Расчет мощности электрического котла отопления по площади

Чтобы обеспечить комфортную температуру на протяжении всей зимы котел отопления должен выдавать такое количество тепловой энергии, которое необходимо для восполнения всех потерь тепла здания/помещения. Плюс к этому необходимо иметь еще и небольшой запас мощности на случай аномальных холодов или расширения площадей. О том, как рассчитать требуемую мощность и поговорим в этой статье.

Для определения производительности отопительного оборудования нужно в первую очередь определить потери тепла здания/помещения. Такой расчет называется теплотехническим. Это один из самых сложных расчетов в отрасли, так как требуется учесть много составляющих.

Для определения мощности котла необходимо учесть все потери тепла

Безусловно, на величину теплопотерь, влияют материалы, которые использовались при возведении дома. Потому учитываются стройматериалы, из которых изготовлен фундамент, стены, пол, потолок, перекрытия, чердак, кровля, оконные и дверные проемы. Принимается во внимание тип разводки системы и наличие теплых полов. В некоторых случаях считают даже наличие бытовой техники, которая во время работы выделяет тепло. Но совсем не всегда требуется такая точность. Есть методики, которые позволяют быстро прикинуть требуемую производительность отопительного котла, не погружаясь в дебри теплотехники.

Расчет мощности котла отопления по площади

Для приблизительной оценки требуемой производительности теплового агрегата достаточно площади помещений. В самом простом варианте для средней полосы России считают, что 1кВт мощности может обогреть 10м 2 площади. Если у вас дом площадью 160м2, мощность котла для его обогрева — 16кВт.

Эти расчеты приблизительны, ведь не учитывается ни высота потолков, ни климат. Для этого существуют выведенные опытным путем коэффициенты, при помощи которых вносятся соответствующие корректировки.

Указанная норма — 1кВт на 10м 2 подходит для потолков 2,5-2,7м. Если у вас потолки в помещении выше, нужно вычислять коэффициенты и пересчитывать. Для этого высоту ваших помещений делим на стандартную 2,7м и получаем поправочный коэффициент.

Расчет мощности котла отопления по площади — самый простой способ

Например, высота потолков 3,2м. Считаем коэффициент: 3,2м/2,7м=1,18 округляем, получаем 1,2. Выходит, что для обогрева помещения 160м 2 с высотой потолков 3,2м требуется отопительный котел мощностью 16кВт*1,2=19,2кВт. Округляют обычно в большую сторону, так что 20кВт.

Чтобы учесть климатические особенности есть уже готовые коэффициенты. Для России они такие:

• 1,5-2,0 для северных регионов;
• 1,2-1,5 для подмосковных регионов;
• 1,0-1,2 для средней полосы;
• 0,7-0,9 для южных регионов.

Если дом находится в средней полосе, чуть южнее Москвы, применяют коэффициент 1,2 (20кВт*1,2=24кВт), если на юге России в Краснодарском крае, например, коэффициент 0,8, то есть мощность требуется меньше (20кВт*0,8=16кВт).

Расчет отопления и подбор котла — важный этап. Неправильно найдете мощность и можете получить такой результат…

Это основные факторы, которые учитывать необходимо. Но найденные значения справедливы, если котел будет работать только на отопление. Если требуется еще и греть воду, нужно добавить 20-25% от рассчитанной цифры. Потом требуется добавить «запас» на пиковые зимние температуры. Это еще 10%. Итого получаем:

• Для отопления дома и ГВС в средней полосе 24кВт+20%=28,8кВт. Потом запас на холода — 28,8кВт+10%=31,68кВт. Округляем и получаем 32кВт. Если сравнивать с первоначальной цифрой в 16кВт, разница получается в два раза.
• Дом в Краснодарском крае. Добавляем мощность для нагрева горячей воды: 16кВт+20%=19,2кВт. Теперь «запас» на холода 19,2+10%=21,12кВт. Округляем: 22кВт. Разница не столь разительная, но тоже достаточно приличная.

Из примеров видно, что учитывать хотя-бы эти значения нужно обязательно. Но очевидно, что в расчете мощности котла для дома и квартиры, разница быть должна. Можно пойти тем же путем и использовать коэффициенты для каждого фактора.

Но есть более простой способ, который позволяет внести коррекции за один раз.

При расчете котла отопления для дома применяется коэффициент 1,5. Он учитывает наличие теплопотерь через кровлю, пол, фундамент. Справедлив при средней (нормальной) степени утепления стен — кладка в два кирпича или аналогичные по характеристикам стройматериалы.

Для квартир применяются другие коэффициенты. Если сверху находится отапливаемое помещение (другая квартира) коэффициент 0,7, если отапливаемый чердак — 0,9, если неотапливаемый чердак — 1,0. Нужно найденную по описанной выше методике мощность котла умножить на один из этих коэффициентов и получите достаточно достоверное значение.

Чтобы продемонстрировать ход вычислений, произведем расчет мощности газового котла отопления для квартиры 65м 2 с потолками 3м, которая расположена в средней полосе России.

1. Определяем требуемую мощность по площади: 65м 2 /10м 2 =6,5кВт.
2. Вносим поправку на регион: 6,5кВт*1,2=7,8кВт.
3. Котел будет греть воду, потому добавляем 25% (любим погорячее) 7,8кВт*1,25=9,75кВт.
4. Добавляем 10% на холода: 7,95кВт*1,1=10,725кВт.

Теперь результат округляем и получаем: 11Квт.

Указанный алгоритм справедлив для подбора отопительных котлов на любом виде топлива. Расчет мощности электрического котла отопления ничем не будет отличаться от расчета котла твердотопливного, газового или на жидком топливе. Основное — производительность и эффективность котла, а теплопотери от типа котла не изменяются. Весь вопрос в том, как потратить меньше энергоносителей. А это уже область утепления.

Мощность котла для квартир

При расчете отопительного оборудования для квартир можно пользоваться нормами СНиПа. Использование этих норм еще называют расчетом мощности котла по объему. СНиП задает требуемое количество тепла на обогрев одного кубического метра воздуха в типовых постройках:

• на обогрев 1м 3 в панельном доме требуется 41Вт;
• в кирпичном доме на м 3 идет 34Вт.

Зная площадь квартиры и высоту потолков, найдете объем, затем, умножив на норму в узнаете мощность котла.

Расчет мощности котла не зависит от типа используемого топлива

Для примера посчитаем требуемую мощность котла для помещений в кирпичном доме площадью 74м 2 с потолками 2,7м.

1. Вычисляем объем: 74м 2 *2,7м=199,8м 3
2. Считаем по норме сколько нужно будет тепла: 199,8*34Вт=6793Вт. Округляем и переводим в киловатты, получаем 7кВт. Это и будет необходимая мощность, которую должен выдавать тепловой агрегат.

Несложно посчитать мощность для такого же помещения, но уже в панельном доме: 199,8*41Вт=8191Вт. В принципе, в теплотехнике округляют всегда в большую сторону, но можно принять во внимание остекление ваших окон. Если на окнах энергосберегающие стеклопакеты, можно округлять в меньшую сторону. Считаем, что стеклопакеты хорошие и получаем 8кВт.

Выбор мощности котла зависит от типа здания — для обогрева кирпичных требуется меньше тепла, чем панельных

Далее нужно, так же как и в расчете для дома, учесть регион и необходимость подготовки горячей воды. Актуальна и поправка на аномальные холода. Но в квартирах большую роль играет расположение комнат и этажность. Принимать во внимание нужно стены, выходящие на улицу:

• Одна наружная стена — 1,1
• Две — 1,2
• Три — 1,3

После того, как учтете все коэффициенты, получите достаточно точное значение, на которое можно опираться при выборе техники для отопления. Если хотите получить точный теплотехнический расчет, его нужно заказывать в профильной организации.

Есть еще один метод: определить реальные потери при помощи тепловизора — современного прибора, который покажет к тому же места, через которые утечки тепла идут более интенсивно. Заодно сможете устранить и эти проблемы и улучшить теплоизоляцию. И третий вариант — воспользоваться программой-калькулятором, который посчитает все вместо вас. Нужно только выбрать и/или проставить требуемые данные. На выходе получите расчетную мощность котла. Правда, тут есть определенная доля риска: непонятно насколько верные алгоритмы заложены в основу такой программы. Так что все-таки придется еще хотя-бы приблизительно просчитать для сравнения результатов.

Так выглядит снимок тепловизора

Надеемся, у вас теперь есть представление о том, как рассчитать мощность котла. И вас не путает, что это газовый котел, а не твердотопливный, или наоборот.

По результатам обследования можно устранить утечки тепла

Возможно, вас заинтересуют статьи о том, как рассчитать мощность радиаторов и выбор диаметров труб для системы отопления. Для того чтобы иметь общее представление об ошибках, которые часто встречаются при планировании системы отопления смотрите видео.

Мощность котла является одной из важнейших характеристик отопительного оборудования. Избыток мощности скажется переплатой за котел, недостаток – невозможностью оборудования отопить жилую площадь или нагреть воду в системе ГВС. Поэтому перед выбором котла предлагаем прикинуть его параметры не без помощи нашего онлайн-калькулятора для расчета мощности котла отопления. Попробуем разобраться со значениями, которые вам придется ввести для получения достоверного результата.

Температура

Комфорт пребывания в жилом помещении зимой определяется температурой воздуха и его влажностью. Сначала введите значение температуры, которую вы планируете поддерживать дома. Температуру наиболее холодной пятидневки можете посмотреть в СП 131.13330.2012 Строительная климатология, т.к. она привязана к климатической зоне.

