Расчет системы отопления частного загородного дома

Системы отопления › Услуги › Проектирование отопления ›

Исходные данные для теплового расчета системы отопления

Прежде чем приступать к подсчетам и работе с данными, их необходимо получить. Здесь для тех владельцев загородных домов, которые прежде не занимались проектной деятельностью, возникает первая проблема – на какие характеристики стоит обратить свое внимание. Для вашего удобства они сведены в небольшой список, представленный ниже.

1. Площадь постройки, высота до потолков и внутренний объем.
2. Тип здания, наличие примыкающих к нему строений.
3. Материалы, использованные при возведении постройки – из чего и как сделаны пол, стены и крыша.
4. Количество окон и дверей, как они обустроены, насколько качественно утеплены.
5. Для каких целей будут использоваться те или иные части здания – где будут располагаться кухня, санузел, гостиная, спальни, а где – нежилые и технические помещения.
6. Продолжительность отопительного сезона, средний минимум температуры в этот период.
7. «Роза ветров», наличие неподалеку других строений.
8. Местность, где уже построен или только еще будет возводиться дом.
9. Предпочтительная для жильцов температура тех или иных помещений.
10. Расположение точек для подключения к водопроводу, газу и электросети.

Пример расчета

Рассмотрим подробно упрощённый вариант расчёта системы водяного отопления, в котором мы будем использовать стандартные и общедоступные комплектующие. На рисунке схематически представлена индивидуальная система отопления частного дома на основе одноконтурного котла. Прежде всего, нам необходимо определиться с его мощностью, так как он является основой всех вычислений в дальнейшем. Выполним данную процедуру по описанной ниже схеме.

Общая площадь помещения: S = 78,5; общий объём: V = 220

У нас имеется одноэтажный дом с тремя комнатами, прихожей, коридором, кухней, ванной и туалетом. Зная площадь каждого отдельного помещения и высоту комнат, необходимо произвести элементарные расчёты для того, чтобы вычислить объём всего дома:

• комната 1:  10 м2 · 2,8 м = 28 м3
• комната 2:  10 м2 · 2,8 м = 28 м3
• комната 3:  20 м2 · 2,8 м = 56 м3
• прихожая:  8 м2 · 2,8 м = 22,4 м3
• коридор :    8 м2 · 2,8 м = 22,4 м3
• кухня:  15,5 м2 · 2,8 м = 43,4 м3
• ванная: 4 м2 · 2,8 м = 11,2 м3
• туалет:  3 м2 · 2,8 м = 8,4 м3

Таким образом, мы посчитали объём всех отдельных помещений, благодаря чему теперь можно вычислить общий объём дома, он равен 220 кубическим метрам. Заметьте, мы также посчитали объём коридора, но на самом деле там не указано ни одного отопительного прибора, для чего это нужно? Дело в том, что коридор также будет отапливаться, но пассивным образом, за счёт циркуляции тепла, поэтому нам необходимо внести его в общий список отопления, для того, чтобы расчёт был правильным и дал нужный результат.

Следующий этап расчёта мощности котла мы будем проводить, исходя из необходимого количества энергии на один кубический метр. Для каждого региона существует свой показатель — в наших вычислениях используем 40 Вт на кубический метр, исходя из рекомендаций для регионов европейской части СНГ:

• 40 Вт · 220 м3 = 8800 Вт

Полученную цифру необходимо возвести в коэффициент 1,2, что даст нам 20% запаса мощности для того, чтобы котёл постоянно не работал на полную мощность. Таким образом, мы понимаем, что нам необходим котёл, который способен вырабатывать 10,6 кВт (стандартные одноконтурные котлы выпускаются мощностью 12–14 кВт).

Расчёт радиаторов

В нашем случае мы будем использовать стандартные алюминиевые радиаторы высотой 0,6 м. Мощность каждого ребра такого радиатора при температуре 70 °С составляет 150 Вт. Далее мы посчитаем мощность каждого радиатора и количество условных рёбер:

• комната 1:  28 м3 · 40 Вт · 1,2 = 1344 Вт. Округляем до 1500 и получаем 10 условных рёбер, но поскольку у нас два радиатора, оба под окнами, мы возьмём один с 6-ю рёбрами, второй с 4-мя.
• комната 2:  28 м3 · 40 Вт · 1,2 = 1344 Вт. Округляем до 1500 и получаем один радиатор с 10-ю рёбрами.
• комната 3:  56 м3 · 40 Вт · 1,2 = 2688 Вт Округляем до 2700 и получаем три радиатора: 1-й и 2-й по 5 рёбер, 3-й (боковой) — 8 рёбер.
• прихожая:  22,4 м3 · 40 Вт · 1,2 = 1075,2 Вт. Округляем до 1200 и получаем два радиатора по 4 ребра.
• ванная:  11,2 м3 · 45 Вт · 1,2 = 600 Вт. Тут температура должна быть немного выше, получается 1 радиатор с 4-мя рёбрами.
• туалет:  8,4 м3 · 40 Вт · 1,2 = 403,2 Вт. Округляем до 450 и получаем три ребра.
• кухня:  43,4 м3 · 40 Вт · 1,2 = 2083,2 Вт. Округляем до 2100 и получаем два радиатора по 7 рёбер.

В конечном результате мы видим, что нам необходимо 12 радиаторов общей мощностью:

• 900 + 600 + 1500 + 750 + 750 + 1200 + 600 + 600 + 600 + 450 + 1050 + 1050 = 10,05 кВт

Исходя из последних расчётов, видно, что наша индивидуальная система отопления без проблем справится с возложенной на неё нагрузкой.

Выбор труб

Трубопровод для системы индивидуального отопления является средой для транспортировки тепловой энергии (в частности, нагретой воды). На отечественном рынке трубы для монтажа систем представлены в трёх основных видах:

• металлические
• медные
• пластиковые

“ИНТЕХ” – инжиниринговая компания. На нашем ресурсе air-ventilation.ru Вы можете узнать необходимую информацию и получить коммерческое предложение.

Получите коммерческое предложение на email:

Добавить файлы …

Нужна консультация? Звоните:

+7(495) 146-67-66

Отзывы о компании ООО “ИНТЕХ”:

Информация, размещенная на сайте, носит ознакомительный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой.

Расчет водяного отопления: пример расчета теплового баланса

Использование воды в качестве теплоносителя в системе отопления — один из самых популярных вариантов обеспечить свой дом теплом в холодное время года. Нужно лишь правильно спроектировать, а затем выполнить монтаж системы. Иначе отопление будет неэффективным при высоких затратах топлива, что, согласитесь, крайне неинтересно при сегодняшних ценах на энергоресурсы.

Осуществить самостоятельно расчет водяного отопления (далее — СВО) без использования профильных программ невозможно, поскольку в вычислениях используются сложные выражения, определить значения которых с помощью обычного калькулятора нельзя. В этой статье мы подробно разберем алгоритм выполнения вычислений, приведем применяемые формулы, рассмотрев ход выполнения расчетов на конкретном примере.

Изложенный материал дополним таблицами со значениями и справочными показателями, которые нужны при проведении вычислений, тематическими фото и видеороликом, в котором продемонстрирован наглядный пример расчета путем использования программы.

Содержание статьи:

• Расчет теплового баланса жилищной конструкции
  • Расчет теплопотерь через ОК
  • Тепловые расходы вентиляции
• Пример расчета теплового баланса
  • Шаг #1 — расчет теплопотерь стены
  • Шаг #2 — вычисление ТП окон и дверей
  • Шаг #3 — определение ТП пола и потолка
  • Шаг #4 — вычисление ТП вентиляции
• Особенности расчета СВО
  • ГР главного циркуляционного кольца
  • ГР второстепенного циркуляционного кольца
  • Расчет радиаторных батарей
• Выводы и полезное видео по теме

Расчет теплового баланса жилищной конструкции

Для внедрения обогревательной установки, где в качестве циркуляционного вещества  выступает вода, требуется предварительно произвести точные .

При разработке, внедрении любой системы обогревательного типа необходимо знать тепловой баланс (далее – ТБ). Зная тепловую мощность для поддержания температуры в помещении, можно правильно подобрать оборудование и грамотно распределить его нагрузку.

Зимой помещение несет определенные тепловые потери (далее – ТП). Основная масса энергии выходит через ограждающие элементы и вентиляционные проемы. Незначительные расходы приходятся на инфильтрацию, нагревание предметов и др.

Галерея изображений

Фото из

Грамотный расчет водяного отопления по аналогии с другими видами систем необходим для подбора нагревательного агрегата, способного полноценно возместить потери тепла

В расчетах суммируются все виды потерь через ограждающие конструкции, утечки через дверные и оконные проемы

В вычислениях мощности оборудования следует учесть необходимость обогрева воздуха, поступающего в помещения во время проветривания и через неплотно закрытые створки окон и полотна дверей

В обязательном порядке учитывается обогрев воздушного потока, поставляемого приточной принудительной вентиляцией с функцией частичного подмеса свежей порции воздуха

При включении двухконтурного котла в схему отопления в подсчете реальной мощности учитывается энергия, потраченная на нагрев горячей воды

Правильно выполненные расчеты предполагают определение эффективности нагревательного агрегата и используемого топлива

Большинство отопительных контуров в пределах обогреваемого помещения прокладываются открыто, кроме конструктивно расположенных в полу или стенах вариантов. В закрытых схемах необходимо учесть энергию на нагрев конструкций

В открытых схемах отопления, контактирующих напрямую с атмосферой через расширительный бачок, учитывается потери на остывания теплоносителя

Выполнение расчета водяного отопления

Потери через конструкции

Учет обогрева поступающего воздуха

Вентиляция с подмесом свежего воздуха

Учет потерь на подготовку горячей воды

Вычисление эффективности перерабатываемого в котле горючего

Один из вариантов устройства отопительного контура

Система с открытым расширительным бачком

ТП зависят от слоев, из которых состоят ограждающие конструкции (далее — ОК). Современные строительные материалы, в частности, утеплители, обладают низким (далее – КТ), благодаря чему через них уходит меньше тепла. Для домов одинаковой площади, но с разным строением ОК, тепловые затраты будут отличаться.

Помимо определения ТП, важно вычислить ТБ жилища. Показатель учитывает не только количество энергии, покидающей помещение, но и количество необходимой мощности для поддержания определенных градусных мер в доме.

Наиболее точные результаты дают профильные программы, разработанные для строителей. Благодаря им возможно учесть больше факторов, влияющих на ТП.

Наибольшее количество тепла покидает помещение через стены, пол, крышу, наименьшее — через двери, оконные проемы

С высокой точностью можно вычислить ТП жилища с помощью формул.

Общие тепловые расходы дома рассчитывают по уравнению:

Q = Q_ok + Q_v,

Где Q_ok — количество тепла, покидающее помещение через ОК; Q_v — тепловые расходы вентиляции.

Потери через вентиляцию учитываются в том случае, если воздух, попадающий в помещение, имеет более низкую температуру.

В расчетах обычно учитывают ОК, входящие одной стороной на улицу. Это наружные стены, пол, крыша, двери и окна.

Общие ТП Q_ok равны сумме ТП каждой ОК, то есть:

Q_ok = ∑Q_st + ∑Q_okn + ∑Q_dv +∑Q_ptl + ∑Q_pl,

Где:

• Q_st — значение ТП стен;
• Q_okn — ТП окон;
• Q_dv — ТП дверей;
  
• Q_ptl — ТП потолка;
  
• Q_pl — ТП пола.

Если пол или потолок имеет неодинаковое строение по всей площади, то ТП вычисляют для каждого участка отдельно.

Расчет теплопотерь через ОК

Для вычислений потребуются следующие сведения:

• строение стен, используемые материалы, их толщина, КТ;
• наружная температура в предельно холодную пятидневку зимы в городе;
• площадь ОК;
• ориентация ОК;
• рекомендуемая температура в жилище в зимний период.

Для вычисления ТП нужно найти общее тепловое сопротивление R_ок. Для этого нужно узнать тепловое сопротивление R₁, R₂, R₃, …, R_n каждого слоя ОК.

Коэффициент R_n рассчитывается по формуле:

Rn = B/k,

В формуле: B — толщина слоя ОК в мм, k — КТ каждого слоя.

Общее R возможно определить по выражению:

R = ∑R_n


Производители дверей и окон обычно указывают коэффициент R в паспорте к изделию, поэтому рассчитывать его отдельно нет необходимости.

