

S_okno1=1.5×1.7=2.55

S_okno2=0.6×0.4=0.24

Pro výpočet tepelných ztrát použijeme plochu stěny bez zohlednění plochy oken, tedy:

S_{náhradní stěny}=32.4-2.55×2-0.24=25.6

Pro západní stranu je dodatečný koeficient 1,05. Získaná data dosadíme do základního vzorce pro výpočet tepelných ztrát.

Q_{náhradní stěny}=25.6×1.05×48/2.8=461.

Podobné výpočty provádíme pro východní stranu. Jsou zde 3 okna, jedno má rozměry 1,5x1,7 m, další dvě – 2,1x1,5 m. Vypočítáme jejich plochu.

S_okno3=1.5×1.7=2.55

S_okno4=2.1×1.5=3.15

Oblast východní stěny je:

S_{východní stěny 1}=12×2.7=32.4

Od celkové plochy stěny odečteme hodnoty plochy okna:

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

Dodatečný koeficient pro východní stěnu je -1,05. Na základě dat vypočítáme tepelné ztráty východní stěny.

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

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

S_okno5=0.5×0.3=0.15

S_dveře=1.3×2=2.6

Plocha jižní stěny se bude rovnat:

S_{jižní stěny 1}=10×2.7=27

Určujeme plochu stěny bez zohlednění oken a dveří.

S_{jižní stěny}=27-2.6-0.15=24.25

Tepelnou ztrátu jižní stěny vypočítáme s přihlédnutím k koeficientu L=1.

Q_{jižní stěny}=1×24.25×48/2.80=416

Po určení tepelných ztrát každé stěny můžete zjistit jejich celkovou tepelnou ztrátu pomocí vzorce:

Q_stěny=Q_{jižní stěny}+ Q_{východní stěny}+ Q_{náhradní stěny}+ Q_{severní stěna}

Dosazením hodnot dostaneme:

Q_stěny=509+461+424+416=1810 W

V důsledku toho dosáhly tepelné ztráty stěnami 1810 W za hodinu.

Výpočet tepelných ztrát oken

V domě je 7 oken, z toho tři o rozměrech 1,5x1,7m, dvě - 2,1x1,5m, jedno - 0,6x0,3m a jedno navíc - 0,5x0,3m.

Okna o rozměrech 1,5×1,7 m jsou dvoukomorový PVC profil s I-sklem. Z technické dokumentace zjistíte, že jeho R=0,53. Okna o rozměrech 2,1x1,5 m, dvoukomorová s argonem a I-sklem, mají tepelný odpor R=0,75, okna 0,6x0,3 m a 0,5x0,3 - R=0,53.

Plocha okna byla vypočtena výše.

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 také důležité vzít v úvahu orientaci oken vzhledem ke světovým stranám.

Tepelný odpor pro okna se obvykle nemusí počítat, tento parametr je uveden v technické dokumentaci k výrobku

Spočítejme tepelné ztráty západních oken s přihlédnutím ke koeficientu L=1,05. Na straně jsou 2 okna o rozměrech 1,5×1,7m a jedno o rozměrech 0,6×0,3m.

Q_okno1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_okno2=0.24×1.05×48/0.53=23

Celkem jsou celkové ztráty západních oken

Q_{zamykat okna}=243×2+23=509

Na jižní straně je okno 0,5×0,3, jeho R=0,53. Spočítejme jeho tepelnou ztrátu s ohledem na koeficient 1.

Q_{jižní okna}=0.15*48×1/0.53=14

Na východních stranách jsou 2 okna o rozměrech 2,1×1,5 a jedno okno 1,5×1,7. Počítejme tepelné ztráty se zohledněním koeficientu L=1,05.

Q_okno1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_okno3=3.15×1.05×48/075=212

Shrňme tepelné ztráty východních oken.

Q_{východní okna}=243+212×2=667.

Celková tepelná ztráta oken se bude rovnat:

Q_Okna=Q_{východní okna}+ Q_{jižní okna}+ Q_{zamykat okna}=667+14+509=1190

Celkem okny vychází 1190 W tepelné energie.

Stanovení tepelných ztrát dveří

Dům má jedny dveře, je vestavěný do jižní stěny, má rozměry 1,3x2 m. Tepelná vodivost materiálu dveří je na základě pasportních údajů 0,14, jeho tloušťka je 0,05 m. Díky těmto ukazatelům je tepelný lze vypočítat 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 lze zjistit tepelnou ztrátu. Dveře jsou umístěny na jižní straně, takže používáme další faktor 1.

Q_dveře=2.6×48×1/0.36=347.

Celkem dveřmi vychází 347 W tepla.

Výpočet tepelného odporu podlahy

Podlaha je dle technické dokumentace vícevrstvá celoplošně provedená shodně a má rozměry 10x12 m. Spočítejme si její plochu.

S_Rod=10×12=210.

Podlahu tvoří desky, dřevotříska a izolace.