Отапливаемые площадь и объем помещений

В качестве теплоносителя, передающего тепло от радиаторов отопления человеку, служит воздух. Логично, что мощность отопительного оборудования во многом зависит от того, какой объем этого воздуха необходимо нагреть и далее поддерживать постоянной его температуру.

Конструктивные элементы здания

В различных постройках и условиях эксплуатации котлы одинаковой мощности дают совершенно разные результаты. Все потому, что потери тепла через стены, перекрытия и окна влияют на общую картину. Чем выше тепловые потери, тем более высокой должна быть поправка мощности отопительного оборудования.

Могут быть непонятны маркировки стеклопакетов. Тут все довольно просто, например, 4-16-4 означает, что зазор между двумя стеклами толщиной 4 мм составляет 16 мм. Буква «К» означает энергосберегающее стекло, «Ar» — камеры заполнены аргоном.

Возникли вопросы? Задавайте их в комментариях ниже – мы обязательно ответим!

Зимний период обусловлен не только переменой погодных условий, но и подготовкой к отопительному сезону. Для поддержания постоянной температуры необходимо произвести расчёт требуемой мощность электрического котла. Система отопления должна выдавать тепловую энергию согласно теплопотери здания. К этому также учитывается возможность аномальных температур в зимний период.

Теплоотдача котла — зачем нужны расчёты

Расчёты мощности и теплоотдачи электрокотла это основные характеристики. Неправильные расчёты могут привести к переплате за отопительный период в случае избытка мощности, недостаток приведёт к перебоям с горячим водоснабжением и низкой температурой в помещении. Перед покупкой отопительной системы необходимо в первую очередь произвести расчет мощности электрического котла отопления по площади. Перед этим обязательно определяется потеря тепла помещения. Согласно полученным данным подбирается модель электрического котла. А также можно воспользоваться онлайн-калькулятором для расчёта мощности котла.

Расчёт мощности по площади — основная формула

Для определения мощности требуемого электрического агрегата достаточно знать площадь отапливаемого помещения. Среднестатистический расчёт по РФ это 1 кВт хватает на обогрев 10 кв. м. Эти показатели приблизительны, так в расчёт также входит высота потолков здания и климатические условия. Для соответствующего расчёта используют коэффициенты согласно регионам.

Показатели для средней полосы подходят для сооружений с потолками 2,5-2,7 м. Если высота потолков выше, то реальные данные делятся на норму, и получается поправочный коэффициент.

ЗАМЕТКА. Есть специальные сайты, которые произведут онлайн расчёт.

Климатические коэффициенты для российских регионов:

• 1,5-2,0 для северных регионов;
• 1,2-1,5 для подмосковных регионов;
• 1,0–1,2 для средней полосы;
• 0,7-0,9 для южных регионов.

СПРАВКА. Для квартиры коэффициенты незначительно отличаются: сверху отапливаемая квартира 0, 7, отапливаемый чердак 0,9, неотапливаемый 1.

Данные расчёты учитываются только в том случае, если система будет направлена только для поддержания постоянной температуры в сооружении. Если вы рассчитываете, что агрегат будет нагревать воду то необходимо прибавить 20–25%. Также стоит учитывать период аномальных температур в холода это плюс ещё 10%.

Мощность электрического котла рассчитывается по формуле W=S x Wуд/10 м².

Основные моменты

Современные отопительные системы изготавливаются не только с регулируемой мощностью, но и с функцией моделировать мощность. Но профессионалы настаивают на приобретение отопительного агрегата с постоянной мощностью, чтобы не происходило сбоёв в случае отключения электроэнергии.

СПРАВКА. При покупке обязательно проконсультируйтесь со специалистом, он ответит на все вопросы и даст дельный совет.

Основной показатель электрокотла это тепловой показатель, именно от него зависит восполнение потери тепла и бесперебойной подачи горячей воды.

Мощность вычисляется согласно:

• Площади обогрева.
• Стройматериалы стен и перекрытий.
• Площадь остекления.
• Уровень теплоизоляции.
• Количество внешних стен.
• Утеплённый или неутепленный чердак.
• Вид остекления.
• Высота потолков.

Сделав правильный расчёт мощности отопительного котла, он обеспечит вас телом и горячей водой на весь зимний период. Конечно, в данной ситуации лучше обратиться к специалистам, дабы избежать переплат за электроснабжение, или перебоев с горячей водой. Профессиональная организация возьмёт все необходимые расчёты на себя и подберёт подходящую отопительную систему для дома.

Расчет мощности котла отопления по площади презентация, доклад

Слайд 1Текст слайда:

Для определения производительности отопительного оборудования нужно в первую очередь определить потери тепла здания/помещения. Такой расчет называется теплотехническим. Это один из самых сложных расчетов в отрасли, так как требуется учесть много составляющих.
Для определения мощности котла необходимо учесть все потери тепла
Безусловно, на величину теплопотерь, влияют материалы, которые использовались при возведении дома. Потому учитываются стройматериалы, из которых изготовлен фундамент, стены, пол, потолок, перекрытия, чердак, кровля, оконные и дверные проемы. Принимается во внимание тип разводки системы и наличие теплых полов. В некоторых случаях считают даже наличие бытовой техники, которая во время работы выделяет тепло. Но совсем не всегда требуется такая точность. Есть методики, которые позволяют быстро прикинуть требуемую производительность отопительного котла, не погружаясь в дебри теплотехники.

---

Слайд 2Текст слайда:

Расчет мощности котла отопления по площади

Для приблизительной оценки требуемой производительности теплового агрегата достаточно площади помещений. В самом простом варианте для средней полосы России считают, что 1кВт мощности может обогреть 10м2 площади. Если у вас дом площадью 160м2, мощность котла для его обогрева — 16кВт.
Эти расчеты приблизительны, ведь не учитывается ни высота потолков, ни климат. Для этого существуют выведенные опытным путем коэффициенты, при помощи которых вносятся соответствующие корректировки.
Указанная норма — 1кВт на 10м2 подходит для потолков 2,5-2,7м. Если у вас потолки в помещении выше, нужно вычислять коэффициенты и пересчитывать. Для этого высоту ваших помещений делим на стандартную 2,7м и получаем поправочный коэффициент.
Расчет мощности котла отопления по площади — самый простой способ
Например, высота потолков 3,2м. Считаем коэффициент: 3,2м/2,7м=1,18 округляем, получаем 1,2. Выходит, что для обогрева помещения 160м2 с высотой потолков 3,2м требуется отопительный котел мощностью 16кВт*1,2=19,2кВт. Округляют обычно в большую сторону, так что 20кВт.

---

Слайд 3Текст слайда:

Чтобы учесть климатические особенности есть уже готовые коэффициенты. Для России они такие:
1,5-2,0 для северных регионов;
1,2-1,5 для подмосковных регионов;
1,0-1,2 для средней полосы;
0,7-0,9 для южных регионов.
Если дом находится в средней полосе, чуть южнее Москвы, применяют коэффициент 1,2 (20кВт*1,2=24кВт), если на юге России в Краснодарском крае, например, коэффициент 0,8, то есть мощность требуется меньше (20кВт*0,8=16кВт). Чтобы учесть климатические особенности есть уже готовые коэффициенты. Для России они такие:
1,5-2,0 для северных регионов;
1,2-1,5 для подмосковных регионов;
1,0-1,2 для средней полосы;
0,7-0,9 для южных регионов.
Если дом находится в средней полосе, чуть южнее Москвы, применяют коэффициент 1,2 (20кВт*1,2=24кВт), если на юге России в Краснодарском крае, например, коэффициент 0,8, то есть мощность требуется меньше (20кВт*0,8=16кВт).

---

Слайд 4Текст слайда:

Расчет отопления и подбор котла — важный этап. Неправильно найдете мощность и можете получить такой результат…
Это основные факторы, которые учитывать необходимо. Но найденные значения справедливы, если котел будет работать только на отопление. Если требуется еще и греть воду, нужно добавить 20-25% от рассчитанной цифры. Потом требуется добавить «запас» на пиковые зимние температуры. Это еще 10%. Итого получаем:
Для отопления дома и ГВС в средней полосе 24кВт+20%=28,8кВт. Потом запас на холода — 28,8кВт+10%=31,68кВт. Округляем и получаем 32кВт. Если сравнивать с первоначальной цифрой в 16кВт, разница получается в два раза.
Дом в Краснодарском крае. Добавляем мощность для нагрева горячей воды: 16кВт+20%=19,2кВт. Теперь «запас» на холода 19,2+10%=21,12кВт. Округляем: 22кВт. Разница не столь разительная, но тоже достаточно приличная.
Из примеров видно, что учитывать хотя-бы эти значения нужно обязательно. Но очевидно, что в расчете мощности котла для дома и квартиры, разница быть должна. Можно пойти тем же путем и использовать коэффициенты для каждого фактора. Но есть более простой способ, который позволяет внести коррекции за один раз.
При расчете котла отопления для дома применяется коэффициент 1,5. Он учитывает наличие теплопотерь через кровлю, пол, фундамент. Справедлив при средней (нормальной) степени утепления стен — кладка в два кирпича или аналогичные по характеристикам стройматериалы.
Для квартир применяются другие коэффициенты. Если сверху находится отапливаемое помещение (другая квартира) коэффициент 0,7, если отапливаемый чердак — 0,9, если неотапливаемый чердак — 1,0. Нужно найденную по описанной выше методике мощность котла умножить на один из этих коэффициентов и получите достаточно достоверное значение.
Чтобы продемонстрировать ход вычислений, произведем расчет мощности газового котла отопления для квартиры 65м2 с потолками 3м, которая расположена в средней полосе России.
Определяем требуемую мощность по площади: 65м2/10м2=6,5кВт.
Вносим поправку на регион: 6,5кВт*1,2=7,8кВт.
Котел будет греть воду, потому добавляем 25% (любим погорячее) 7,8кВт*1,25=9,75кВт.
Добавляем 10% на холода: 7,95кВт*1,1=10,725кВт.
Теперь результат округляем и получаем: 11Квт.
Указанный алгоритм справедлив для подбора отопительных котлов на любом виде топлива. Расчет мощности электрического котла отопления  ничем не будет отличаться от расчета котла твердотопливного, газового или на жидком топливе.  Основное — производительность и эффективность котла, а теплопотери от типа котла не изменяются. Весь вопрос в том, как потратить меньше энергоносителей. А это уже область утепления.