Тепловое сопротивление окон можно не рассчитывать, поскольку в техническом паспорте уже присутствуют необходимые сведения, что упрощает вычисление ТП

Общая формула расчета ТП через ОК выглядит следующим образом:

Q_ok = ∑S × (t_vnt — t_nar) × R × l,

В выражении:

• S — площадь ОК, м²;
• t_vnt — желаемая температура в помещении;
• t_nar — наружная температура воздуха;
• R — коэффициент сопротивления, рассчитывается отдельно или берется из паспорта изделия;
• l — уточняющий коэффициент, учитывающий ориентацию стен относительно сторон света.

Расчет ТБ позволяет подобрать оборудование необходимой мощности, что исключит вероятность образования дефицита тепла или его переизбытка. Дефицит тепловой энергии компенсируют путем увеличение потока воздуха через вентиляцию, переизбыток – установкой дополнительного отопительного оборудования.

Тепловые расходы вентиляции

Общая формула расчета ТП вентиляции имеет следующий вид:

Q_v = 0.28 × L_n × p_vnt × c × (t_vnt — t_nar),

В выражении переменные имеют следующий смысл:

• L_n — затраты поступающего воздуха;
• p_vnt — плотность воздуха при определенной температуре в помещении;
• c — теплоемкость воздуха;
• t_vnt — температура в доме;
• t_nar — наружная температура воздуха.

Если в здании установлена вентиляция, то параметр L_n берется из технических характеристик к прибору. Если же вентиляция отсутствует, то берется стандартный показатель удельного воздухообмена, равный 3 м³ в час.

Исходя из этого, L_n вычисляется по формуле:

L_n = 3 × S_pl,

В выражении S_pl — площадь пола.

2% от всех тепловых потерь приходится на инфильтрацию, 18% — на вентиляцию. Если помещение оборудовано системой вентиляции, то в расчетах учитывают ТП через вентиляцию, а инфильтрацию во внимание не берут

Далее следует вычислить плотность воздуха p_vnt при заданной в помещении температуре t_vnt.

Сделать это можно по формуле:

p_vnt = 353/(273+t_vnt),

Удельная теплоемкость c = 1.0005.

Если вентиляция или инфильтрация неорганизованная, в стенах присутствуют щели или дыры, то вычисление ТП через отверстия следует доверить специальным программам.

В другой нашей статье мы привели подробный здания с конкретными примерами и формулами.

Пример расчета теплового баланса

Рассмотрим дом высотой 2.5 м, шириной 6 м и длиной 8 м, располагающийся в городе Оха в Сахалинской области, где в предельно холодную 5-дневку градусник термометра опускается на -29 градусов.

В результате измерения было установлена температура грунта — +5. Рекомендуемая температура внутри конструкции составляет +21 градус.

Изобразить схему дома удобнее всего на бумаге, указав не только длину, ширину и высоту постройки, но и ориентированность относительно сторон света, а также расположение, габариты окон и дверей

Стены рассматриваемого дома состоят из:

• кирпичной кладки толщиной В=0.51 м, КТ k=0.64;
• минеральной ваты В=0.05 м, k=0.05;
• облицовки В=0.09 м, k=0.26.

При определении k лучше воспользоваться таблицами, представленными на сайте производителя, или найти информацию в техническом паспорте изделия.

Зная теплопроводность, можно подобрать максимально эффективные с точки зрения тепловой изоляции материалы. Исходя из вышеприведенной таблицы, наиболее целесообразно использовать в строительстве минераловатные плиты и пенополистирол

Напольное покрытие состоит из следующих слоев:

• OSB-плит В=0.1 м, k=0.13;
• минваты В=0.05 м, k=0.047;
• стяжки цементной В=0.05 м, k=0. 58;
• пенополистирола В=0.06 м, k=0.043.

В доме подвальное помещение отсутствует, а пол имеет одинаковое строение по всей площади.

Потолок состоит из слоев:

• листов гипсокартона B=0.025 м, k= 0.21;
• утеплителя В=0.05 м, k=0.14;
• кровельного перекрытия В=0.05 м, k=0.043.

Выходы на чердак отсутствуют.

В доме всего 6 двухкамерных окон с И-стеклом и аргоном. Из технического паспорта на изделия известно, что R=0.7. Окна имеют габариты 1.1х1.4 м.

Двери имеют габариты 1х2.2 м, показатель R=0.36.

Шаг #1 — расчет теплопотерь стены

Стены по всей площади состоят из трех слоев. Вначале рассчитаем их суммарное тепловое сопротивление.

Для чего используем формулу:

R = ∑R_n,

и выражение:

R_n = B/k

Учитывая исходные сведения, получим:

R_st = 0.51/0.64 + 0.05/0.05 + 0.09/0.26 = 0.79 +1 + 0.35 = 2.14

Узнав R, можно приступить к расчетам ТП северной, южной, восточной и западной стены.

Добавочные коэффициенты учитывают особенности расположения стен относительно сторон света. Обычно в северной части во время холодов образуется «роза ветров»,в результате чего ТП с этой стороны будут выше, чем с других

Вычислим площадь северной стены:

S_sev.sten = 8 × 2.5 = 20

Тогда, подставляя в формулу Q_ok = ∑S × (t_vnt — t_nar) × R × l и учитывая, что l=1.1, получим:

Q_sev.sten = 20 × (21 + 29) × 1.1 × 2.14 = 2354

Площадь южной стены S_yuch.st = S_sev.st = 20.

В стене отсутствуют встроенные окна или двери, поэтому, учитывая коэффициент l=1, получим следующие ТП:

Q_yuch.st = 20 × (21 +29) × 1 × 2.14 = 2140

Для западной и восточной стены коэффициент l=1.05. Поэтому можно найти общую площадь этих стен, то есть:

S_zap.st + S_vost.st = 2 × 2.5 × 6 = 30

В стены встроено 6 окон и одна дверь. Рассчитаем общую площадь окон и S дверей:

S_okn = 1. 1 × 1.4 × 6 = 9.24

S_dv = 1 × 2.2 = 2.2

Определим S стен без учета S окон и дверей:

S_vost+zap = 30 — 9.24 — 2.2 = 18.56

Подсчитаем общие ТП восточной и западной стены:

Q_vost+zap =18.56 × (21 +29) × 2.14 × 1.05 = 2085

Получив результаты, подсчитаем количество тепла, уходящего через стены:

Qst = Q_sev.st  +  Q_yuch.st  +  Q_vost+zap = 2140 + 2085 + 2354 = 6579

Итого общие ТП стен составляют 6 кВт.

Шаг #2 — вычисление ТП окон и дверей

Окна располагаются на восточной и западной стенах, поэтому при расчетах коєффициент l=1.05. Известно, что строение всех конструкций одинаково и R=0.7.

Используя значения площади, приведенные выше, получим:

Q_okn = 9.24 × (21 +29) × 1.05 × 0.7 = 340

Зная, что для дверей R=0.36, а S=2.2, определим их ТП:

Q_dv = 2.2 × (21 +29) × 1.05 × 0.36 = 42

В итоге через окна выходит 340 Вт тепла, а через двери — 42 Вт.

Шаг #3 — определение ТП пола и потолка

Очевидно, что площадь потолка и пола будет одинакова, и вычисляется следующим образом:

S_pol = S_ptl = 6 × 8 = 48

Рассчитаем общее тепловое сопротивление пола с учетом его строения.

R_pol = 0.1/0.13 + 0.05/0.047 + 0.05/0.58 + 0.06/0.043 = 0.77 + 1.06 + 0.17 + 1.40 = 3.4

Зная, что температура грунта t_nar=+5 и учитывая коэффициент l=1, вычислим Q пола:

Q_pol = 48 × (21 — 5) × 1 × 3.4 = 2611

Округлив, получим, что теплопотери пола составляют около 3 кВт.

В расчетах ТП нужно учитывать слои, влияющие на тепловую изоляцию, например, бетон, доски, кирпичная кладка, утеплители и др

 

Определим тепловое сопротивление потолка R_ptl и его Q:

• R_ptl = 0.025/0.21 + 0.05/0.14 + 0.05/0.043 = 0.12 + 0.71 + 0.35 = 1.18
• Q_ptl = 48 × (21 +29) × 1 × 1.18 = 2832

Отсюда следует, что через потолок и пол уходит почти 6 кВт.

Шаг #4 — вычисление ТП вентиляции

В помещении вентиляция организована, вычисляется по формуле:

Q_v = 0.28 × L_n × p_vnt × c × (t_vnt — t_nar)

Исходя из технических характеристик, удельный теплообмен составляет 3 кубических метра в час, то есть:

L_n = 3 × 48 = 144.

Для вычисления плотности используем формулу:

p_vnt = 353/(273+t_vnt).


Расчетная температура в помещении составляет +21 градус.

ТП вентиляции не рассчитывают, если система снабжена устройством подогрева воздуха

Подставляя известные значения, получим:

p_vnt = 353/(273+21) = 1.2

Подставим в вышеприведенную формулу полученные цифры:

Q_v = 0.28 × 144 × 1.2 × 1.005 × (21  — 29) = 2431

Учитывая ТП на вентиляцию, общее Q здания составит:

Q = 7000 + 6000 + 3000 = 16000.

Переведя в кВт, получим общие тепловые потери 16 кВт.

Галерея изображений

Фото из

Проведение учета теплотворной способности топлива

Определение количества тепла при сгорании угля

Способность при сжигании дров

Оптимальный вариант – использование голубого топлива

Особенности расчета СВО

После нахождения показателя ТП переходят к гидравлическому расчету (далее — ГР).

На его основе получают информацию о следующих показателях:

• оптимальном диаметре труб, который при перепадах давления будет способен пропускать заданное количество теплоносителя;
• расходе теплоносителя на определенном участке;
• скорости движения воды;
• значении удельного сопротивления.

Перед началом расчетов для упрощения вычислений изображают пространственную схему системы, на которой все ее элементы располагают параллельно друг другу.

На схеме изображена система отопления с верхней разводкой, движение теплоносителя — тупиковое

Рассмотрим основные этапы расчетов водяного отопления.

ГР главного циркуляционного кольца

Методика расчета ГР основывается на предположении, что во всех стояках и ветвях перепады температуры одинаковые.

Алгоритм расчета следующий:

1. На изображенной схеме, учитывая теплопотери, наносят тепловые нагрузки, действующие на отопительные приборы, стояки.
2. Исходя из схемы, выбирают главное циркуляционное кольцо (далее — ГЦК). Особенность этого кольца в том, что в нем циркуляционное давление на единицу длины кольца принимает наименьшее значение.
3. ГЦК разбивают на участки, имеющие постоянные расход тепла. Для каждого участка указывают номер, тепловую нагрузку, диаметр и длину.

В вертикальной системе однотрубного типа в качестве ГЦК берется то кольцо, через которое проходит наиболее нагруженный стояк при тупиковом или попутном движении воды по магистралям. Детальнее об увязывании циркуляционных колец в однотрубной системе и выборе основного мы говорили . Отдельно уделили внимание порядку выполнения расчетов, используя для наглядности конкретный пример.

В вертикальных системах двухтрубного типа ГЦК проходит через нижнее отопительное устройство, имеющее максимальную нагрузку при тупиковом или попутном движении воды

В горизонтальной системе однотрубного типа ГЦК должно иметь наименьшее циркуляционное давление да единицу длины кольца. Для систем с ситуация аналогична.

При ГР стояков вертикальной системы однотрубного типа проточные, проточно-регулируемые стояки, имеющие в своем составе унифицированные узлы, рассматривают в качестве единого контура. Для стояков с замыкающими участками производят разделение, учитывая распределение воды в трубопроводе каждого приборного узла.

Расход воды на заданном участке вычисляется по формуле:

G_kont = (3.6 × Q_kont × β₁ × β₂)/((t_r — t₀) × c)

В выражении буквенные символы принимаю следующие значения:

• Q_kont — тепловая нагрузка контура;
• β_1, β₂ — добавочные табличные коэффициенты, учитывающие теплоотдачу в помещении;
• c — теплоемкость воды, равна 4,187;
• t_r — температура воды в подающем магистрали;
• t₀ — температура воды в обратной магистрали.

Определив диаметр и количество воды, необходимо узнать скорость ее движения и значение удельного сопротивления R. Все расчеты удобнее всего осуществить с помощью специальных программ.

ГР второстепенного циркуляционного кольца

После ГР главного кольца определяют давление в малом циркуляционном кольце, образующееся через ближайшие его стояки, учитывая, что потери давления могут отличаться на не более чем 15 % при тупиковой схеме и не более, чем на 5%, при попутной.

Если невозможно увязать потери давления, устанавливают дроссельную шайбу, диаметр которой вычисляют с использованием программных методов.