Z tabulky zjistíte součinitele tepelné vodivosti některých materiálů používaných na podlahy. Tento parametr může být také uveden v technické dokumentaci materiálů a může se lišit od tabulky

Tepelný odpor je nutné vypočítat pro každou vrstvu podlahy zvlášť.

R_desky=0.032/0.15=0.21

R_{dřevotříska}=0.01/0.15= 0.07

R_izolovat=0.05/0.039=1.28

Celkový tepelný odpor podlahy je:

R_Rod=R_desky+R_{dřevotříska}+R_izolovat=0.21+0.07+1.28=1.56

Vzhledem k tomu, že v zimě zůstává teplota Země na +8 stupňů, teplotní rozdíl se bude rovnat:

dT=22-8=14

Pomocí předběžných výpočtů můžete najít tepelné ztráty domu podlahou.

Při výpočtu tepelných ztrát podlahy se berou v úvahu materiály ovlivňující tepelnou izolaci (+)

Při výpočtu tepelných ztrát podlahy bereme v úvahu koeficient L=1.

Q_Rod=210×14×1/1.56=1885

Celková tepelná ztráta podlahy je 1885W.

Výpočet tepelných ztrát stropem

Při výpočtu tepelných ztrát stropu se bere v úvahu vrstva minerální vlny a dřevěné panely. Pára a hydroizolace se neúčastní procesu tepelné izolace, takže to nebereme v úvahu. Pro výpočty potřebujeme zjistit tepelný odpor dřevěných panelů a vrstvy minerální vlny. Využíváme jejich součinitelů tepelné vodivosti a tloušťky.

R_{vesnický štít}=0.04/0.15=0.27

R_min.vata=0.05/0.039=1.28

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

R_střechy=0.27+1.28=1.55

Plocha stropu je stejná jako podlaha.

S _strop = 120

Dále se vypočtou tepelné ztráty stropu se zohledněním koeficientu L=1.

Q_strop=120×1×48/1.55=3717

Stropem prochází celkem 3717 W.

V tabulce jsou uvedeny oblíbené izolační materiály pro stropy a jejich koeficienty tepelné vodivosti. Nejúčinnější izolací je polyuretanová pěna, nejvyšší koeficient tepelných ztrát má sláma

Pro stanovení celkové tepelné ztráty domu je nutné sečíst tepelné ztráty stěn, oken, dveří, stropu a podlahy.

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

Pro vytápění domu s uvedenými parametry potřebujete plynový kotel, který podporuje výkon 8949 W nebo asi 10 kW.

Stanovení tepelných ztrát s přihlédnutím k infiltraci

Infiltrace je přirozený proces výměny tepla mezi vnějším prostředím, ke kterému dochází při pohybu osob po domě, při otevírání vstupních dveří a oken.

Pro výpočet tepelných ztrát pro ventilaci můžete použít vzorec:

Q_inf=0,33×K×V×dT

Ve výrazu:

• K - vypočtená výměna vzduchu, pro obytné místnosti je koeficient 0,3, pro vytápěné místnosti - 0,8, pro kuchyň a koupelnu - 1.
• PROTI - objem místnosti, vypočítaný s ohledem na výšku, délku a šířku.
• dT - teplotní rozdíl mezi prostředím a obytným domem.

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

Pokud je v domě umělé větrání, je nutné použít stejný vzorec jako pro infiltraci, pouze nahradit parametry výfuku místo K a vypočítat dT s přihlédnutím k teplotě přiváděného vzduchu

Výška místnosti je 2,7 m, šířka je 10 m, délka je 12 m. Když znáte tyto údaje, můžete zjistit jeho objem.

V = 2,7 x 10 x 12 = 324

Rozdíl teplot bude stejný

dT = 48

Jako koeficient K bereme 0,3. Pak

Q_inf=0.33×0.3×324×48=1540

K celkovému vypočtenému ukazateli Q je třeba přičíst Q_inf. Nakonec

Q_obvykle=1540+8949=10489.

Celkově s přihlédnutím k infiltraci bude tepelná ztráta domu 10489 W neboli 10,49 kW.

Výpočet výkonu kotle

Při výpočtu výkonu kotle je nutné použít bezpečnostní faktor 1,2. To znamená, že výkon se bude rovnat:

W = Q × k

Tady:

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

V našem příkladu dosadíme Q = 9237 W a vypočítáme požadovaný výkon kotle.

W=10489×1,2=12587 W.

S přihlédnutím k bezpečnostnímu faktoru je potřebný výkon kotle pro vytápění domu 120 m² přibližně 13 kW.

Závěry a užitečné video k tématu

Video návod: jak vypočítat tepelné ztráty domu a výkon kotle pomocí programu Valtec.

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

Komentáře pište do blokového formuláře níže. Řekněte nám, jak jste vypočítali tepelné ztráty před zakoupením topného zařízení pro vlastní chatu nebo venkovský dům. Ptejte se, sdílejte informace a fotografie k tématu.