---

Слайд 5Текст слайда:

Мощность котла для квартир

При расчете отопительного оборудования для квартир можно пользоваться нормами СНиПа. Использование этих норм еще называют расчетом мощности котла по объему. СНиП задает требуемое количество тепла на обогрев одного кубического метра воздуха в типовых постройках:
на обогрев 1м3 в панельном доме требуется 41Вт;
в кирпичном доме на м3 идет 34Вт.
Зная площадь квартиры и высоту потолков, найдете объем,  затем, умножив на норму в узнаете мощность котла.
Расчет мощности котла не зависит от типа используемого топлива
Для примера посчитаем требуемую мощность котла для помещений в кирпичном доме площадью 74м2  с потолками 2,7м.
Вычисляем объем: 74м2*2,7м=199,8м3
Считаем по норме сколько нужно будет тепла: 199,8*34Вт=6793Вт. Округляем и переводим в киловатты, получаем 7кВт. Это и будет необходимая мощность, которую должен выдавать тепловой агрегат.
Несложно посчитать мощность для такого же помещения, но уже в панельном доме: 199,8*41Вт=8191Вт. В принципе, в теплотехнике округляют всегда в большую сторону, но можно принять во внимание остекление ваших окон.  Если на окнах энергосберегающие стеклопакеты, можно округлять в меньшую сторону. Считаем, что стеклопакеты хорошие и получаем 8кВт.

---

Слайд 6Текст слайда:

Выбор мощности котла зависит от типа здания — для обогрева кирпичных требуется меньше тепла, чем панельных
Далее нужно, так же как и в расчете для дома, учесть регион и необходимость подготовки горячей воды. Актуальна и поправка на аномальные холода. Но в квартирах большую роль играет расположение комнат и этажность.  Принимать во внимание нужно стены, выходящие на улицу:
Одна наружная стена — 1,1
Две — 1,2
Три — 1,3
После того, как учтете все коэффициенты, получите достаточно точное значение, на которое можно опираться при выборе техники для отопления. Если хотите получить точный теплотехнический расчет, его нужно заказывать в профильной организации.
Есть еще один метод: определить реальные потери при помощи тепловизора — современного прибора, который покажет к тому же места, через которые утечки тепла идут более интенсивно. Заодно сможете устранить и эти проблемы и улучшить теплоизоляцию. И третий вариант — воспользоваться программой-калькулятором, который посчитает все вместо вас. Нужно только выбрать и/или проставить требуемые данные. На выходе получите расчетную мощность котла. Правда, тут есть определенная доля риска: непонятно насколько верные алгоритмы заложены в основу такой программы. Так что все-таки придется еще хотя-бы приблизительно просчитать для сравнения результатов.

---

Слайд 7Текст слайда:

Так выглядит снимок тепловизора.

Надеемся, у вас теперь есть представление о том, как рассчитать мощность котла. И вас не путает, что это газовый котел, а не твердотопливный,  или наоборот.

---

Расчет мощности котла отопления по площади

Для определения производительности
отопительного оборудования нужно в
первую очередь определить потери тепла
здания/помещения. Такой расчет
называется теплотехническим. Это один
из самых сложных расчетов в отрасли,
так как требуется учесть много
составляющих.
Для определения мощности котла
необходимо учесть все потери тепла
Безусловно, на величину теплопотерь,
влияют материалы, которые
использовались при возведении дома.
Потому учитываются стройматериалы, из
которых изготовлен фундамент, стены,
пол, потолок, перекрытия, чердак, кровля,
оконные и дверные проемы. Принимается
во внимание тип разводки системы и
наличие теплых полов. В некоторых
случаях считают даже наличие бытовой
техники, которая во время работы
выделяет тепло. Но совсем не всегда
требуется такая точность. Есть методики,
которые позволяют быстро прикинуть
требуемую производительность
отопительного котла, не погружаясь в
дебри теплотехники.

2. Расчет мощности котла отопления по площади

Для приблизительной оценки требуемой
производительности теплового агрегата
достаточно площади помещений. В самом
простом варианте для средней полосы России
считают, что 1кВт мощности может обогреть
10м2 площади. Если у вас дом площадью
160м2, мощность котла для его обогрева —
16кВт.
Эти расчеты приблизительны, ведь не
учитывается ни высота потолков, ни климат.
Для этого существуют выведенные опытным
путем коэффициенты, при помощи которых
вносятся соответствующие корректировки.
Указанная норма — 1кВт на 10м2 подходит для
потолков 2,5-2,7м. Если у вас потолки в
помещении выше, нужно вычислять
коэффициенты и пересчитывать. Для этого
высоту ваших помещений делим на
стандартную 2,7м и получаем поправочный
коэффициент.
Расчет мощности котла отопления по площади
— самый простой способ
Например, высота потолков 3,2м. Считаем
коэффициент: 3,2м/2,7м=1,18 округляем,
получаем 1,2. Выходит, что для обогрева
помещения 160м2 с высотой потолков 3,2м
требуется отопительный котел мощностью
16кВт*1,2=19,2кВт. Округляют обычно в
большую сторону, так что 20кВт.

Чтобы учесть климатические
особенности есть уже готовые
коэффициенты. Для России они такие:
1,5-2,0 для северных регионов;
1,2-1,5 для подмосковных регионов;
1,0-1,2 для средней полосы;
0,7-0,9 для южных регионов.
Если дом находится в средней полосе,
чуть южнее Москвы, применяют
коэффициент 1,2 (20кВт*1,2=24кВт), если
на юге России в Краснодарском крае,
например, коэффициент 0,8, то есть
мощность требуется меньше
(20кВт*0,8=16кВт). Чтобы учесть
климатические особенности есть уже
готовые коэффициенты. Для России они
такие:
1,5-2,0 для северных регионов;
1,2-1,5 для подмосковных регионов;
1,0-1,2 для средней полосы;
0,7-0,9 для южных регионов.
Если дом находится в средней полосе,
чуть южнее Москвы, применяют
коэффициент 1,2 (20кВт*1,2=24кВт), если
на юге России в Краснодарском крае,
например, коэффициент 0,8, то есть
мощность требуется меньше
(20кВт*0,8=16кВт).

Расчет отопления и подбор котла — важный этап. Неправильно
найдете мощность и можете получить такой результат…
Это основные факторы, которые учитывать необходимо. Но
найденные значения справедливы, если котел будет работать
только на отопление. Если требуется еще и греть воду, нужно
добавить 20-25% от рассчитанной цифры. Потом требуется
добавить «запас» на пиковые зимние температуры. Это еще
10%. Итого получаем:
Для отопления дома и ГВС в средней полосе
24кВт+20%=28,8кВт. Потом запас на холода —
28,8кВт+10%=31,68кВт. Округляем и получаем 32кВт. Если
сравнивать с первоначальной цифрой в 16кВт, разница
получается в два раза.
Дом в Краснодарском крае. Добавляем мощность для нагрева
горячей воды: 16кВт+20%=19,2кВт. Теперь «запас» на холода
19,2+10%=21,12кВт. Округляем: 22кВт. Разница не столь
разительная, но тоже достаточно приличная.
Из примеров видно, что учитывать хотя-бы эти значения
нужно обязательно. Но очевидно, что в расчете мощности
котла для дома и квартиры, разница быть должна. Можно
пойти тем же путем и использовать коэффициенты для
каждого фактора. Но есть более простой способ, который
позволяет внести коррекции за один раз.
При расчете котла отопления для дома применяется
коэффициент 1,5. Он учитывает наличие теплопотерь через
кровлю, пол, фундамент. Справедлив при средней
(нормальной) степени утепления стен — кладка в два кирпича
или аналогичные по характеристикам стройматериалы.
Для квартир применяются другие коэффициенты. Если сверху
находится отапливаемое помещение (другая квартира)
коэффициент 0,7, если отапливаемый чердак — 0,9, если
неотапливаемый чердак — 1,0. Нужно найденную по
описанной выше методике мощность котла умножить на один
из этих коэффициентов и получите достаточно достоверное
значение.
Чтобы продемонстрировать ход вычислений, произведем
расчет мощности газового котла отопления для квартиры 65м2
с потолками 3м, которая расположена в средней полосе
России.
Определяем требуемую мощность по площади:
65м2/10м2=6,5кВт.
Вносим поправку на регион: 6,5кВт*1,2=7,8кВт.
Котел будет греть воду, потому добавляем 25% (любим
погорячее) 7,8кВт*1,25=9,75кВт.
Добавляем 10% на холода: 7,95кВт*1,1=10,725кВт.
Теперь результат округляем и получаем: 11Квт.
Указанный алгоритм справедлив для подбора отопительных
котлов на любом виде топлива. Расчет мощности
электрического котла отопления ничем не будет отличаться от
расчета котла твердотопливного, газового или на жидком
топливе. Основное — производительность и эффективность
котла, а теплопотери от типа котла не изменяются. Весь вопрос
в том, как потратить меньше энергоносителей. А это уже
область утепления.