Расчет радиаторных батарей

Вернемся к плану дома, размещенного выше. Путем вычислений было выявлено, что для поддержания теплового баланса потребуется 16 кВт энергии. В рассматриваемом доме 6 помещений разного назначения – гостиная, санузел, кухня, спальня, коридор, прихожая.

Исходя из габаритов конструкции, можно вычислить объем V:

V=6×8×2. 5=120 м³

Далее нужно найти количество тепловой мощности на один м³. Для этого Q необходимо поделить на найденный объем, то есть:

P=16000/120=133 Вт на м³

Далее необходимо определить, сколько тепловой мощности потребуется для одной комнаты. На схеме площадь каждого помещения уже рассчитана.

Определим объем:

• санузел – 4.19×2.5=10.47;
• гостиная – 13.83×2.5=34.58;
• кухня – 9.43×2.5=23.58;
• спальня – 10.33×2.5=25.83;
• коридор – 4.10×2.5=10.25;
• прихожая – 5.8×2.5=14.5.

В расчетах также нужно учитывать помещения, в которых отопительных батарей нет, например, коридор.

Коридор отапливается пассивным способом, в него тепло будет поступать за счет циркуляции теплового воздуха при передвижении людей, через дверные проемы и др

Определим необходимое количество тепла для каждой комнаты, умножив объем комнаты на показатель Р.

Получим требуемую мощность:

• для санузла — 10.47×133=1392 Вт;
• для гостиной — 34.58×133=4599 Вт;
• для кухни — 23.58×133=3136 Вт;
• для спальни — 25.83×133=3435 Вт;
• для коридора — 10.25×133=1363 Вт;
• для прихожей — 14.5×133=1889 Вт.

Приступим к расчету радиаторных батарей. Будем использовать алюминиевые радиаторы, высота которых составляем 60 см, мощность при температуре 70 равна 150 Вт.

Подсчитаем необходимое количество радиаторных батарей:

• санузел — 1392/150=10;
• гостиная — 4599/150=31;
• кухня — 3136/150=21;
• спальня — 3435/150=23;
• прихожая — 1889/150=13.

Итого потребуется: 10+31+21+23+13=98 радиаторных батарей.

У нас на сайте также есть другие статьи, в которых мы подробно рассмотрели порядок выполнения теплового расчета системы отопления, пошаговый расчет мощности радиаторов и труб отопления. А если ваша система предполагает наличие теплых полов, то вам понадобится выполнить дополнительные вычисления.

Более подробно все эти вопросы освещены в следующих наших статьях:

Выводы и полезное видео по теме

В видео можно ознакомиться с примером расчета водяного отопления, который осуществляется средствами программы Valtec:

Гидравлические расчеты лучше всего осуществлять с помощью специальных программ, которые гарантируют высокую точность вычислений, учитывают все нюансы конструкции.

Вы специализируетесь на выполнении расчета систем отопления с использованием воды в качестве теплоносителя и хотите дополнить нашу статью полезными формулами, поделиться профессиональными секретами?

А может хотите акцентировать внимание на дополнительных расчетах или указать на неточность в наших вычислениях? Пишите, пожалуйста, свои замечания и рекомендации в блоке под статьей.

Расчет мощности системы отопления: котлов, радиаторов, насосов, батарей

Проектирование любой системы отопления начинается с расчета ее основных параметров. В первую очередь это касается оптимальной нагрузки на теплоснабжение. Поэтому прежде чем закупать необходимое оборудование следует сделать расчет мощности системы отопления: котлов, радиаторов, насосов, батарей.

Содержание

1. Зачем необходим расчет отопления
2. Определение тепловых потерь дома
3. Особенности расчета мощности различных отопительных котлов
4. Расчет мощности радиаторов и батарей отопления
5. Вычисление мощности циркуляционного насоса

Зачем необходим расчет отопления

Определяющей задачей выполнения вычислений является оптимизация дальнейших расходов. Минимальная необходимая мощность котла отопления напрямую отразится на потреблении энергоносителя. Но экономия должна быть в пределах разумного.

Компоненты автономного отопления

Главное предназначение теплоснабжения – поддержание комфортного уровня температуры в жилых помещениях. На это влияет номинальная мощность чугунных радиаторов отопления, тепловые потери здания и параметры котла.

Для корректного подбора оборудования следует правильно рассчитать его параметры. Это можно сделать с помощью специализированных программ или самостоятельно, воспользовавшись определенными формулами.

Кроме этого специалисты рекомендуют рассчитать мощность котла отопления и других компонентов системы для следующего:

• Планирование затрат на приобретение оборудования. Чем больше номинальная мощность котла или теплоотдача батареи — тем выше их стоимость. В итоге это скажется на бюджете всего мероприятия по обустройству теплоснабжения;
• Корректное составление графика нагрузки на систему. Правильный расчет мощности насоса для отопления позволит узнать максимальную и минимальную нагрузку на оборудование при изменении внешних факторов – температуры на улице, в комнатах дома;
• Модернизация системы. Если наблюдаются большие затраты на отопление, их снижение является первоочередной задачей для минимизации обслуживания. Для этого следует выполнить расчет мощности батареи отопления и других компонентов.

Определившись, что без вычисления основных данных нельзя приступать к закупке материала и комплектующих для обустройства теплоснабжения, следует выбрать методик расчетов. Сначала узнаются характеристики каждого компонента в отдельности – котла, насоса радиаторов. Затем их параметры вводятся в программу отопления и еще раз проверяются. По такой же методике делается расчёт отопления теплицы.

На расчет мощности газового котла отопления влияет тип используемого энергоносителя. Следует заранее определиться, какой именно вид газа будет применен – магистральный или сжиженный.

Определение тепловых потерь дома

На первом этапе необходимо правильно рассчитать объем тепла, который будет уходить через наружные стены, окна и двери здания. Работа теплоснабжения должна компенсировать эти потери и на основе полученных данных будут выполнены дальнейший расчет мощности циркуляционного насоса для отопления, котла и батарей.

Тепловые потери в доме

Определяющим параметром является сопротивление теплопередачи стен и оконных конструкций. Это обратный показатель теплопроводности материалов. Нельзя сделать подбор мощности котла отопления без знания этих величин. Поэтому перед началом расчетов следует узнать толщину стен и материал, из которых они сделаны.

Рекомендуется ознакомиться с содержанием СНиП II-3-79, а также СНиП 23-02-2003. В этих документах указываются нормативные значения сопротивления теплопередачи для различных регионов России. Зная их можно решить вопрос как рассчитать мощность радиатора отопления. Каждый материал обладает определенным значением теплопередачи. Данные о наиболее распространенных для возведения жилых зданий можно взять из стандартных таблиц.

Теплопередача материалов

Но этого недостаточно, чтобы в дальнейшем выполнить расчет мощности стальных радиаторов отопления. Дополнительно понадобится узнать толщину каждого типа материалов, используемых для строительства стен. Соотношение этой величины к коэффициенту теплопередачи и будет искомым значением:

R=D/λ

Где R – сопротивление теплопередачи; D – толщина материала; Λ – сопротивление теплопередачи.

В дальнейшем это будет использовано для расчета необходимой мощности котла отопления. Этот этап вычисления является рекомендуемым. Только узнав фактическое сопротивление стен можно определить номинальную мощность всей отопительной системы.

Во время вычисления не учитывается роза ветров, характерная для каждого конкретного региона. Данные о ней влияют на расчет только для многоэтажных зданий.

Особенности расчета мощности различных отопительных котлов

Для правильного подбора мощности котла отопления заранее определяются с его местом установки, типом системы теплоснабжения (открытая, закрытая) и видом используемого топлива. Дополнительно учитывается общая площадь дома и его объем. Эти данные позволят сделать вычисления несколькими способами.

Расчет мощности котла

Самый простой метод вычислить номинальную мощность отопительного оборудования – использовать только площадь дома. Для этого берется стандартное соотношение, что для обогрева 10 м² помещения необходимо затратить 1 кВт тепловой энергии. Этот способ будет действовать только для зданий с хорошей теплоизоляцией и стандартной высотой потолков. Его недостатком является большая погрешность. Так, для дома площадью 150 м² по расчету мощность котла отопления потребуется выбрать модель 15 кВт.

Дополнительно применяется поправочный коэффициент, который зависит от месторасположения здания. Тогда окончательная формула для расчета мощности газового котла отопления будет выглядеть следующим образом:

W=(S/10)*K

Где W – номинальная мощность котла; S – площадь дома; K – поправочный коэффициент.

Для центральных областей России К=0,13; для северных широт эго значение варьируется от 0,15 до 0,2. При подборе мощности котла теплоснабжения для южных областей К=0,08.

Точные вычисления можно сделать только после предварительного определения коэффициента теплопередачи стен. Эта методика была описана выше. Для начала находим температурную разницу между нагретым воздухом на улице и в доме – Δt. Затем необходимо определить тепловые потери. Они находятся по формуле:

Р=Δt/R

Где Р – тепловые потери дома; Δt – температурная разница; R – коэффициент сопротивления теплопередачи.

Далее для расчета мощности газового котла теплоснабжения необходимо умножить площадь наружных стен на тепловые потери. В качестве примера возьмем дом площадью стен 127 м², коэффициент сопротивления теплопередачи равен 0,502. Оптимальное значение Δt должно составлять 55. В таком случае тепловые потери на 1 м² будут равны:

Р=55/0,505=108 Вт/м²

Исходя из этого можно рассчитать мощность котла теплоснабжения:

W=127*108=13.7 кВт

В дальнейшем определяется нагрузка на систему отопления при различных значениях Δt. Рекомендуется выбрать модель оборудования с небольшим запасом по мощности – 10-15%. Это позволит расширить теплоснабжение без замены котла и радиаторов.

Для квартир с нормальным утеплением можно взять соотношение 41 Вт тепла на 1 м³ объема помещения в панельном доме и 38 Вт в кирпичном. Если была выполнена теплоизоляция стен – потребуется сделать вышеописанный расчет.

Расчет мощности радиаторов и батарей отопления

Но помимо котла на работу теплоснабжения влияют технические характеристики других компонентов. Поэтому необходимо знать, как рассчитать мощность батареи отопления. Фактически в ней происходит тепловая передача энергии от горячей воды воздуху в помещении.

Виды отопительных радиаторов

Для расчета мощности батарей отопления необходимо фактически определить их теплоотдачу. Так называется сам процесс передачи тепла от нагретого тела воздуху в помещение. Есть несколько факторов, которые влияют на это показатель. Главным из них является материал изготовления. Чем меньше сопротивление теплопередачи у батареи – тем ниже тепловые потери. Однако наряду с этим нужно учитывать эффект аккумулирования энергии. Это наблюдается у чугунных конструкций. Так как для расчета мощность батареи отопления необходимо знать уровень заполнения ее горячей водой – следует вычислить общую площадь конструкции. От этого также зависит суммарная теплоотдача.

Для расчетов необходимо определить Δt по следующей формуле:

Δt=((Тпод-Тобр)/2)-Тпом

Где Тпод, Тобр и Тпом – температуры в подающей, обратной трубе и в помещении.

Для вычисления мощности чугунных радиаторов отопления понадобится коэффициент теплопроводности конкретного материала и общая площадь конструкций. Первое можно взять из стандартных таблиц. Для биметаллических моделей в расчете мощности радиатора отопления учитывается стальные сердечники трубопроводов и алюминиевая нагревательная поверхность.

Вычисление выполняется по следующей формуле:

Q=Δt*k*S

Где Q – удельная теплоемкость радиатора; К – коэффициент теплопроводности; S – общая площадь конструкции.

Таким образом можно рассчитать мощность батареи отопления. Однако на практике это затруднительно, так как остаются неизвестными несколько факторов – фактическая толщина стенки, дополнительные элементы, используемые при изготовлении. Также в расчете мощности батареи теплоснабжения не учитываются тепловые потери в помещении.

Большинство производителей указывает в паспорте радиатора номинальную мощность. Но это делается только для одного теплового режима работы отопления. Поэтому взяв за основу паспортные данные изделия можно точно рассчитать мощность радиатора теплоснабжения.

Фактические показатели теплоотдачи батареи зависят от правильности ее установки. При расчете мощности стальных радиаторов отопления не учитывается их расположение относительно подоконника, пола и стен в комнате.

Вычисление мощности циркуляционного насоса

В закрытых системах теплоснабжения циркуляция жидкости происходит принудительно. До того как рассчитать мощность насоса для отопления необходимо составить схему теплоснабжения. Только после этого можно приступать к вычислениям.

Циркуляционные насосы для отопления

Есть несколько параметров, определяющих основные характеристики этого компонента отопления. Работа насоса направлена на увеличение скорости движения теплоносителя в системе. Помимо этого он не должен создавать избыточные гидравлические нагрузки, повышать шум. Именно поэтому так важно правильно рассчитать мощность насоса для отопления.

Для выполнения вычислений потребуется узнать такие характеристики оборудования:

• Производительность. Она характеризует количество тепла, переносимого за единицу времени по трубопроводам с помощью циркуляционного насоса;
• Гидравлическое сопротивление. Это потери давления в магистралях из-за трения воды о внутреннюю поверхность компонентов теплоснабжения. При расчете мощности насоса для отопления этот показатель является одним из определяющих, так как от него зависит скорость потока теплоносителя;
• Потребляемая мощность. Указывается производителем в паспорте устройства. Определяется характеристиками электродвигателя, подключенного к ротору насоса.

На первом этапе расчета мощности циркуляционного насоса для отопления следует вычислить производительность. Для этого потребуется узнать необходимую тепловую мощность системы теплоснабжения. Расчет производительности выполняются по следующей формуле:

Q=(0.86*R)/(Tпод-Тоб)

Где Q – производительность устройства; R – расчетная тепловая мощность, Вт; Тпод и Тоб – температура воды в подающей и обратной трубе отопления.

Основным фактором, влияющим на производительность насоса, является тепловая мощность системы. Лучше всего вычислить ее максимально точно, чтобы избежать покупки устройства с несоответствующими параметрами. Также на расчет мощности насоса для теплоснабжения влияют характеристики теплоносителя. В случае использования антифризов номинальный показатель необходимо увеличить на 10-15%, так как их плотность значительно выше, чем у дистиллированной воды.

Гидравлическое сопротивление циркуляционного насоса определяется следующей формулой:

Н=1,3*(R1*L1+ R2*L2+… Z1+Z2)/10000

Где R1 и R2 – потеря давления на подающем и обратном участках магистрали; L1 и L2 – протяженность трубопроводов; Z1 и Z2 – гидравлическое сопротивление компонентов системы.

Последний показатель для расчета мощности насоса для теплоснабжения можно взять из паспорта устройства. Если же таковой отсутствует — рекомендуется применять данные из таблицы.

Компонент теплоснабжения	Гидравлическое сопротивление, Па
Котел	От 1000 до 2000
Термостатический вентиль	От 5000 до 10000
Смеситель	От 2000 до 4000
Датчик температуры	От 1000 до 1500

Производители указывают гидравлическое сопротивление в величине водяного столба. Т.е. это показатель мощности, которая способна поднять воду в вертикальной трубе на определенный уровень.

Во время расчета мощности циркуляционного насоса для теплоснабжения не учитывается наличие нескольких скоростных режимов. Хотя на практике с помощью этой функции устройства можно оптимизировать скорость движения теплоносителя, тем самым сбалансировав всю систему.

Сложно ли сделать точный расчёт отопления дома или теплицы самостоятельно? Помимо вышеописанных способов рекомендуется применять специализированные программы для теплоснабжения. Это позволит сверить результаты и добиться максимальной точности расчетов.

В видеоматериал показан пример расчета мощности отопления с помощью специализированной программы:

VALTEC | Мифы «гравитационки»

Несмотря на то что отопительная техника с каждым годом совершенствуется и дополняется новыми прогрессивными техническими решениями и высокоэффективным оборудованием, системы водяного отопления с естественной циркуляции теплоносителя продолжают занимать весьма существенную долю в теплоснабжении. Они широко и успешно применяются как в индивидуальном жилищном и коттеджном строительстве, так и при сооружении объектов в районах, где электроснабжение либо отсутствует, либо осуществляется с перебоями.

Гравитационная система водяного отопления, принцип действия которой показан на

рис. 1,  была изобретена еще в 1777 г. французским физиком Боннеманом (Bonneman) для обогрева инкубатора.

Рис. 1.  Принцип действия гравитационной системы отопления.

Начиная с 1818 г., системы отопления Боннемана стали широко применяться в Европе, правда, в основном для теплиц и оранжерей. Основы методики теплового и гидравлического расчета систем с естественной циркуляцией были разработаны англичанином Гудом (Hood) в 1841 г. Именно он теоретически доказал пропорциональность скоростей циркуляции теплоносителя квадратным корням из разницы высот центра нагрева и центра охлаждения, то есть перепада высот междукотлом и радиатором. Естественная циркуляция воды в системах отопления была достаточно хорошо изучена и имела мощную теоретическую поддержку. Однако споявлением насосных отопительных систем интерес ученых к «гравитационке» постепенно угасал. Теорию естественной циркуляции бегло и поверхностно освещаютв институтских курсах.

При устройстве таких систем монтажники в основном пользуются советами «бывалых» да теми скупыми требованиями, которые изложены внормативных документах. Но нормативные документы лишь диктуют требования, но не дают объяснения причин появления того или иного «постулата». В связи с этим в кругу специалистов циркулирует достаточно много мифов, которые и хотелось бы немного развеять.

Рис. 2. Пример двухтрубной системы отопления с естественной циркуляцией

Для этого используем пример классической двухтрубной гравитационной системы отопления (рис. 2), со следующими исходными данными: первоначальный объем теплоносителя в системе – 100 л; высота от центра котла до поверхности нагретого теплоносителя в баке Н = 7 м; расстояние от поверхности нагретого теплоносителя в баке до центра радиатора второго яруса h₁ = 3 м, расстояние до центра радиатора первого яруса h₂ = 6 м.

Температура на выходе из котла – 90 °С, на входе в котел – 70 °C.

Действующее циркуляционное давление для радиатора второго яруса можно определить поформуле:

Δp₂ = (ρ_{2–ρ1) · g · (H – h1) = (977 – 965) · 9,8 · (7 – 3) = 470,4 Па.}

Для радиатора первого яруса оно составит:

Δp₁ = (ρ₂ –_{ρ1) · g · (H – h1) = (977 – 965) · 9,8 · (7 – 6) =117,6 Па.}

При более точных расчетах учитывается также остывание воды в трубопроводах.

Миф 1. Трубопроводы должны прокладываться с уклоном по направлению движения теплоносителя. Не спорим, так было бы не плохо, но на практике это требование не всегда удается выполнить. Где-то балка покрытия мешает, где-то потолки устроены в разных уровнях и т.п. Что же будет, если выполнить подающий трубопровод с контруклоном (рис. 3)?

Рис. 3. Пример выполнения верхнего розлива с контруклоном

Если грамотно подойти к решению этого вопроса, то ничего страшного не произойдет. Циркуляционное давление если и снизится, то на ничтожно малую величину (несколько паскалей), за счет паразитного влияния остывающего в верхнем розливе теплоносителя. Воздух из системы придется удалять с помощью проточного воздухосборника и воздухоотводчика. Пример этого устройства показан на рис. 4. Дренажный кран служит для выпуска воздуха в момент заполнения системы теплоносителем. В «крейсерском» режиме этот кран закрыт. Такая система останется полностью работоспособной.

Рис. 4. Пример устройства для выпуска воздуха из верхнего розлива

Миф 2. В системах с естественной циркуляцией охлажденный теплоноситель вверх двигаться не может. Это вовсе не так. Для циркуляционной системы понятие «верха» и «низа» очень условны. Если обратный трубопровод на каком-то участке поднимается, то где-то он на эту же высоту и опускается. То есть гравитационные силы уравновешиваются.Все дело лишь в преодолении дополнительных местных сопротивлений на поворотах и линейных участках трубопровода.

Все это, а также возможное остываниетеплоносителя на участках подъема должно учитываться в расчетах. Если система грамотно рассчитана, то схема, представленная на рис. 5, вполне имеет право на существование. Мало того, в начале прошлого века такие схемы достаточно широко применялись, несмотря на свою слабую гидравлическую устойчивость.

Рис. 5. Схема с верхним расположением обратного трубопровода

Миф 3. В гравитационных системах подающий трубопровод должен проходить над всеми ярусами радиаторов. Это тоже совсем не обязательно. Расположение подающего трубопровода с надлежащим уклоном под потолком верхнего этажа или на чердаке позволяет удалять воздух из системы через открытый расширительный бак. Однако проблему удаления воздуха можно решить и с помощью автоматических воздухоотводчиков (рис. 6) или отдельной воздушной линии.

Рис. 6. Схема с нижним расположением подающей линии

Миф 4. При естественной циркуляции теплоносителя радиаторы обязательно должны располагаться выше центра теплогенератора (котла). Это утверждение справедливо только при расположении отопительных приборов в один ярус. При количестве ярусов два и более, радиаторы нижнего яруса можно располагать и ниже котла, что, естественно, должно быть проверено гидравлическим расчетом. В частности, для примера, показанного на рис. 7, при H = 7 м, h₁ = 3 м, h₂ = 8 м, действующее циркуляционное давление составит:

g · [H  · (ρ₂ –_{ρ1)  – h1 · (ρ2–ρ1)  – h2 · (ρ2–ρ3)] = 9,9 · [ 7· (977 – 965) – 3 · (973 – 965) – 6 · (977 – 973)] = 352,8 Па.}

Здесь: ρ₁ = 965 кг/м³ – плотность воды при 90 °С; ρ₂ = 977 кг/м³ – плотность воды при 70 °С; ρ₃ = 973 кг/м³ – плотность воды при 80 °С.

Циркуляционного давления вполне достаточно для работоспособности такой системы.

Рис. 7. Однотрубная гравитационная система с расположением радиаторов ниже котла

Миф 5. Гравитационную систему отопления, рассчитанную на водяной теплоноситель, можно безболезненно перевести на незамерзающий теплоноситель. Без расчета такая замена может привести к полному отказу системы отопления. Дело в том, что этилен- и полипропиленгликолевые растворы обладают значительно большей вязкостью, чем вода. Кроме того, удельная теплоемкость этих смесей несколько ниже, чем у воды, что требует, при прочих равных условиях, ускоренной циркуляции теплоносителя. Эти два фактора вместе взятые существенно увеличивают расчетное гидравлическое сопротивление системы, заполненной теплоносителями с низкой температурой замерзания.

Миф 6. В открытый расширительный бак необходимо постоянно доливать теплоноситель, т.к. он интенсивно испаряется. Да, это действительно большое неудобство, но его можно легко устранить. Для этого используется воздушная трубка и гидравлический затвор, устанавливаемый, как правило, ближе к нижней точке системы, рядом с котлом (рис. 8). Такая трубка служит воздушным демпфером между гидравлическим затвором и уровнем теплоносителя в баке, поэтому, чем больше ее диаметр, тем лучше. Тем меньше будет уровень колебаний уровня в бачке гидрозатвора. Некоторые умельцы умудряются закачивать в воздушную трубку азот или инертные газы, тем самым предохраняя систему от проникновения кислорода.

Рис. 8. Воздушная трубка с гидрозатвором

Миф 7. Насос, установленный на байпасе главного стояка, не создаст эффекта циркуляции, т.к. установка запорной арматуры на главном стояке междукотлом и расширительным баком запрещена. Можно поставить насос на байпасе обратной линии, а между врезками насоса установить шаровой кран. Такое решение не очень удобно, т.к. каждый раз перед включением насоса надо не забыть перекрыть кран, а после выключения насоса – открыть. Установка обычного пружинного обратного клапана невозможна из-за его значительного гидравлического сопротивления. Домашние мастера пытаются препарировать обратные клапаны, снимая с них пружинки совсем или устанавливая их «наоборот» (превращая клапан в нормально открытый). Такие переделанные клапаны создадут в системе неповторимые звуковые эффекты из-за постоянного «хлюпанья» с периодом, пропорциональным скорости теплоносителя.Есть гораздо более эффективное решение: на главном стояке между врезками байпаса устанавливается поплавковый обратный клапан для гравитационных систем VT.202 (рис. 9), который скоро появится в ассортименте VALTEC. Поплавок клапана в режиме естественной циркуляции открыт и не мешает движению теплоносителя. При включении насоса на байпасе клапан перекрывает главный стояк, направляя весь поток через байпас с насосом.

Рис. 9. Установка поплавкового нормально отрытого обратного клапана

Водяные системы отопления с естественной циркуляцией окутаны еще многими мифами, которые предлагаем вам развеять самостоятельно:

• расширительный бак можно врезать только над главным стояком;
• в таких системах нельзя ставить мембранный расширительныйбак;
• регулировать тепловой поток от радиаторов в гравитационных системах нельзя;
• естественная циркуляция не работает в межсезонье;
• байпасы перед радиаторами в таких системах недопустимы;
• водяные теплые полы в гравитационных системах работать не будут.