5. Мощность котла для квартир

При расчете отопительного оборудования для квартир
можно пользоваться нормами СНиПа. Использование
этих норм еще называют расчетом мощности котла по
объему. СНиП задает требуемое количество тепла
на обогрев одного кубического метра воздуха в
типовых постройках:
на обогрев 1м3 в панельном доме требуется 41Вт;
в кирпичном доме на м3 идет 34Вт.
Зная площадь квартиры и высоту потолков, найдете
объем, затем, умножив на норму в узнаете мощность
котла.
Расчет мощности котла не зависит от типа
используемого топлива
Для примера посчитаем требуемую мощность котла
для помещений в кирпичном доме площадью 74м2 с
потолками 2,7м.
Вычисляем объем: 74м2*2,7м=199,8м3
Считаем по норме сколько нужно будет тепла:
199,8*34Вт=6793Вт. Округляем и переводим в
киловатты, получаем 7кВт. Это и будет необходимая
мощность, которую должен выдавать тепловой
агрегат.
Несложно посчитать мощность для такого же
помещения, но уже в панельном доме:
199,8*41Вт=8191Вт. В принципе, в теплотехнике
округляют всегда в большую сторону, но можно
принять во внимание остекление ваших окон. Если
на окнах энергосберегающие стеклопакеты, можно
округлять в меньшую сторону. Считаем, что
стеклопакеты хорошие и получаем 8кВт.

Выбор мощности котла зависит от типа здания
— для обогрева кирпичных требуется меньше
тепла, чем панельных
Далее нужно, так же как и в расчете для дома,
учесть регион и необходимость подготовки
горячей воды. Актуальна и поправка на
аномальные холода. Но в квартирах большую
роль играет расположение комнат и
этажность. Принимать во внимание нужно
стены, выходящие на улицу:
Одна наружная стена — 1,1
Две — 1,2
Три — 1,3
После того, как учтете все коэффициенты,
получите достаточно точное значение, на
которое можно опираться при выборе техники
для отопления. Если хотите получить точный
теплотехнический расчет, его нужно
заказывать в профильной организации.
Есть еще один метод: определить реальные
потери при помощи тепловизора —
современного прибора, который покажет к
тому же места, через которые утечки тепла
идут более интенсивно. Заодно сможете
устранить и эти проблемы и улучшить
теплоизоляцию. И третий вариант —
воспользоваться программой-калькулятором,
который посчитает все вместо вас. Нужно
только выбрать и/или проставить требуемые
данные. На выходе получите расчетную
мощность котла. Правда, тут есть
определенная доля риска: непонятно насколько
верные алгоритмы заложены в основу такой
программы. Так что все-таки придется еще
хотя-бы приблизительно просчитать для
сравнения результатов.
•Так выглядит снимок тепловизора.
•Надеемся, у вас теперь есть
представление о том, как рассчитать
мощность котла. И вас не путает, что
это газовый котел, а не
твердотопливный, или наоборот.

Выбор котла для отопления, технологических нагрузок | Консультации

Цели обучения

• Узнайте о различных доступных типах котлов, конструкции системы и доступных опциях системы.
• Понимание норм, стандартов и разрешений, которые необходимо учитывать при установке и проектировании котельных систем.

---

Моноблочные котлы для систем отопления и горячего водоснабжения используются во многих нежилых зданиях и во многих университетских, больничных и промышленных городках. Комплектные котлы обычно попадают в категорию котлов заводской сборки, которые затем доставляются к конечному потребителю автомобильным, железнодорожным или баржевым транспортом. В последние годы некоторые производители котлов начали продавать блочные котлы в виде модулей, собираемых на месте, которые до сих пор считаются блочными котлами.

При проектировании котельной системы доступно множество вариантов, но не все варианты подходят для каждой системы. В некоторых случаях приемлемым решением может быть модульный котел с большим и малым пламенем (двухступенчатая горелка), тогда как в другом случае более подходящим может быть полностью модулирующий котел с динамическим диапазоном 10:1. Расходы; возможности оператора; доступное пространство; принятые международные, национальные, государственные и местные кодексы; а требования к пару или горячей воде будут устанавливать системные параметры, используемые при выборе каждой котельной системы.

В котельных системах пар, высокотемпературная горячая вода и горячая вода используются для комфортного отопления, увлажнения и технологического теплоносителя в самых разных условиях зданий. Котлы могут быть установлены в отдельных зданиях или, как в случае многих кампусов, как часть котельной центральной установки, которая обеспечивает отопление и технологические среды в кампусе через прямые подземные или туннельные системы распределения. Необходимо соблюдать осторожность при оценке центральных котельных по сравнению с котельными для конкретных зданий. Каждый тип системы имеет свои плюсы и минусы, связанные с избыточной емкостью, доступностью оператора, капитальными затратами, стоимостью жизненного цикла и существующей конфигурацией системы, взвешивающими новый дизайн.

В любом сценарии котлы, предназначенные для производства пара, высокотемпературной горячей воды и горячей воды, различаются по конструкции и размеру в зависимости от количества и температуры требуемой среды. Комплектные паровые системы котлов различаются по давлению от 15 до 1000 фунтов на квадратный дюйм. Трубопроводы для паровых систем высокого, среднего и низкого давления в промышленных условиях регулируются ASME B31.3: Проектирование технологических трубопроводов. Кроме того, в зависимости от давления и температуры в системе можно следовать ASME B31.9: Трубопроводы для инженерных сетей.

Котлы разработаны в соответствии с требованиями Кодекса ASME по котлам и сосудам под давлением. Материалы трубопроводов и систем котлов определяются проектным давлением и температурами, требуемыми для системы. В системах с высокой температурой и давлением может потребоваться использование трубопроводов из легированной стали для распределения пара между котлом и технологическими процессами. Системы трубопроводов котлов, которые будут использоваться для выработки электроэнергии, будут спроектированы в соответствии со стандартом ASME B31.1: Силовые трубопроводы. Каждый из соответствующих кодов определяет допустимые рабочие и расчетные напряжения для материалов в зависимости от температуры. Для распределения пара и горячей воды при более низких температурах для промышленных и технологических систем могут использоваться трубопроводы как из углеродистой, так и из нержавеющей стали, в зависимости от конечных требований к обслуживанию.

Типы котлов

Котлы бывают двух основных конструкций: жаротрубные и водотрубные. В жаротрубном котле котловые газы и тепло находятся внутри труб котла; в то время как в водотрубных котлах питательная вода котла находится внутри труб и барабанов котла. Водотрубные котлы в основном используются для производства пара, тогда как жаротрубные котлы используются как для пара, так и для горячей воды (см. Таблицу 1). Жаротрубные котлы чаще всего используются в отдельных зданиях, где пар используется для небольших технологических систем и отопления зданий.

Эти котлы обычно стоят от 50% до 60% стоимости водотрубного котла из-за меньшего размера и меньшего содержания стали для данной мощности котла. Парогенераторные жаротрубные котлы имеют меньше воды в котле, чем водотрубные котлы, что ограничивает величину колебания нагрузки, с которой может справиться котел. Ежегодная очистка и проверка жаротрубного котла проще, чем водотрубного котла, а ремонт труб может выполняться снаружи котла с достаточным пространством для протягивания трубы, а не внутри котла (см. Рисунок 1).

Жаротрубные котлы бывают двух-, трех- и четырехходовые. Увеличение количества проходов в котле повышает эффективность котла, а также увеличивает стоимость. Паропроизводительность жаротрубных котлов обычно колеблется от 5 000 до 75 000 фунтов в час. Водогрейные котлы измеряются в миллионах БТЕ и варьируются от 2 до 3 МБТЕ до 100 МБТЕ.

Водотрубные котлы бывают четырех основных конструкций: D-образная, A-образная, O-образная и модульная компоновка. Каждый из котлов типов D, A и O содержит верхний и нижний барабаны с трубами для производства пара между барабанами и на внешних стенках. В водотрубном котле есть две зоны: конвекционная и топочная. Топочная часть котла содержит факел горелки с котельными трубами на наружной стенке (охлаждающей наружную обшивку котла) и перегородками котла. В конвекционной (или генерирующей) части котла между верхним и нижним барабанами проходят трубы, передающие тепло от дымовых газов питательной воде. Модульные котлы обычно имеют меньшую мощность с впускным и выпускным коллекторами, соединенными образующими трубами. Небольшая водоемкость модульного котла позволяет нагревать и производить пар гораздо быстрее, чем водотрубный котел. Мощности водотрубных котлов комплектного типа варьируются от модульных котлов производительностью 3000 до 300 000 фунтов/ч в котлах типа D (см. рис. 2).

Водотрубные котлы производят пар под давлением от 15 до 1000 фунтов на кв. дюйм и могут быть оснащены радиационными или конвективными системами перегрева для производства перегретого пара. Перегретый пар — это пар, нагретый выше температуры насыщения для получения сухого пара. Перегретый пар чаще всего используется в паровых турбинах для выработки электроэнергии, но может использоваться и в распределительных системах для снижения нагрузки на конденсатоотводчики. Секции с конвективным перегревом более желательны, чем секции с излучением, потому что секция с конвекцией не подвергается прямому воздействию пламени, которое может наблюдаться в секции с излучением при неотрегулированной горелке.