Автор: В.И. Поляков

© Правообладатель ООО «Веста Регионы», 2010
Все авторские права защищены. При копировании статьи ссылка на правообладателя и/или на сайт www.valtec.ru обязательна.

Способы как рассчитать мощность котла отопления для дома

Мощность – главная характеристика, которую учитывают при выборе отопительной техники. Именно она определяет продуктивность работы котла. Важно, чтобы мощности котла было достаточно для отопления жилища, так как в противном случае это скажется на комфорте проживания. 

Покупка котла с запасом мощности также не является оптимальным решением. Увеличенная мощность приведет к перерасходу горючего, превышению эксплуатационных расходов, и, соответственно, к неоправданным денежным тратам.

От чего зависит мощность котла?

Мощность котельного оборудования определяют с учетом множества факторов:

• Число и размер комнат в доме. В формулах используют площадь, которую выражают в кв. метрах.
• Климат. В формуле используют среднее значение температуры воздуха в отопительный период в конкретной области. Ее можно узнать из справочников или в интернете.
• Утепление дома. Чтобы определить степень утепления, учитывают толщину и материал стен, наличие теплоизоляции, число и размер окон и дверей, утепление крыши.




Как определить мощность?

Узнать мощность котельного оборудования можно только при наличии основных вводных данных. Выяснить мощность можно несколькими способами:

• Общий. Данный метод является упрощенным, который не учитывает множество дополнительных факторов, и предполагает применение единственный формулы. По ней на 10 кв. метров жилища нужно 1 кВт мощности котла. Такая формула подходит, если высота потолков не превышает 3 м. Данный расчет только примерный, так как не учитывает климат, утепление дома и множество других факторов.
• Использование коэффициентов. Более точный метод, для которого задействуют таблицы. Их можно найти в свободном доступе в интернете. С их помощью можно легко узнать значение тепловых потерь в зависимости от типа постройки, материала утепления стен и т.д. В таблицу также вводят средние температурные показатели воздуха в период отопления.
• Профессиональный. С его помощью можно получить максимально точные значения мощности котла. Но сделать это смогут только квалифицированные специалисты. Они оценивают параметры жилища всесторонне, определяют не только характеристики жилища, но и состояние отопительной системы. Квалифицированные мастера могут определить тепловые потери дома с помощью тепловизора. Этот прибор позволяет установить количественные потери тепла, определить, через какие участки дома теряется больше всего тепловой энергии.




Высота потолков

Общую форму применяют, если высота потолков 2,5-2,7 м, и дом имеет достаточный уровень утепления.

В частных домах высота потолков может быть и выше. Если она больше на 10-15 см, разницу можно не учитывать. Но если высота потолков превышает 2,9 м, необходимо делать перерасчет. Для этого используют поправочный коэффициент – делят фактическую высоту потолков на стандартную 2 м 60 см. И на эту цифру умножают найденый параметр.

Пример. Высота потолков здания составляет 3,2 м. Чтобы рассчитать мощность котла, необходимо это значение поделить на стандартную высоту потолков:

3,2 м / 2,6 м = 1,23

Полученный результат пригодится для корректировки мощности котла:

17 кВт * 1,23 = 20,91 кВт

В результате округляем и получаем цифру 21 кВт. Именно такая мощность потребуется для обогрева помещения.




Регион проживания

Обязательно при расчете мощности котла учитывают месторасположение дома. Всем понятно, что на обогрев жилища, который расположен на юге, потребуется меньше тепловой энергии, чем для домов на севере.

Для расчета мощности котлов используют климатические коэффициенты.

• Для средней полосы России – коэффициент 1-1,1. Чем ближе жилище расположено к северной границе, тем больше должна быть мощность котельного оборудования.
• Для Москвы полученное значение необходимо умножить на 1,2-1,5. 
• Для южных регионов коэффициент составляет 0,7-0,9.

Двухконтурные котлы

Если котёл нужно применять не только для обогрева жилища, но и подготовки горячей воды, его мощность должна быть увеличена. За счет этого в запас мощности закладывают еще 20-25 % мощности. Коэффициент составляет 1,2-1,25. 

То есть, если после расчетов на конкретное жилище выяснилось, что необходим котел мощностью 31,5 кВт, полученное значение нужно умножить на коэффициент 1,2, чтобы получить финишную мощность котельного оборудования – 37,8 кВт. Такого параметра мощности будет достаточно для обогрева дома и подогрева воды для ГВС.




Котлы для квартиры

Мощность котельного оборудования для квартир выясняют по той же формуле – на 10 кв. метров потребуется 1 кВт тепловой энергии  При этом результат корректируют совершенно по другим параметрам.

Учитывают наличие или отсутствие неотапливаемой комнатой под квартирой или сверху неё.

• Если сверху или снизу квартиры находится отапливаемое жилище, используют коэффициент 0,7.
• Если сверху или снизу квартиры расположено неотапливаемое помещение, коэффициент не используют.
• Для подвалов и чердаков применяют стандартный коэффициент 0,9.

Обязательно учитывают число стен, которые выходят непосредственно на улицу:

• В квартире одна внешняя стена – используют коэффициент 1,1.
• Две внешние стены – коэффициент 1,2.
• Три наружных стены – коэффициент 1,3.

Для обогрева угловых квартир потребуется большее количество тепловой энергии.

Котел не должен работать на грани своих возможностей, что негативно скажется на сроке его эксплуатации. Но запас по производительности все же должен быть – порядка 15-20%. Этого вполне достаточно для того, чтобы котёл выполнял все свои функции.

Слишком большой запас мощности экономически невыгоден. Такое оборудование будет стоить дороже и повлечет за собой регулярные затраты на топливо.

Расчет мощности водяных тепловентиляторов по площади помещения

С началом осенних холодов вопрос выбора метода нагрева помещения становится особенно актуальным. Мощность, экономичное потребление и безопасность – это три критерия, которые играют важную роль при покупке климатической техники. Всеми этими характеристиками обладают водяные тепловентиляторы – именно о водяные тепловентиляторы мы расскажем Вам в данной статье, а именно о: модели, расчеты, мощности, преимущества и многое другое.

Водяной тепловентилятор – это отопительный прибор, который дает возможность равномерно нагревать воздух в помещении и быстро распределять его во всех плоскостях. Для этого используется трубчатый радиатор и вентилятор. Такая комплектации обеспечивает высокую эффективность системы, поскольку нагретый воздух быстро перемещается благодаря вентилятору, наполняя самые дальние углы помещения.

В результате от электросети питается только вентилятор, а это весьма выгодно в плане экономии средств на оплату счетов за электроэнергию. Горячая вода в процессе обогрева помещения поступает из системы водоснабжения в частости от твердотопливного котла. Поэтому Вы экономите время потраченное на обогрев помещения и уменьшаете расходы на отопление.

Среди многих систем отопления производственных цехов, торговых залов, складов, ангаров такая система отопления выделяется рядом преимуществ:

Принцип работы

Внутри корпуса водяного тепловентилятора находится теплообменник и вентилятор. Его лопоте образуют воздушный поток, который нагревается от теплообменника, внутри которого циркулирует горячая вода. Таким образом температура воздуха постоянно увеличивается.

Чтобы рассчитать оптимальную мощность устройства для нагрева данного помещения, воспользуйтесь такой формулой:S × h/30 = X кВт, где S – площадь, h – высота, X – требуемое значение мощности водяного тепловентилятора.

Пример:

Необходимо обогреть торговый склад площадью 300 кв. м., его высота составляет 6 метров. Считаем: 300 & times; 6/30 = 60 (кВт). Это означает, что нам нужен один водяной тепловентилятор такой мощности или несколько с меньшим значение. Разумеется, это общая формула, которая не очень универсальна. Реальные показатели зависят от нужной температуры, количества дверей, окон и наличием изоляции. Имеет значение начальная температура воздуха на входе в устройство, высота подвеса и температура теплоносителя.

Скорость вентилятора

Чем большая скорость работы вентилятора, тем выше мощность нагрева. Чем больше мощность, тем меньше тепловентиляторов требуется для прогрева помещения. Максимальную скорость вентилятора нужно рассчитывать исходя из высоты размещения отношению к полу.

Высокий спрос на водяные тепловентиляторы заключается в том, что их можно устанавливать практически в любом помещении, они идеально подходят для торговых залов, автосалонов, складских помещений, теплиц, производственных цехов, спортивных сооружений, торговых центров. Экономичность и мощность данного оборудования делает его незаменимым для выше перекисленных помещений.

Отопление ангара или других малых и больших помещений организуются по другому принципу чем нагрев обычных жилых домов. Для прогрева холодного склада используется водяное отопление но вместо обычного радиатора устанавливается тепловенитилятор. Для отопления помещений воздухом используются различные варианты котлов.

Также подобрать необходимое количество тепловентиляторов для Вашей площади помещения можно, если обратиться к менеджерам компании ” Svittepla, которые предоставят Вам профессиональную консультацию и подберут правильное количество водяных тепловентиляторов исходя из Ваших данных.

Вся система завершается тепловентиляторами которые питаются от котел через циркуляционные насосы. Количество водяных тепловентиляторов определяется калькулятором необходимой мощности для нагрева, разделенной на мощность одного тепловентилятора, которая зависит от модели устройства и температуры теплоносителя.

Отопление помещений большой и малой площади требует четкого расчета мощности котельного оборудования, что зависит от тепловых потерь помещения. Ниже приведены готовые расчеты рекомендуемой мощности котла, чтобы обогреть помещение конкретной площади с высотой потолка до 6 метров. Рекомендуемая мощность, мощность котла, Количество тепловентиляторов по площади помещения (ангару, складу, торговому помещению):

Площадь помещения 100 м²

Площадь помещения (Большие окна)	Высота потолка м	Обьем помещения м³	Необходимая мощность отопления кВт	Рекомендуемая мощность котла	Модель тепловентилятора	Количество шт.
100 кв.м. Мало утепленное помещение	4	400	21	25	VOLCANO VR2	1
100 кв. м. Утепленное помещение	4	400	16	19	VOLCANO VR1	1
100 кв.м. Усиленная теплоизоляция	4	400	13	16	VOLCANO MINI	1

Площа приміщення 200 м²

Площадь помещения (Большие окна)	Высота потолка м	Обьем помещения м³	Необходимая мощность отопления кВт	Рекомендуемая мощность котла	Модель тепловентилятора	Количество шт.
200 кв.м. Мало утепленное помещение	4	800	42	50	VOLCANO VR2	2
200 кв.м. Утепленное помещение	4	800	32	38	VOLCANO VR3	1
200 кв. м. Усиленная теплоизоляция	4	800	26	31	VOLCANO VR1	2

Площа приміщення 300 м²

Площадь помещения (Большие окна)	Высота потолка м	Обьем помещения м³	Необходимая мощность отопления кВт	Рекомендуемая мощность котла	Модель тепловентилятора	Количество шт.
300 кв.м. Мало утепленное помещение	5	1500	78	94	VOLCANO VR3	2
300 кв.м. Утепленное помещение	5	1500	60	72	VOLCANO VR2	2
300 кв.м. Усиленная теплоизоляция	5	1500	48	58	VOLCANO VR1	3

Площа приміщення 400 м²

Площадь помещения (Большие окна)	Высота потолка м	Обьем помещения м³	Необходимая мощность отопления кВт	Рекомендуемая мощность котла	Модель тепловентилятора	Количество шт.
400 кв.м. Мало утепленное помещение	5	2000	104	125	VOLCANO VR2	4
400 кв.м. Утепленное помещение	5	2000	80	96	VOLCANO VR2	3
400 кв.м. Усиленная теплоизоляция	5	2000	64	77	VOLCANO VR1	4

Площа приміщення 500 м²

Площадь помещения (Большие окна)	Высота потолка м	Обьем помещения м³	Необходимая мощность отопления кВт	Рекомендуемая мощность котла	Модель тепловентилятора	Количество шт.
500 кв.м. Мало утепленное помещение	6	3000	156	187	VOLCANO VR3	4
500 кв. м. Утепленное помещение	6	3000	120	144	VOLCANO VR2	4
500 кв.м. Усиленная теплоизоляция	6	3000	96	115	VOLCANO VR2	4

Площа приміщення 600 м²

Площадь помещения (Большие окна)	Высота потолка м	Обьем помещения м³	Необходимая мощность отопления кВт	Рекомендуемая мощность котла	Модель тепловентилятора	Количество шт.
600 кв.м. Мало утепленное помещение	6	3600	187	225	VOLCANO VR3	4
600 кв.м. Утепленное помещение	6	3600	144	173	VOLCANO VR2	5
600 кв. м. Усиленная теплоизоляция	6	3600	115	138	VOLCANO VR2	3