Водотрубные котлы содержат больше воды в верхнем и нижнем барабанах и в соединяющих их трубах. Это позволяет котлам производить большие колебания мощности пара, не создавая проблем с качеством пара. Водотрубные котлы чаще всего выбирают в качестве основных котлов в паровых электростанциях и в кампусах из-за их мощности и диапазона эксплуатационных возможностей. Их способность работать при более высоких давлениях и температурах с перегревом делает их идеальными в качестве резервных котлов для систем выработки электроэнергии и в качестве основных парогенераторов для производства пара в когенерационных системах.

Для котлов с секциями перегрева может потребоваться регулирование температуры пара между секциями перегрева в котле или на выходе из пароперегревателя. Температурный контроль такого типа называется аттемперацией. Пароохладители или пароохладители снижают температуру пара путем распыления воды в паропровод. Распыляемая вода испаряется в паропроводе, охлаждая пар до нужной температуры (см. рис. 3).

Лучшей водой для температурного регулирования (регулирования) является чистый конденсат. Сюда не входит питательная вода для котлов, поскольку питательная вода обычно содержит подпиточную воду, которая может содержать примеси. Если чистый конденсат недоступен, другим источником воды для аттестации является конденсатор «минеральной воды». Конденсатор пресной воды конденсирует насыщенный пар из котла, одновременно нагревая питательную воду котла, для создания конденсата, который затем дозируется на выходе перегретого пара из котла через регулирующий клапан.

КПД парового котла на уровне от 80% до 84% характерен для котлов с более высоким КПД, включая экономайзеры питательной воды. В конденсационных котлах используются встроенные экономайзеры питательной воды (подробнее обсуждаемые ниже), которые используют преимущество конденсации скрытой теплоты из потока дымовых газов, чтобы повысить эффективность котла выше 90%. Этим конденсационным котлам требуются конструкционные материалы из более высоких сплавов для борьбы с кислотным конденсатом, образующимся при конденсации дымовых газов, улавливая скрытую теплоту дымовых газов. Температура обратной воды и общий дизайн системы играют большую роль в выборе котла и конечной цели эффективности системы.

В автономных системах зданий, если пар не требуется для какого-либо процесса внутри здания, часто используются водогрейные котлы. Горячая вода, генерируемая при температуре 130 F и возвращаемая в котел при температуре 90 F, обеспечивает идеальные условия для конденсационного котла, где КПД превышает 90%. Дополнительными преимуществами этого типа системы являются безопасность и снижение потерь энергии при распределении. Температура на выходе 130 F снижает вероятность возгорания и потери тепла в трубопроводе на стороне подачи. Система по-прежнему поддерживает обычную дельту T 40 F, используемую в большинстве систем HVAC, но потребует, чтобы нагреватель кондиционера, змеевики осушения и оконечное оборудование имели соответствующие размеры.

Одним из показателей, используемых для оценки котлов, является скорость тепловыделения котла, которая измеряется в БТЕ/фут ³ /час. В этом стандартном расчете используется объем конвективной и лучистой топки котла. Площадь излучения котла – это площадь, в которой пламя горелки находится в непосредственной близости от труб котла или нагнетательного пространства. Когда дымовой газ поворачивает в водотрубном котле или начинает второй проход в жаротрубном котле, начинается конвективная часть котла. Неправильная регулировка пламени может привести к тому, что пламя попадет в конвективную часть котла, но это ненормальная работа и не рекомендуется. Чем больше металлических или теплообменных поверхностей в конвекционной и радиационной частях котла, тем выше скорость тепловыделения в котле.

Добавление экономайзера питательной воды повысит эффективность котла за счет использования выхлопных газов котла для нагрева питательной воды выше температуры деаэратора, уменьшая количество топлива, необходимого для превращения питательной воды в пар. Экономайзер питательной воды представляет собой теплообменник дымовых газов для питательной воды, который передает тепло дымовых газов питательной воде котла до того, как она попадет в паровой барабан котла. Улавливание отработанного тепла дымовых газов повышает эффективность котла за счет снижения количества энергии (БТЕ), необходимой для доведения питательной воды до температуры и давления пара. Экономайзер может быть встроен в котел, теплообменник коробчатого или круглого типа, установленный в дымовую трубу котла, или может быть вставкой картриджного типа в вытяжной канал котла. Экономайзер может быть спроектирован как параллельный или противоточный, как и большинство теплообменников. В конструкции с противотоком питательная вода будет течь в направлении, противоположном направлению дымовых газов. Производитель экономайзера предоставит конструкцию, основанную на температуре дымовых газов на входе конечного пользователя, желаемой температуре на выходе и конструкции котла.

Экономайзеры

Экономайзеры могут быть установлены как на водотрубных, так и на жаротрубных котлах и могут быть неотъемлемой частью конструкции котла. Конструкция экономайзера обычно снижает температуру выхлопных газов почти до 270 F; однако слишком сильное понижение температуры может привести к конденсации дымовых газов, что может привести к образованию кислого конденсата в зависимости от свойств топливного газа. Низкие температуры дымовых газов также могут создавать локальные пятна конденсата и потенциальную коррозию, если их не контролировать.

Одним из способов регулирования температуры дымовых газов является дросселирование потока питательной воды через экономайзер. Одним из методов управления потоком питательной воды через экономайзер является использование трехходового клапана регулирования температуры, который модулируется в зависимости от температуры дымовых газов на выходе из экономайзера. Модулирование потока питательной воды через экономайзер снижает тепло, удаляемое от дымовых газов, повышая температуру выше уровня конденсации. Если котельная система будет нормально работать при меньшей, чем полная нагрузка, следует уделить внимание контролю температуры дымовых газов, как обсуждалось выше.

Конструкция горелки для модульных котлов зависит от мощности котла. Комплектные котлы могут работать на различных видах топлива, включая природный газ, мазут №2, пропан, синтетический газ, биогаз и мазут №6. Горелки могут быть спроектированы как двухтопливные устройства с основным топливом и вторичным или резервным топливом. Топливные рампы и системы управления, независимо от топлива, должны быть спроектированы в соответствии с применимыми требованиями страховой компании (Hartford Steam Boiler Inspection and Insurance Co., FM Global и т. д.), а также NFPA 85: Кодекс опасностей для котлов и систем сгорания или ASME. ЦД-1 для обеспечения безопасной работы топливной рампы и горелки котла. Горелки меньшего размера для котлов производительностью примерно до 65 000 фунтов / ч будут иметь нагнетатель горелки с принудительной тягой, установленный непосредственно на дутьевой коробке котла, в то время как на более крупных котлах нагнетатель с принудительной тягой будет иметь отдельный блок. Двигатель вентилятора с принудительной тягой может иметь мощность от 10 до 1000 л.с., в зависимости от мощности котла. Двигатель вентилятора с большим напряжением обычно имеет конструкцию среднего напряжения, чтобы уменьшить размер проводки, что приводит к экономии первоначальных затрат. Вентилятор с принудительной тягой является неотъемлемой частью стратегии управления котлом, и необходимо учитывать частотно-регулируемый привод по сравнению с управлением промежуточным валом заслонки. Размер котла, возможности оператора и совместимость системы помогут определить стратегию управления котлом.

Общая стратегия управления, реализованная на многих новых центральных котлах (от 20 000 до 300 000 фунтов пара в час), представляет собой работу с полным измерением и перекрестным ограничением с подстройкой кислорода, когда сжигание в котле контролируется измеряемым давлением пара в коллекторе, потоком топлива и потоком воздуха. Полностью дозированная схема управления с перекрестным ограничением улучшает контроль воздушно-топливной смеси за счет измерения этих параметров. Схемы балансировки кислорода позволяют постоянно контролировать избыток кислорода в дымовых газах, что достигается за счет оптимизации подачи воздуха для горения в котел. Альтернативой управлению котлом с полным измерением и перекрестным ограничением является параллельное позиционное управление, при котором во время запуска и ввода котла в эксплуатацию разрабатываются заданные кривые горения, которые используются для управления топливом и воздухом. Эти оптимизированные уставки затем программируются в системе управления горением, чтобы обеспечить эффективную работу котла во всем рабочем диапазоне котла.

Выбросы

Небольшие котлы для конкретных зданий, которым требуется только высокая и малая мощность огня, обычно устанавливаются с ручным управлением заслонками, которые настраиваются во время запуска и ввода в эксплуатацию. Положения заслонки устанавливаются и фиксируются вручную в положении газового клапана, ограничивая поток воздуха во время слабого пламени, чтобы поддерживать подачу воздуха для горения и минимизировать образование NOx. При сильном пожаре горение оптимизируется до 3-6% избытка воздуха с фиксированным положением заслонки для оптимизации производительности.

Выбросы NOx для обычных горелок составляют от 70 до 100 частей на миллион в дымовых газах. Горелки с низким выбросом NOx чаще всего рассчитаны на 30 частей на миллион, а горелки со сверхнизким выбросом NOx рассчитаны на 9 частей на миллион. Горелки с низким и сверхнизким выбросом NOx чаще всего оснащаются системами рециркуляции дымовых газов, которые возвращают дымовые газы после котла или экономайзера на вход вентилятора с принудительной тягой. Решение о выборе горелки с низким выбросом NOx или горелкой со сверхнизким выбросом NOx следует принимать при определении экологических разрешений для котла. Котлы со сверхнизким выбросом NOx могут потребоваться для соблюдения федеральных норм по сокращению выбросов. Заявки на получение разрешения в Агентство по охране окружающей среды США требуют учета выбросов, что представляет собой процесс определения чистого увеличения или уменьшения количества опасных загрязнителей воздуха (HAP), которые могут быть выброшены из нового котла, по сравнению с фактическими выбросами, измеренными из заменяемого котла. Данные за предыдущие 10 лет эксплуатации используются для определения фактических уровней HAP, выбрасываемых котлом или удаляемым источником. Если заменяемый котел не эксплуатировался или эксплуатировался редко в течение последних 10 лет, зачет HAP может указывать на необходимость принятия дополнительных экологических разрешений, включая проверку предотвращения значительного износа (PSD), общественное обсуждение и периоды общественного рассмотрения.

Горелки с низким содержанием NOx включают смешивание дымовых газов с поступающим для горения воздухом для снижения температуры пламени при горении, что способствует снижению образования NOx. В некоторых случаях требуется дополнительное удаление NOx. Этого можно добиться с помощью селективного каталитического восстановления (СКВ), при котором используются реагент и катализаторы для преобразования NOx в азот и водяной пар. Обратите внимание, что снижение уровня NOx без SCR часто приводит к увеличению уровня выбросов CO. Изготовитель горелок котла должен учитывать это при проектировании своей горелки, так как увеличение уровня выбросов NOx также приведет к снижению уровня образующегося CO.

Экологические (воздуховые) разрешения на новые котлы подпадают под действие требований программы разрешений EPA и State New Source Review. Следует пересмотреть Федеральные стандарты эффективности новых источников (NSPS) и Национальные стандарты выбросов опасных загрязнителей воздуха (NESHAP)/Технологии максимально достижимого контроля (MACT), включая основные и районные источники, на предмет норм выбросов, которые могут относиться к новому котлу. . Разрешение на установку нового котла или замены котлов требует от владельца проверки существующих местных источников и определения общего воздействия добавления нового источника котла. Для промышленных котлов подчасть Db NSPS применима к агрегатам с подводимой теплотой, превышающей или равной 100 MMBtu/ч. Меньшие промышленные/коммерческие/институциональные единицы с производительностью менее 100, но более или равные 10 MMBtu/ч подпадают под действие подраздела Dc. Выбор топлива для котла будет играть решающую роль в определении окончательных допустимых уровней выбросов котла для регулируемых загрязнителей воздуха. В рамках заявки на получение разрешения на строительство оператор котла должен указать, какая форма мониторинга выбросов будет использоваться на котле. Мониторинг выбросов может осуществляться с помощью непрерывного мониторинга выбросов (CEMS) или прогнозирующего мониторинга выбросов (PEMS). С CEMS оборудование для мониторинга дымовых газов используется для измерения остаточного O ₂ или CO ₂ , NOx и CO. Каждый из этих мониторов считывает непрерывный уровень каждого компонента в дымовых газах для целей регистрации и отчетности. PEMS основывается на расчете ожидаемых уровней NOx и CO на основе входного топливного газа, остаточного O ₂ или CO ₂ и рабочих условий котла, рассчитываемых ежемесячно.

В любом случае предоставление данных CEM или PEM требуется как часть окончательного разрешения на строительство. Предлагаемые уровни выбросов для котла с низким содержанием NOx, работающего на природном газе, составляют:

NOx (фунты/млн БТЕ) 0,04

CO (фунты/млн БТЕ) 0,04

SOx (фунты/млн БТЕ) 0,05

Твердые частицы (фунты/млн БТЕ) 0,2 измениться при выборе типа топлива, и, возможно, потребуется изменить его в зависимости от заменяемого существующего оборудования или, в случае некоторых разрешений, требований всего кампуса.

КПД котла – это расчет тепловой мощности котла, разделенной на подводимую к котлу теплоту. Нарисованная рамка вокруг котла помогает определить, рассчитываете ли вы КПД котла или КПД системы котла. ASME PTC-4 — это стандарт, используемый при проверке эффективности котельных систем. Этот стандарт включает тепловые входы и выходы, которые встречаются в системах производства энергии крупных электростанций. Эти входы и выходы обычно не встречаются на промышленных котлах. Более простой способ расчета КПД комплексного котла, учитывающий основные подводимые и отдаваемые тепло, которые можно легко измерить, выглядит следующим образом:

Эффективность котла = Произведенный пар (MMBtu) + Продувка котла (MMBtu) – Подача питательной воды (MMBtu)

---

Поступление топлива (MMBtu)

В этом расчете учитывается питательная вода, добавляемая в котел за счет уменьшения количества тепла, необходимого для выработки выход пара. Используемое значение MMBtu топлива должно быть высшей теплотворной способностью топлива, поскольку это значение, за которое вы будете платить при покупке топлива. Продувка котла представляет собой выделение тепла из котла и является необходимой частью процесса котла для обеспечения хорошей работы котла. Этот упрощенный расчет КПД обычно хорошо использовать при расчете КПД блочного котла.

Выбор котла для вашего предприятия или организации не так прост, как выбор производителя котла или типа котла. Правильный выбор котла должен учитывать полные системные требования, включая технологические потребности, потребности в отоплении, квалификацию оператора, потребности в распределении, экологические разрешения, существующие системы и общие затраты на жизненный цикл системы. Система жаротрубного котла может быть системой с наименьшими капитальными затратами в краткосрочной перспективе, но в долгосрочной перспективе может оказаться более дорогой в течение жизненного цикла из-за более короткого ожидаемого срока службы и повышенных требований к техническому обслуживанию. Аналогичным образом, выбор водотрубного котла для краткосрочного отопительного сезона или системы производства горячей воды может увеличить первоначальные капитальные затраты, которые не могут быть возмещены в течение жизненного цикла котла.

Последние правила Агентства по охране окружающей среды США для промышленных котлов требуют, чтобы операторы котлов понимали правила и могли доказать, что добавляемые системы содержат MACT при установке. Неправильный выбор котла может привести к долгосрочным эксплуатационным расходам и проблемам, которые подорвут доверие к оператору котельной установки в целом, а также сократят операционную прибыль компании или учреждения. Правильный выбор котла поможет увеличить операционную прибыль и обеспечить максимальную стоимость активов для вашего клиента.

---

Брэдли А. Панкоу (Bradley A. Pankow) — главный инженер-механик и руководитель проектов компании Stanley Consultants, специализирующейся на системах производства и распределения пара, горячей и охлажденной воды для учебных заведений и учреждений. До прихода в Stanley Consultants он был директором завода и операционным директором в HJ Heinz; ведущий инженер-механик компании Raytheon Engineers and Constructors; и технический директор Rovanco Piping Systems Inc.

Есть ли у вас опыт и знания по темам, упомянутым в этом содержании? Вам следует подумать о том, чтобы внести свой вклад в нашу редакционную команду CFE Media и получить признание, которого вы и ваша компания заслуживаете. Нажмите здесь, чтобы начать этот процесс.

Основы выбора котла | Consulting

Дэвид Гетц, PE, и Сэм Хафф, Burns & McDonnell, Сент-Луис, 15 сентября 2017 г.

 

Цели обучения

• Ознакомиться с нормами, стандартами и рекомендациями, которые помогут определить котлы и котельные системы.
• Знайте, какие существуют типы котлов, и понимайте, когда указывать каждый тип.
• Понять, как системы управления влияют на общую конструкцию котла.

Котлы бывают разных размеров, форм и цветов. Они используются для производства горячей воды или пара для технологических процессов или отопления. В этой статье основное внимание будет уделено производству пара, поскольку требования для обоих типов аналогичны до тех пор, пока пар не будет генерироваться внутри барабана.

Американское общество инженеров-механиков (ASME) Кодекс по сосудам под давлением котлов (BPVC), Раздел I, регулирует проектирование, изготовление, установку и эксплуатацию сосудов под давлением (сосудов, в которых вырабатывается пар). BPVC является одним из двух основных параметров, которые потребуются инженерам при проектировании котельных систем. Другой – NFPA 85: Кодекс по системам сжигания котлов и опасностям. NFPA 85 устанавливает требования к топливу и системам сжигания, которые используются для обогрева котла. Соблюдение обоих правил необходимо для безопасной эксплуатации котла. Материалы будут кратко рассмотрены, так как их выбор определяется технологической жидкостью и ее свойствами.

В Разделе I ASME BPVC представлен большой объем информации. В зависимости от типа котла и его компонентов пределы юрисдикции определяются в Разделе I, а остальные требования относятся к ASME B31.1: Кодекс силовых трубопроводов. Общими ограничениями, о которых должны знать инженеры, являются вход воды и выход пара. Лимит поступающей воды для секции I находится на входном штуцере второго запорного клапана от патрубка первой водяной составляющей котла. Это может быть как экономайзер, так и сам барабан. Пределы пара варьируются в зависимости от компонента и ASME BPVC, раздел 1, который необходимо пересмотреть.

NFPA 85 применим к котлам с теплопроизводительностью 12,5 MMBtu/ч и выше. Еще одним важным кодом при проектировании и установке котлов является ASME B31.1. Этот код применим к трубопроводу, соединяющемуся с самим котлом, который не находится под юрисдикцией ASME BPVC Section I. обслуживание. Сюда входят требования к расходу пара, давлению и температуре, необходимые для учета потерь давления и температуры в системе, включая ожидаемые потери вплоть до соединения котла с обратным клапаном. Требования к расходу пара основаны на конечном использовании плюс потери в системе распределения, включая конденсатоотводчики и утечки.