Площа приміщення 700 м²

Площадь помещения (Большие окна)	Высота потолка м	Обьем помещения м³	Необходимая мощность отопления кВт	Рекомендуемая мощность котла	Модель тепловентилятора	Количество шт.
700 кв.м. Мало утепленное помещение	6	4200	218	262	VOLCANO VR3	5
700 кв.м. Утепленное помещение	6	4200	168	202	VOLCANO VR3	4
700 кв.м. Усиленная теплоизоляция	6	4200	134	161	VOLCANO VR2	5

Площа приміщення 800 м²

Площадь помещения (Большие окна)	Высота потолка м	Обьем помещения м³	Необходимая мощность отопления кВт	Рекомендуемая мощность котла	Модель тепловентилятора	Количество шт.
800 кв.м. Мало утепленное помещение	6	4800	250	300	VOLCANO VR3	6
800 кв.м. Утепленное помещение	6	4800	192	230	VOLCANO VR2	7
800 кв.м. Усиленная теплоизоляция	6	4800	154	184	VOLCANO VR2	5

Площа приміщення 1000 м²

Площадь помещения (Большие окна)	Высота потолка м	Обьем помещения м³	Необходимая мощность отопления кВт	Рекомендуемая мощность котла	Модель тепловентилятора	Количество шт.
1000 кв.м. Мало утепленное помещение	6	6000	312	374	VOLCANO VR3	7
1000 кв. м. Утепленное помещение	6	6000	240	288	VOLCANO VR3	6
1000 кв.м. Усиленная теплоизоляция	6	6000	192	230	VOLCANO VR2	7

Площа приміщення 1500 м²

Площадь помещения (Большие окна)	Высота потолка м	Обьем помещения м³	Необходимая мощность отопления кВт	Рекомендуемая мощность котла	Модель тепловентилятора	Количество шт.
1500 кв.м. Мало утепленное помещение	6	9000	468	562	VOLCANO VR3	11
1500 кв.м. Утепленное помещение	6	9000	360	432	VOLCANO VR3	8
1500 кв. м. Усиленная теплоизоляция	6	9000	288	346	VOLCANO VR2	10

Площа приміщення 2000 м²

Площадь помещения (Большие окна)	Высота потолка м	Обьем помещения м³	Необходимая мощность отопления кВт	Рекомендуемая мощность котла	Модель тепловентилятора	Количество шт.
2000 кв.м. Мало утепленное помещение	6	12000	624	749	VOLCANO VR3	14
2000 кв.м. Утепленное помещение	6	12000	480	576	VOLCANO VR3	11
2000 кв.м. Усиленная теплоизоляция	6	12000	384	461	VOLCANO VR3	9

Площа приміщення 3500 м²

Площадь помещения (Большие окна)	Высота потолка м	Обьем помещения м³	Необходимая мощность отопления кВт	Рекомендуемая мощность котла	Модель тепловентилятора	Количество шт.
3500 кв.м. Мало утепленное помещение	6	21000	1092	1310	VOLCANO VR3	24
3500 кв.м. Утепленное помещение	6	21000	840	1008	VOLCANO VR3	19
3500 кв.м. Усиленная теплоизоляция	6	21000	672	806	VOLCANO VR2	23

Модели тепловентиляторов Volcano отличаются разной мощностью, которая зависит от температуры воды и скорости продува. Номинальная мощность при температуре воды 80° с и средней скорости вентилятора составляет:

Поделив мощность, нужную для нагрева на мощность тепловентилятора, получаете количество водяных аппаратов, необходимых для вашего помещения. Выбирая менее мощные аппараты, Вы увеличиваете количество и стоимость но обеспечиваете более равномерный нагрев воздуха внутри помещения.

Отопление помещения можно автоматизировать за счет подключения регуляторов температуры в паре с выносными или встроенными датчиками температуры. Методы отопления складских помещений определяют необходимость наличия в системе дополнительного оборудования. Например, если у Вас есть установленный твердотопливный котел, тогда к нему по схеме подключения нужно купить буферный бак (накопительную емкость) для правильной и четкой работы водяных тепловентиляторов.

Количество тепловентиляторов Volcano для подключения	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Максимальные расходы воды м3/час Volcano Mini	0,9	1,8	2,8	3,7	4,6	5,5	6,4	7,4	8,3	9,2
Диаметр трубы Volcano Mini	3/4	1	1 1/4	1 1/4	1 1/4	1 1/2	1 1/2	1 1/2	1 3/4	1 3/4
Максимальные расходы воды м3/час Volcano VR1	1,3	2,7	4	5,3	6,7	8	9,3	10,6	12	13,3
Диаметр трубы Volcano VR1	3/4	1	1 1/4	1 1/2	1 1/2	1 3/4	1 3/4	2	2	2
Максимальные расходы воды м3/час Volcano VR2	2,2	4,4	6,6	8,8	11,1	13,3	15,5	17,7	19,9	22,1
Диаметр трубы Volcano VR2	1	1 1/4	1 1/2	1 3/4	2	2	2	2 1/4	2 1/2	2 1/2
Максимальные расходы воды м3/час Volcano VR3	3,3	6,6	9,9	13,2	16,6	19,9	23,2	26,5	29,8	33,1
Диаметр трубы Volcano VR3	1	1 1/2	1 3/4	2	2 1/4	2 1/2	2 1/2	2 3/4	3	3

Максимальная дальность потока воздуха в вертикальном направлении составляет 8-15 метров, в зависимости от типурозміру воздушного отопительного аппарата. Максимальная дальность в горизонтальном направлении составляет 14-25 метров.

Для правильного и равномерного распространение теплого воздуха рекомендуемое расстояние между тепловентиляторами модели VR1, VR2, VR3 составляет 6-12 метров, для тепловентилятора модели VR Mini составляет от 3 до 7 метров.

Несоблюдение при монтаже минимального расстояния 0,4 метра от стены или потолка может вызвать не корректную работу тепловентилятора, а также повышенный шум или повреждение самого вентилятора.

Электрические схемы подключения тепловентилятора Volcano представлены в этом PDF – файле.

Также для правильного обогрева помещений читайте статью на тему “Воздушное отопление помещений водяными тепловентиляторами”.

Водяной тепловентилятор Волкано – это мощный, безопасный и эффективный устройство для нагрева помещений разной площади с экономичным использованием электроэнергии. Принцип работы устройства заключается в нагревании воздуха по всей площади помещения. Происходит это посредство образования горячего воздушного потока лопостями вентилятора. Воздушный поток в свою очередь нагревается благодаря теплообменнику с циркулирующей водой внутри.

При выборе водяного тепловентилятора можно руководствоваться общей формулой или таблицей, которые указаны выше в данной статье. Так Вы определите необходимую мощность устройства. Позвоните к менеджерам нашего интернет-магазина и они с большой точностью рассчитают правильный количество и расположение водяных тепловентиляторов, чтобы Вы обошлись как можно меньше бюджетом на покупку оборудования и на оплату электроэнергии.

Рекомендуем просмотреть водяные тепловентиляторы

Калькулятор размера котла

: какой размер котла мне нужен?

20 октября 2022 г. | К Рене Лангер

Правильный ответ «какой размер котла мне нужен» означает, что ваш бытовой котел будет достаточно большим, чтобы отапливать ваш дом и, если это комбинированный котел, обеспечивать горячую воду для бытовых нужд.

Калькулятор размера котла на этой странице является уникальным инструментом для определения правильного размера котла.

Навигация по содержимому

Калькулятор размера котла

Размер дома является лишь одним из факторов при выборе котла для жилого дома. Ваше географическое положение, теплоизоляция дома и солнечная погода также являются важными факторами.

Совет по выбору размера котла: Если вы живете на краю зоны и не уверены, какая зона ваша, выберите более холодную зону. Это гарантирует, что вы получите котел нужного размера для вашего дома, чтобы удовлетворить спрос в самую холодную погоду года.

Какой размер котла мне нужен для моего дома?

Существует эмпирическое правило: возьмите кубические футы площади и умножьте на 4.

Например, дом площадью 2000 квадратных футов с потолками высотой 8 футов имеет площадь 16000 кубических футов. Умножение на 4 дает вам 64 000 БТЕ, и это, безусловно, соответствует размеру котла для большинства областей.

Это нормальное правило для домов с умеренным климатом, но оно применимо не везде. Калькулятор выше и эта таблица размеров более надежны в качестве руководства по определению размеров бытового котла.

Какого размера котел мне нужен для моего дома

Размер дома	Размер котла (HOT CLIMAT Размер (холодный климат)
1000 кв.0041 1,300 square feet	23,500 – 39,000 Btu	36,500 – 52,000 Btu	65,000 – 78,000 Btu
1,500 square feet	27,000 – 45,000 Btu	42,000 – 60,000 Btu	75,000 – 90,000 Btu
1,600 square feet	28,500 – 48,000 Btu	44,500 – 64,000 Btu	80,000 – 96,000 Btu
1,800 square feet	32,500 – 54,000 Btu	50,500 – 72,000 Btu	90,000 – 108,000 Btu
2,000 square feet	36,000 – 60,000 Btu	56,000 – 80,000 Btu	100,000 – 120,000 Btu
2,400 square feet	43,000 – 72,000 Btu	67,000 – 96,000 Btu	120,000 – 144,000 Btu
3,000 square feet	54,000 – 90,000 Btu	84,000 – 120,000 Btu	150,000 – 180,000 Btu
3,400 square feet	61,000 – 102,000 Btu	95,000 – 136,000 Btu	170,000 – 204,000 Btu
3,700 square feet	66,500 – 111,000 Btu	103,500 – 148,000 Btu	185,000 – 222,000 Btu

What размер котла мне нужен для 2000 квадратных футов?

Котел мощностью от 29 000 до 145 000 БТЕ. Чем холоднее ваш климат, тем больше должен быть котел. Если у вас старый дом с плохой теплоизоляцией или у вас пасмурный климат, то выбирайте котел большей мощности.

Советы по использованию таблицы размеров котлов:

1). Для каждого размера дома существует диапазон размеров котлов. Чем холоднее ваш регион и/или больше ваша семья, тем больше должен быть котел. Если в вашем доме есть старые окна и двери со сквозняками, выберите также блок повыше.

2). Кроме того, мощность большинства котлов начинается от 40 000 до 80 000 БТЕ. Таким образом, для небольших домов и / или домов в теплом климате котла минимального размера для вашего дома может не быть. Опять же, можно использовать котел, рассчитанный на большее количество квадратных футов, чем вам нужно, если он не слишком велик.

3). Если вы выбираете комбинированный котел для отопления и ГВС, выбирайте агрегат с более высокой степенью теплотворной способности. И всегда смотрите рекомендации производителя, чтобы найти модель нужного размера для вашего конкретного использования.

Типоразмеры котлов

Большинство брендов, таких как Weil-McLain, Bosch, Utica, Navien, Slant Fin, Peerless, Crown и другие ведущие производители бытовых котлов, производят котлы мощностью от 40 000 BTU до более 200 000 BTU.

Таким образом, важно приобрести один, достаточно большой для ваших потребностей в горячей воде, не будучи слишком большим и не тратя энергию впустую.

Часто задаваемые вопросы

Что делать, если котел слишком большой?

Если ваш котел слишком большой, вы будете использовать больше топлива, будь то газ или электричество, чем если бы котел был подходящего размера. Но если системный термостат работает исправно, вам не придется беспокоиться о перегреве дома или воды. Система будет регулировать температуру по мере необходимости.

С электрическими котлами расход энергии хуже. Тем не менее, потери энергии невелики, и лучше иметь слишком большой котел, чем слишком маленький.

Электрические котлы потребляют много электроэнергии?

Да, электрические котлы для использования в домах потребляют до 36 кВт электроэнергии. В результате электрические котлы в среднем дороже в эксплуатации, чем газовые. Цены на электроэнергию, природный газ и пропан варьируются по всей стране.

Когда вы разберетесь в сравнении цен на электроэнергию там, где вы живете, у вас будет информация, необходимая для того, чтобы решить, какой тип энергии, электрический или газовый, наиболее экономичен для ваших целей.

Написано Рене Лангер

Рене проработал 10 лет в сфере HVAC и сейчас является старшим специалистом по комфорту в PICKHVAC. Он имеет степень младшего специалиста по HVAC колледжа Lone Star и сертификаты EPA и R-410A.