Понимание потерь в системе и добавление их к фактическому потреблению пара плюс коэффициент роста, обычно 1% в год, поможет определить требуемую выработку пара. Работая с поставщиком котла, инженер может выбрать необходимые гарантированные выходные условия котла.

Трубопроводы и материалы для котлов

Конструкционные материалы будут зависеть от выбранных свойств пара/воды на входе и выходе, а также от потребляемого топлива. Типичными материалами, используемыми в промышленности, являются углеродистая сталь A53-B/C и A106-B/C для питательной воды, топливного газа и пара. Трубы внутри самого котла выбираются производителем котла, но обычно они изготавливаются из углеродистой стали бесшовной конструкции.

Спиральные сварные трубы иногда упоминаются, поскольку их легче изготовить. Однако следует соблюдать осторожность при их использовании в средах, где используется жидкое топливо или топливо из биомассы, поскольку содержащиеся в них сера, натрий и хлорид при сгорании могут повредить трубы, если их не контролировать. Если используется секция пароперегревателя или используется компактный котел с высокой скоростью тепловыделения, материалы могут быть модернизированы углеродом-молибденом или хромомолибденом (хром-молибден). Типичным используемым хромомолибденом является P11, который содержит ~ 1,25% хрома. Материалы барабана выбираются в зависимости от условий эксплуатации, но для котлов с производительностью менее 250 000 фунтов в час обычно используется углеродистая сталь A516-70.

Запасы топлива для котлов

Используемые сегодня виды топлива включают природный газ, мазут № 2, дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы и твердое топливо, включая уголь, биомассу и другие материалы, которые можно смешивать с этими базовыми видами топлива. Выбор топлива на ранней стадии проектирования важен, потому что поставщик котла выберет горелку на основе выбранного топлива. В дополнение к типу топлива качество выбранного топлива будет влиять на выбор горелки, диапазон регулирования и мощность.

Если подается природный газ, необходимо указать входное давление, температуру и более высокую теплотворную способность. Если газ находится в различных условиях, таких как вовлечение воды, высокое содержание серы или другие изменения состава, это должно быть включено в отчет о топливе для поставщика котла/горелки. Это поможет с выбором горелки, которая соответствует потребностям котла и потребности в предшествующем оборудовании, включая нагреватели, сепараторы и оборудование для контроля давления.

Требуемый КПД котла

Ответственность за определение желаемого КПД котла лежит на инженере и владельце. Обычно это значение составляет около 80% при минимальных рабочих условиях котла. Эффективность измеряется количеством тепла, подаваемого в котел для получения целевой мощности, деленным на идеальное количество подводимого тепла для преобразования целевой массы воды в пар (или горячую воду). На это влияют несколько факторов, которые инженер должен включить в технические характеристики котла.

Основными факторами, которые часто упускают из виду, являются условия окружающей среды. Среднегодовые условия являются общепринятыми значениями, но для обеспечения эффективности работы в течение всего года необходимо также обеспечить максимальные и минимальные условия окружающей среды. К ним относятся температура, температура по влажному термометру, влажность и любые загрязняющие вещества, связанные с воздухом, которые могут попасть в воздухозаборник.

Загрязняющие вещества могут включать мусор от сбора полевых культур, плавающие семена деревьев, избыточный снег или другие твердые вещества, которые могут быть унесены ветром. Эти элементы, если они известны, могут быть учтены и отфильтрованы. Мусор в воздушном потоке может засорить фильтры и подшипники или добавить неучтенное топливо в горелку, что повлияет на подачу тепла. Некоторые отходы, особенно полевые культуры, содержат натрий и другие компоненты, которые при нагревании становятся липкими и могут закупоривать горелки, прилипать к трубам, создавать точки перегрева, закупоривать газовые пути и ограничивать общую мощность котла.

Водоснабжение котла

Качество водоснабжения оказывает большое влияние на производительность котла. Все поставщики котлов требуют подачи воды, которая соответствует стандартам качества питательной воды котлов ASME и/или Американской ассоциации производителей котлов (ABMA). Эти стандарты качества частично зависят от давления на выходе из котла и определяют параметры питательной воды, которые должен предоставить владелец для выполнения гарантийных требований, предусмотренных производителем котла.

Требуемая питательная вода для котла также должна быть деаэрирована для удаления избыточного кислорода и неконденсирующихся газов перед подачей в котел. Этот процесс требует использования пара низкого давления, обычно называемого «паром привязки». Если этот пар подается котлом, то при проектировании необходимо учитывать паразитную нагрузку. Расход питательной воды, используемый для проектирования, должен определяться на основе мощности котла и связанной с ним скорости продувки котла, обычно от 5% до 8% вырабатываемого пара, плюс запас роста, определенный в ходе расчетов расхода пара.

Трубопровод питательной воды должен обеспечивать подачу в котел максимального расхода, а также избыточного запаса и минимальной потери давления. Выход из деаэратора должен поступать на питательные насосы котла с максимально возможным напором на всасывании. Чистый положительный напор на всасывании (NPSH), доступный для питательного насоса котла, должен быть максимальным. Это снижает требования к мощности насосов. Он также обеспечивает буфер времени на случай перебоя подачи воды на входе в деаэратор и снижает вероятность работы питательных насосов котла в условиях низкого кавитационного запаса, что может привести к кавитации и повреждению рабочего колеса.

Насосы питательной воды котла должны обеспечивать подачу в котел воды под давлением, по крайней мере, на 3% превышающим рабочее давление в барабане. Необходимо провести оценку маршрута трубопровода от выхода насоса до входа в бочку и рассчитать потери давления, чтобы определить надлежащее давление нагнетания. В случае существующей системы очень важно определить, могут ли существующие насосы снабжать новый котел в удаленном месте, где потери на трение могут быть больше, чем ожидалось.

Спецификация котла должна быть определена заблаговременно.

Работа и конструкция котла должны быть определены до разработки закупочной спецификации. Требования к конструкции, о которых следует помнить, включают в себя выключение котла, управление и техническое обслуживание. Эти элементы, как правило, «известны», но часто не учитываются при проектировании или не продумываются до такой степени, что они включены в предлагаемые опции котла. Уменьшение мощности котла — это просто возможность снизить производительность пара со 100% проектной мощности до определенного минимального значения.

Базовый котел обычно имеет динамический диапазон 4:1, что означает, что он будет способен стабильно работать при 25% максимальной нагрузки. Работа за пределами этого диапазона должна быть указана в спецификациях с любой известной продолжительностью. Производители котлов будут выбирать горелки и площадь поверхности нагрева, чтобы попытаться выдержать сниженную нагрузку при соблюдении требований по выбросам. Если этот требуемый диапазон труднодостижим, можно предусмотреть клапан выпуска пара, который откроется и выпустит пар либо в расширительный бак, либо в атмосферу через глушитель.

Диапазон регулирования также влияет на максимальную производительность, поскольку владельцы иногда запрашивают более высокие, чем обычно, потоки пара от блоков. Это должно быть определено спецификацией с известным сроком эксплуатации. Типичный запрос составляет 110% от максимальной нагрузки, чтобы обеспечить избыточное производство пара при запуске другого котла. Это часто ограничивается 4 часами и влияет на горелку, блок топливного газа, паропровод, трубу, зону тепловыделения и размер вентилятора. Эти элементы должны быть проверены во всех точках нагрузки, чтобы определить, были ли применены надлежащие условия.

Управление котлом

Управление котлом может быть обязанностью производителя или владельца/инженера. Изготовитель поставляет средства управления, соответствующие разделу I ASME и NFPA 85, но может не учитывать работу нескольких котлов, основные средства управления или требования к отключению, которые являются уникальными для данной площадки. Обычный запрос заключается в том, чтобы производитель предоставил свою логику управления, а затем владелец / инженер предоставил комментарии к логике, предоставленной для утверждения производителем.

Модификации владельца могут выходить за рамки обычной практики NFPA 85. Рекомендуется ограничить модификации. Любые модификации будут сопровождаться примечаниями/комментариями к логическим схемам от производителя. Пункт, который обычно оспаривается, – это время, связанное с аварийными сигналами до отключения котла. Производители часто включают 6-секундные задержки в эти сигналы тревоги. Эти задержки часто регулируются владельцем, чтобы дать дополнительное время операциям для оценки сигнала тревоги и определения того, могут ли они настроить другие устройства для смягчения условий тревоги. Это соответствует требованиям NFPA, но не всегда является предпочтительным для производителя. Эти изменения должны быть оценены всеми сторонами для обеспечения соблюдения гарантийных условий.

Эксплуатация и техническое обслуживание котлов

Техническое обслуживание является критическим аспектом проектирования, который, как представляется, пересматривается в конце процесса проектирования. Когда котлы нуждаются в ремонте, а в какой-то момент это произойдет, важна доступность компонентов, к которым часто прикасаются. Могут быть предоставлены строительные леса, подъемники и другие средства временного доступа, но это потребует дополнительного времени и бюджета для любого простоя. Планирование общего обслуживания, такого как ремонт предохранительного клапана, замена трубы задней стенки или проверка/замена шеврона парового (верхнего) барабана, снизит общие затраты и повысит эффективность. Эти элементы могут быть дорогими во время проекта капитальной установки, но со временем они сокращают продолжительность простоев, что компенсирует первоначальный рост затрат.