Руководство по выбору размера промышленного котла

Когда вы начинаете процесс замены существующей системы котла, один из первых вопросов, на который вам нужно будет ответить, это «Котел какого размера мне нужен?» Вы не должны просто заменить существующую котельную систему последней моделью. Вместо этого вам нужно сначала сделать домашнее задание. В конце концов, цель модернизации вашей котельной системы — повысить эффективность вашей работы.

Используя наше руководство по подбору промышленных котлов, вы сможете понять:

• Проблемы с котлами слишком больших и малых размеров
• Разница между размерами водогрейного котла и парового котла
• Как рассчитать размер промышленного котла с помощью наших простых в использовании калькуляторов
• Входные данные, влияющие на размер вашего котла

Проблемы с малогабаритными и крупногабаритными котлами

Потратив время на подбор правильного размера котла, вы обеспечите его надежную и эффективную работу. Чаще всего предприятия работают с котлами слишком больших размеров, что вызывает проблемы с эффективностью котла. Хотя это не так часто встречается, котлы меньшего размера также могут привести к проблемам с производством. Вот что мы имеем в виду:

В зависимости от ваших производственных потребностей вы выберете водогрейный или паровой котел для своей работы. Паровой котел используется для удовлетворения требований вашей паровой системы высокого или низкого давления, в то время как водогрейный котел обычно используется для обеспечения водяного тепла. Поскольку эти типы котлов используются по-разному, есть определенные исходные данные, которые имеют большее значение при оценке размера вашего котла.

Примечание. Некоторые объекты требуют 100 % резервирования, в то время как другие работают по схеме N+1. Это просто означает, что общая нагрузка распределяется между числом N котлов, а дополнительный котел простаивает на случай, если основной котел выйдет из строя (из-за отказа, срабатывания предохранительного устройства или технического обслуживания).

Расчет параметров парового котла

• Требуемое рабочее давление
• Профиль нагрузки в фунтах на час пара
• Максимальная нагрузка
• Средняя нагрузка
• Минимальная нагрузка
• Часы работы
• Подача топлива
• Требуется резервирование

Расчет параметров водогрейного котла Входные данные:

• Циркуляционная среда, такая как горячая вода, горячая вода для бытовых нужд или смесь гликоля
• Требуемое рабочее давление
• Профиль нагрузки в «британских тепловых единицах в час» или «миллионных тепловых единицах в час»
• Максимальный, минимальный и средний расход (гал/мин)
• Максимальная, минимальная и средняя температура подачи (°F)
• Максимальная, минимальная и средняя температура возврата (°F)
• Часы работы
• Подача топлива
• Требуется резервирование

Как рассчитать размер промышленного котла с помощью наших специальных калькуляторов?

Мы создали три пользовательских калькулятора, чтобы помочь вам рассчитать промышленный котел, в том числе

1. Калькулятор мощности котла
2. BTU/HR в Калькулятор мощности котла
3. BTU с учетом расхода и △T Calculator

Калькулятор мощности котла

Мощность котла в лошадиных силах используется для расчета паровых котлов. Этот расчет переводит паровую нагрузку (в фунтах в час) в мощность котла. Каждому котлу присваивается номинальная мощность котла (BHP), основанная на паропроизводительности при температуре 212 °F и давлении 0 фунтов на квадратный дюйм.

Для этого расчета вы должны ввести паровую нагрузку в фунтах в час, которая будет разделена на константу 34,5. Это число представляет собой мощность тепловой энергии, необходимую для превращения 34,5 фунтов воды при температуре 212 ° F в пар за один час.

Калькулятор BTU/HR в Мощность котла

Калькулятор БТЕ/час в лошадиных силах котла используется для расчета паровых и водогрейных котлов. Этот расчет переводит потребность в подводимой теплопередаче в BHP. Для этого мы делим БТЕ/час на константу 33 475. Эта константа представляет собой преобразование воды в пар, что составляет 34,5 фунта воды, умноженное на 970,3 БТЕ/фунт, или скрытую энергию.

Для этого расчета вы должны ввести БТЕ/час вашей работы вместе с эффективностью вашего котла. Так вы узнаете мощность котла.

Примечание:  Для оценки ожидаемой мощности котла в лошадиных силах по общему потреблению тепла от топлива требуется общий КПД котла (эффективность преобразования топлива в пар). Поскольку мощность котла является мерой энергии, необходимой для преобразования воды в пар, нам необходимо учитывать разницу между тепловложением топлива и эффективностью котла для передачи этой энергии воде для производства пара. . Как правило, в промышленных котлах эффективность преобразования топлива в пар составляет 80-85%.

Если известно количество БТЕ/ч для требуемой мощности, КПД котла для расчета не требуется. Это связано с тем, что ни требуемая мощность, ни мощность котла не учитывают КПД котла – они оба являются измерением только выходной мощности котла.

Калькулятор BTU котла с учетом расхода и △T

В водогрейных котлах не происходит фазового перехода в процессе нагрева, поэтому расчет отличается от паровых котлов. Поскольку нет фазовых переходов, скрытая энергия не используется в водогрейных котлах. Вместо этого поток воды и требуемое изменение температуры, которое напрямую соответствует разнице в явном тепле, являются основными факторами нагрузки системы в БТЕ/ч. Между тем, удельная теплоемкость (SH), удельный вес (SG) и плотность циркулирующей среды являются важными свойствами, которые необходимо учитывать для обеспечения правильного размера.

Для этого расчета необходимо ввести Delta T и галлоны в минуту (GPM). Со значениями удельной теплоемкости, удельного веса и плотности, представляющими свойства воды, результат этого расчета покажет вам БТЕ.

Примечание:  Несмотря на то, что значения SH, SG и плотности в некоторой степени зависят от температуры, данные значения хороши для целей оценки при выборе водогрейного котла, в котором вода используется только в качестве теплоносителя. Значения SG, SH и плотности изменятся, если будет использоваться другая среда (смесь гликоля, масло и т. д.)

Мощность котла

Мощность котла в лошадиных силах определяется как мощность тепловой энергии, необходимая для превращения 34,5 фунтов воды при температуре 212 °F в пар за один час.

БТЕ/час

БТЕ или британская тепловая единица — это единица измерения тепла, определяемая как количество тепла, необходимое для повышения температуры одного фунта воды на 1 °F. БТЕ/час — это единица измерения тепловой энергии, переданной в единицу времени, в данном случае 1 час.

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость — это интенсивное свойство теплоемкости материала или количество тепла, необходимое для изменения его температуры на единицу. Удельная идентифицируется путем деления теплоемкости на массу материала образца.

Удельный вес

Удельный вес, также известный как относительная плотность, представляет собой отношение плотности вещества к плотности эталона. Удельный вес жидкостей обычно измеряется по отношению к воде при температуре 40 ° F).

Плотность

Плотность вещества относится к его массе на единицу объема. При сравнении материалов одинакового размера (объема) материалы с более высокой плотностью будут иметь большую массу (быть тяжелее), чем материалы с меньшей плотностью.

Дельта Т или ΔТ

Дельта — это греческая буква, которая используется в математике и технике для обозначения изменения значения. Дельта T (ΔT) определяет изменение температуры между двумя точками. Как правило, в котлах это относится к разнице между температурами подачи и обратки.

Галлонов в минуту

GPM — это измерение объемного расхода, измеряющее количество галлонов, протекающих через контрольную точку каждую минуту.

Мы предоставили вам схемы, которые помогут вам оценить размер вашего котла. Если вы ищете кого-то, кто перепроверит и перепроверит математику, наша команда в Powerhouse будет рада помочь.

Свяжитесь с нами, и мы ответим на следующие вопросы, чтобы убедиться, что вы найдете подходящий котел для своей работы.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить дополнительную информацию

Поговорите с нами о котлах

Расчетные параметры котлов и систем водяного отопления | Консультации

 

Цели обучения

• Узнать об определениях котлов и их применении в системах зданий.
• Понимание применимых норм и стандартов, регулирующих системы отопления и конструкцию котлов.
• Ознакомьтесь с основными параметрами, определяющими конструкцию системы отопления, нагрузку на здание и конденсационные котлы.

 

Котлы можно рассматривать как теплообменники в кожухе, основной задачей которых является повышение температуры рассматриваемой жидкости на заданную дельту выше проектной уставки. Эти прочные элементы оборудования изготовлены и изготовлены в соответствии с Кодексом Американского общества инженеров-механиков по котлам и сосудам под давлением, в котором учитываются как внешние, так и внутренние конструкционные материалы, размер оборудования, температура и давление.

Этот код включает несколько разделов; в частности, в разделе IV приводятся рекомендации по эксплуатации водогрейных котлов, а в разделе VI основное внимание уделяется уходу за отопительными котлами. Внутри котла теплообмен происходит через сгорание, которое представляет собой реакцию между топливом и кислородом; упрощенное стехиометрическое уравнение горения будет выглядеть так: 

Топливо + O2 → CO2 + h3O

Ниже приведены несколько распространенных источников топлива для котлов, а также их теплотворная способность согласно ASHRAE Handbook Fundamentals: Глава 28 Сгорание и топливо:

• Природный газ )
• Высоковольтное дизельное топливо (19 300 БТЕ/фунт)
• Высоковольтное пропановое топливо (21 669 БТЕ/фунт)

Техас. Предоставлено: TDIndustries

 

Код и конструкция котла

Некоторые котлы предназначены для работы на двойном топливе с природным газом в качестве основного источника топлива и либо дизельным топливом, либо пропаном в качестве вторичного источника топлива. Инженеры выбирают котлы для обслуживания различных систем и/или процессов в зависимости от цели. Котлы, указанные на центральных установках, подают горячую воду для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также для бытовых или технологических нужд.

Котлы чаще всего указываются при проектировании новых зданий, таких как новая площадка, которая представляет собой незастроенную землю, или при модернизации существующей центральной энергетической установки.

Для начала , инженер-проектировщик должен знать местоположение здания и критерии дня проектирования по погодным условиям, как указано в Справочнике ASHRAE: Основы, Глава 14 Информация о климатическом проектировании. Во-вторых, тип использования здания, который диктуется Международным строительным кодексом и принимается государством, в котором разрабатывается проект, расположение центрального завода по отношению к зданию, которое он обслуживает, и котельная в центральном заводе.

Все вышеперечисленное, в дополнение к плану этажа, предоставляет инженеру-проектировщику параметры для расчета нагрузки здания, включая тепловые потери оболочки здания, занятость здания, потери системы распределения и нагрузку на оборудование.

Например, здание типа размещения I2 является больницей, как указано в IBC; таким образом, должны быть соблюдены требования норм, касающиеся воздухообмена в час для конкретных типов помещений, а также границ комнатной температуры и относительной влажности. Расчет общей нагрузки выражается либо в британских тепловых единицах в час (Btu/час), либо в 1000 британских тепловых единицах в час (MBH). После расчета количество котлов выбирается вместе с температурой системы в соответствии с потребностями здания.

В-третьих, центральное расположение завода влияет на то, как инженеры проектируют оптимальную насосную схему. Это может быть либо переменно-первичный, когда расход меняется, поскольку перепад давления в контуре остается постоянным, либо первично-вторичный, когда есть два трубопроводных контура. Первичные насосы обслуживают основное оборудование на центральном заводе, а вторичные насосы обслуживают распределение к системам обработки воздуха в здании, фанкойлам и регулируемым воздушным камерам.

Чтобы оптимизировать конструкцию, инженер должен взвесить преимущества между энергопотреблением насоса и расчетной разницей температур; поскольку общая нагрузка на здание (Q Btu/час) = 500 (постоянная) * галлонов/минуту * разность температур (°F).

Обратите внимание, что константа учитывает вес жидкости, в данном случае воды (удельный вес ~1,0), 8,34 фунта/галлон и преобразование единиц измерения, 60 минут/час.

Международный совет по нормам и правилам и NFPA предоставляют кодексы и стандарты для инженеров по проектированию зданий с учетом требований безопасности.

Международный строительный кодекс  сосредоточен на предоставлении минимальных критериев для проектирования и строительства зданий в зависимости от типа проживания.

• Раздел 509. 1: Предоставляет рекомендации по границам котельной и/или требованиям к стенам в отношении разделения на другие помещения в соответствии с Разделом 509.1, Таблицей 509 Случайного использования; помещение должно быть рассчитано на 1 час пожарной безопасности или иметь автоматический спринклер.
• Раздел 1006.2.2: Что касается котлов, этот код содержит рекомендации по средствам эвакуации в зависимости от использования помещения.

NFPA 101: Кодекс безопасности жизнедеятельности  все о безопасности здания и людей.