Другим элементом технического обслуживания, который обычно не рассматривается, является доступ к трубам на полу топки котла и обратному газовому тракту. Котлы обычно устанавливаются на плите или небольшом постаменте у каждой опорной балки. Это не позволяет получить доступ под котлом. При негерметичности труб внутри котла пар будет дуть либо в газовый поток, либо на соседние трубы. Когда котел выключен, эти утечки могут скапливаться на полу. Собравшаяся жидкость либо оседает и разъедает трубки, либо испаряется в виде пара во время запуска. Оба условия могут привести к повреждению поверхности трубы, что приведет к дополнительным утечкам.

Когда требуется ремонт, нет доступа к нижней стороне трубы для сварки, в результате чего требуется замена большего количества труб, чтобы получить доступ ко всем сторонам трубы. Для облегчения ремонта пьедесталы котла можно поднять так, чтобы оставалось 4 фута свободного пространства под самой нижней трубой. Это позволит увеличить высоту тумбы и отрегулировать точку входа стека. Указание этого требования в спецификациях позволит производителю предоставить компоненты и опорную сталь, предназначенные для такого доступа.

Нормы и стандарты проектирования котлов содержат основные рекомендации по применению, проектированию, конструкции и эксплуатации котлов. Эти коды предназначены для того, чтобы направлять инженеров в их задачах, чтобы удовлетворить потребности клиента, обеспечивая при этом безопасную, эффективную и надежную установку. В то время как эти нормы и стандарты обеспечивают основу для основных требований к котлам, опыт работы с ними и их понимание имеют решающее значение для их надлежащего применения.

Данные HVAC: котлы/котельные установки

• 57% инженеров в настоящее время определяют котлы, системы горячего водоснабжения; 23% планируют указать эти системы в течение следующих 12–24 месяцев. Источник: Инженер-консультант Исследование систем отопления, вентиляции и кондиционирования и автоматизации зданий за 2017 год
• 52% фирм получили доход от проектирования котлов и систем горячего водоснабжения в прошлом году. Источник: Инженер-консультант Исследование систем ОВиК и автоматизации зданий, 2017 г.

---

Дэвид Гетц — старший менеджер проекта, а Сэм Хафф — старший инженер-механик в компании Burns & McDonnell. За последние 25 лет компания Goetz участвовала в проектировании, строительстве и вводе в эксплуатацию центральной станции кампуса и распределительных проектов, включая многочисленные проекты по замене и установке котлов. Опыт Хаффа включает в себя проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию коммунальных проектов, включая обширный опыт работы с котлами, паровыми турбинами и анализом напряжения трубопроводов для инженерных систем.

Есть ли у вас опыт и знания по темам, упомянутым в этом содержании? Вам следует подумать о том, чтобы внести свой вклад в нашу редакционную команду CFE Media и получить признание, которого вы и ваша компания заслуживаете. Нажмите здесь, чтобы начать этот процесс.

Расчет котла для вашего дома

Новый котел будет отвечать за обеспечение ваших потребностей в отоплении и горячей воде в течение всего дня, каждый день. Выбор правильного размера котла гарантирует, что ваш дом будет достаточно теплым и что у вас будет достаточно горячей воды, когда вам это нужно, не тратя больше, чем нужно, на счета за электроэнергию.

Итак, как выбрать котел для дома и какие факторы нужно учитывать, прежде чем выбрать котел для дома? Вот о чем вам нужно подумать.
 

Какой размер котла мне нужен для моего дома?

Как измеряется размер котла?

Прежде чем мы рассмотрим, как определить размер котла для вашего дома, важно убедиться, что мы понимаем, как измеряется размер котла. Размер котла на самом деле относится к мощности в британских тепловых единицах (БТЕ) ​​или киловаттах (кВт), а не к физическим размерам. БТЕ или киловатты — это единицы, которые используются для измерения количества энергии, вырабатываемой котлом в виде тепла. Вообще говоря, чем больше тепла и горячей воды вам требуется, тем выше будет требуемая мощность, хотя и другие факторы также играют роль в выборе правильного размера.
 

Стоит ли выбирать котел большого размера?

Современные достижения в технологии котлов означают, что они теперь более эффективны, чем когда-либо. В прошлом домовладельцам часто советовали выбирать котел увеличенного размера для компенсации теплопотерь, теперь это не рекомендуется. Это приведет к потере энергии и, вероятно, заставит вас платить больше, чем нужно, за счет за газ. Кроме того, новые котлы имеют возможность регулировать количество требуемой тепловой мощности, поэтому они могут работать при частичных нагрузках.
 

Потребность в горячей воде

Многие американские домохозяйства используют комбинацию газовых котлов для отопления дома и водонагревателей (систем ГВС) для горячего водоснабжения. Однако современные двухконтурные котлы могут заменить и то и другое и сделать систему отопления вашего дома эффективной и комфортной. №

При выборе котла для дома необходимо учитывать, сколько горячей воды вы будете использовать, а также выбрать комбинированный котел или обычный бойлер с баком для горячей воды.

В конечном счете, тип выбранной вами системы повлияет на размер необходимого вам котла. Комбинированный котел обеспечивает горячую воду по запросу, и вы увидите, что его способность делать это выражается в том, сколько воды он может нагреть в минуту до определенного повышения температуры, например, 3,5 галлона в минуту (галлонов в минуту) при повышении температуры до 70 ° F. . №

Чем выше расход воды, который вам нужен, для более быстрого наполнения ванны или для более мощного душа, тем выше мощность комбинированного котла, который вам нужен. В зависимости от модели потребности в горячей воде в домашнем хозяйстве, комбинированный бойлер может быть не идеальным выбором, а системный бойлер плюс бойлер косвенного нагрева может быть лучшим вариантом.

Некомбинированные котлы или котлы только для нагрева предварительно нагревают горячую воду для хранения в изолированном резервуаре для горячей воды. Поэтому расход горячей воды не так критичен. Тепловая нагрузка для среднего дома может варьироваться от 10 до 20 кВт (от 34 000 до 68 000 БТЕ), что означает, что размеры обычных котлов могут быть меньше, чем у комбинированных котлов. Это означает, что они будут более эффективными при обогреве дома, однако всей системе потребуется больше места для размещения резервуара для горячей воды для бытовых нужд.
 

Количество радиаторов для моего дома

При выборе котла для дома ключевым фактором, который следует учитывать, является количество радиаторов, которые у вас есть или которые вы хотите установить. Если у вас их всего несколько, например, в небольшой квартире, то выбор самого маленького подходящего котла обеспечит вам максимальный уровень экономии и позволит вам не платить больше, чем нужно, по ежемесячным счетам за отопление.

Средний дом с тремя или четырьмя спальнями обычно имеет около десяти радиаторов и обычно требует малого или среднего комбинированного котла или некомбинированного котла. В большом доме со значительно большим количеством радиаторов или собственной ванной комнатой обычно требуется котел большего размера.

Другие факторы, которые следует учитывать при выборе котла

Тепловые потери

В прошлом физический размер вашего здания часто использовался как фактор при выборе котла для вашего дома. Хотя это по-прежнему играет роль, гораздо лучший способ выбрать наиболее эффективный и экономичный размер котла — это попросить эксперта рассчитать потери тепла в вашем доме.

В расчетах потерь тепла учитывается ряд факторов, включая площадь пола, количество и тип радиаторов, количество и тип окон, изоляцию и другие аспекты, которые могут привести к потерям тепла из вашего дома.

Эксперт по отоплению затем использует эту информацию, чтобы вычислить, сколько тепла будет терять ваш дом в самый холодный день года, что позволит ему посоветовать вам оптимальную мощность котла.
 

Тип топлива

Тип топлива, доступного в вашей собственности, также может повлиять на размер выбранного вами котла, поскольку котлы на разных видах топлива могут различаться по эффективности.

В большинстве домов в Северной Америке используется природный газ, который обеспечивает наивысший уровень эффективности, в то время как дома, которые не подключены к основному газоснабжению, часто вместо этого используют систему, работающую на жидком топливе или LPG (сжиженном нефтяном газе).

Эти факторы могут повлиять на тип котельной, которую вы используете, и идеальный размер для вашего дома, поэтому рекомендуется обратиться за советом к профессионалу, чтобы сделать наилучшие возможные инвестиции.
 

Давление воды

Хотя в новых домах с коммунальным водоснабжением это обычно не беспокоит, в некоторых старых домах может не быть подходящего водопровода под высоким давлением, и это может повлиять на тип и размер выбранного вами котла. .

Комбинированный котел должен быть достаточно большим, чтобы справиться с количеством проходящей через него воды для нагрева. Чем выше скорость потока, тем больше обычно будет котел.

В то время как большинство производителей предоставляют информацию о максимальном расходе воды для своих котлов, обращение к профессионалу может помочь вам выбрать наиболее экономичный котел для вашего дома, что поможет вам сэкономить деньги в долгосрочной перспективе.
 

Альтернативные источники энергии

Задаваясь вопросом, какой размер котла выбрать для дома, многие люди также хотят знать об альтернативных источниках энергии, которые могут быть более экологичными. Некоторые современные котлы построены с учетом будущих источников энергии. Например, ваш котел может использовать комбинацию природного газа, смешанного с газообразным водородом, если такие смеси могут быть доступны сейчас или в будущем. Если вы решите установить котел, который поддерживает возобновляемые или будущие источники энергии, это также может стать важным фактором при выборе правильного размера котла.