Глава 7, Пути эвакуации: Раздел 7.13 Помещения механического оборудования, котельные и котельные.

• Глава 8.7, Особая защита от опасностей: предоставляется руководство по границам помещений и типу конструкции стен, противопожарному барьеру на 1 час или полностью опрыскиваемому помещению.
• Глава 18, раздел о новых медицинских учреждениях:
• Раздел 18.3.2: Защита от опасностей.
• Раздел 18.3.2.1: Предоставьте рекомендации по определению опасных помещений. Котлы из-за особенностей горения следуют этому пути.

Рисунок 2: Эта схема представляет собой пример естественного горения через высокие и низкие жалюзи. Размер жалюзи должен соответствовать нормам Международного кодекса по топливному газу, включая все устройства с входной мощностью в механическом помещении. Предоставлено: WSP USA Buildings

Международный механический кодекс : Глава 10, Котлы, водонагреватели и сосуды под давлением   содержит рекомендации, которые требуются для строительства котлов в соответствии с нормами ASME для котлов и сосудов под давлением, а также средства управления и устройства безопасности в зависимости от котел класса MBH. Линия разрыва составляет <12,5 млн БТЕ/час. Если котел больше, чем указанное выше значение, он должен соответствовать NFPA 85: Кодекс опасностей для котлов и систем сгорания.

• Необходимо помнить о техническом обслуживании и проверять рекомендации производителя перед установкой.
• Обеспечьте предохранительные клапаны, см. подробности.
• Обеспечить отсечку при низком уровне воды.
• Системы водяного отопления должны быть снабжены расширительным баком открытого или закрытого типа.
• Котел должен быть оборудован датчиками температуры и давления.
• Дымоход или дымовая труба конденсационного котла обычно изготавливаются из неагрессивного материала, такого как нержавеющая сталь, из-за кислотности воды.
• Инженер-проектировщик должен учитывать расположение котла в помещении, чтобы обеспечить соответствие IMC для требуемых расстояний до забора наружного воздуха.
• Для обеспечения безопасности и функциональности оборудования котлы имеют нижнюю отсечку воды и снабжены предохранительными клапанами.

NFPA 85:  Кодекс опасностей для котлов и систем сжигания предоставляет рекомендации по запуску газового и жидкого топлива. Этот код также применим к котлам мощностью более 12,5 миллионов БТЕ/час, как указано выше.

Государственный код котла:  Инженер-проектировщик должен проверить, предусматривает ли состояние рассматриваемого проекта какие-либо дополнительные рекомендации, которые могут выходить за рамки текущих принятых Советом международных норм. Техасский кодекс по котлам включает требования к монитору угарного газа и средствам управления для проектирования котельной.

Рисунок 3: Это пример герметичного сжигания через воздуховод, проходящий через крышу. Как правило, котел имеет внутренний вентилятор. Инженер-проектировщик должен согласовать с изготовителем конструкции требуемую утвержденную длину участка от котла до входа воздуха для горения, поскольку может потребоваться внешний вытяжной вентилятор. Предоставлено: WSP USA Buildings

Вентиляция котла

IFG 2018: Международный кодекс по топливному газу, вероятно, является наиболее важным кодом для инженера-проектировщика, поскольку он касается воздуха для горения. Котел вырабатывает тепло за счет реакции, поэтому для завершения процесса горения необходимо ввести его наружу естественным или механическим путем. Одним из направлений  этого кодекса является предоставление рекомендаций по предотвращению дымовых газов или утечки топлива в здание.

Возможны различные варианты оформления котельной: 

Естественная вентиляция  

Воздух в помещении: может быть обеспечен при условии, что объем воздуха в кубических футах соответствует требованиям, указанным в разделе 304 Международного кодекса по топливному газу. Этот вариант позволяет подавать воздух либо из соседних помещений того же уровня, либо из более высоких уровней при наличии воздуховода, который вводит объем воздуха в помещение.

Наружный воздух: может подаваться через горизонтальные или вертикальные отверстия или вертикальные отверстия в соответствии с разделом 304 Международного кодекса по топливному газу.

Комбинация: Можно принести порцию снаружи и порцию из комнаты внутрь.

Рисунок 4: Вытяжной вентилятор обслуживает комбинированный дымоход для двухтопливных конденсационных котлов в техническом помещении. Предоставлено: TDIndustries

Механические (нагнетательные)

Тарифы указаны в том же разделе, и инженер должен учитывать все оборудование внутри помещения, чтобы рассчитать требуемый объем воздуха. Следует также учитывать подпиточный воздух, а также блокировку оборудования и вентилятора. См. рисунки 2 и 3 для каждого варианта в схематических целях.

Конденсационные котлы

Конденсационные котлы стали более популярными за последние 15 лет. Реакция горения в котле имеет побочный продукт, CO2 + h3O. Это означает, что вода должна где-то выделяться, и вода конденсируется в трубе котла или дымоходе из-за температуры точки росы в дымовой трубе. Это скрытая теплота парообразования.

Эта вода очень агрессивна по своей природе с pH от 3 до 4, поэтому конденсационные котлы обычно изготавливаются из нержавеющей стали или другого неагрессивного материала. Кроме того, конденсационный котел всегда комплектуется «комплектом нейтрализации». В комплект для нейтрализации входит известняковая среда, повышающая уровень pH конденсата. Комплект устанавливается в линию к водосточной трубе от котла и перед сливом в напольный трап. Слив конденсата непосредственно в слив в полу приведет к его порче и коррозии за короткое время, что не соответствует нормам большинства юрисдикций.

Конденсационные котлы рассчитаны на более низкую температуру обратной воды в котлы. Как правило, с температурой обратной воды ниже (<130 °F). В выхлопной трубе начнет образовываться конденсат. Этот конденсат способствует повышению эффективности систем за счет рекуперации скрытой теплоты парообразования и уменьшения отработанного тепла. Чем ниже температура обратной воды, тем больше эффективность будет получена от котельной системы, поскольку больше тепла извлекается из дымовых газов.

Конденсационные котлы обладают другими преимуществами, такими как меньшая компактность по сравнению с большими стальными котлами без конденсации. Кроме того, новая технология включает более компактные и эффективные теплообменники внутри котла, которые обеспечивают оптимальную теплопередачу. Еще одним преимуществом является коэффициент поворота вниз. Некоторые котлы могут иметь динамический диапазон 25:5. Упомянутые выше пункты могут различаться в зависимости от производителя; поэтому всегда консультируйтесь с изготовителем основы проектирования   

Рисунок 5: На этом виде котла в плане комплект нейтрализации подсоединен к линии слива конденсата из котла и перед санитарным сливом. Комплект для нейтрализации состоит из емкости, заполненной известняком или другим материалом, стабилизирующим рН конденсата перед попаданием в канализацию. Основная цель комплекта для нейтрализации – защита стока от кислотного конденсата, разъедающего сток. Предоставлено: WSP USA Buildings

Расчетные параметры

Расчетные параметры систем водяного отопления различаются в зависимости от проекта. Например, конструкция системы с максимальной конструкцией горячей воды на выходе 130 ° F и минимальной конструкцией системы обратной воды 100 ° F чаще всего включает чиллер с тепловым насосом. Таким образом, эти более низкие расчетные температуры воды используют бесплатное тепло со стороны конденсатора в чиллере с тепловым насосом; с более низкой температурой оборотной воды отопления.

Другие системы ориентированы главным образом на конструкцию 150°F/120°F; кроме того, эти системы могут использовать температуру обратной воды для предварительного нагрева воды, поступающей для бытового потребления, с помощью теплообменника на стороне бытового потребления. Следовательно, более низкая температура возвратной воды в котел способствует эффективной работе котла.

При проектировании новых больниц или центров обработки данных инженеру важно обсудить с владельцем резервирование оборудования, которое обычно предусмотрено для объектов такого типа. Это часто называют N+1. Резервирование может быть указано на уровне оборудования как для воды, так и для воздуха.

Пиковая нагрузка здания, которая должна быть удовлетворена в день проектирования, – это нагрузка, если здание будет достигать пика в то же время. Однако в действительности нагрузка меняется в течение дня, поэтому инженер-проектировщик учитывает профиль нагрузки здания в течение всего года, чтобы оптимизировать размер и выбор оборудования.

Элементы управления котлом

Большинство производителей котлов имеют встроенные элементы управления и главную панель, которая может устанавливать последовательность работы котлов и назначать ведущий котел. Ведущий котел может меняться, например, каждый месяц или в заданный период времени. Это выравнивает износ оборудования. Существует несколько стратегий работы котла, когда центральная электростанция включает в себя более одного котла. Например, один котел может работать и нести больший процент нагрузки здания, или два котла могут работать с более низкой скоростью горения, чтобы удовлетворить потребности здания.

Таким образом, при проектировании и спецификации котлов для систем водяного отопления очень важно изучить и изучить нормы и стандарты. В Соединенных Штатах в каждом округе, муниципалитете и штате есть органы, обладающие юрисдикцией, которые реализуют строительные нормы и правила. В некоторых штатах могут быть приняты поправки к действующим кодексам, которые могут превышать минимальные требования.

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.

Калькулятор стоимости водонагревателя для жилых помещений

Калькулятор показывает примерные затраты на подогрев воды для типичной семьи. Значения галлонов в день, повышения температуры, стоимости за единицу и энергетического фактора регулируются.

Чтобы использовать другую стоимость топлива и/или коэффициент энергии, введите новые значения в поля и нажмите «Рассчитать» ниже.

	галлонов/день:			Повышение температуры °F:
		Энергоблок	Стоимость за единицу	Коэффициент энергии	Годовая стоимость	Стоимость 10 лет
	Водонагреватель с тепловым насосом	кВтч	$		$	$
Предположения: БТЕ/ед. Гал/день Повышение температуры 3412
	Жидкотопливный котел с косвенным баком	галлонов	$		$	$
Предположения: БТЕ/ед. Гал/день Повышение температуры 139000
	Природный газ мгновенного действия	терм	$		$	$
Предположения: БТЕ/ед. Гал/день Повышение температуры 100000
	Котел на жидком топливе с безбаковым змеевиком	галлонов	$		$	$
Предположения: БТЕ/ед. Гал/день Повышение температуры 139000
	Резервуар для хранения природного газа	терм	$		$	$
Предположения: БТЕ/ед. Гал/день Повышение температуры 100000
	Пропан (LP) мгновенного действия	галлонов	$		$	$
Предположения: БТЕ/ед. Гал/день Повышение температуры
	Резервуар для хранения пропана (НД)	галлонов	$		$	$
Предположения: БТЕ/ед. Гал/день Повышение температуры
	Электробак	кВтч	$		$	$
Предположения: БТЕ/ед. Гал/день Повышение температуры 3412

• Чтобы обсудить модернизацию вашей системы водяного отопления со специалистом, обратитесь к зарегистрированному поставщику Efficiency Maine Residential.
• Цены на топливо могут отличаться. Проверьте актуальные и региональные цены.
• Узнайте о скидках Efficiency Maine на водонагреватели с тепловым насосом.

кВтч (Киловатт-час) – Единица электроэнергии.

терм – Измерение тепловой энергии природного газа, равное 100 000 БТЕ.

LP (сжиженная нефть) – сжиженный нефтяной газ. Также называется газом пропан или бутан.

Energy Factor – показатель эффективности. Коэффициент энергии 0,50 соответствует 50% эффективности.

Повышение температуры – Разница температур между холодной и горячей водой. Типичная входящая вода имеет температуру 50°F и обычно нагревается до 120°F, поэтому типичное повышение температуры составляет 70°F.

Gal/Day – Используемая горячая вода в галлонах в день. Типичная семья использует 50 галлонов в день.

Галлон – Галлон.

---

Этот калькулятор предназначен только для сравнения. Фактическая производительность может отличаться. Последнее обновление цен на энергию по умолчанию: 13 февраля 2023 г.

Расчет номинальной мощности электрических водонагревателей

– Часть третья ~ Электрические ноу-хау




Это третья статья для помощи дизайнерам в выборе подходящего типа и рассчитать требуемую номинальную мощность для выбранного типа Электрический водонагреватель.

• Компоненты системы горячего водоснабжения,
• Различные типы водонагревателей, используемых в бытовых и коммерческих целях. постройки,
• Как выбрать лучший тип водонагревателя для любого применения?



С этим кратко, вы познакомитесь с различными типами и конструкциями общих Водные нагреватели.

Кроме того, в Во второй статье « Расчет номинальной мощности электрических водонагревателей – часть вторая», мы объяснили методологию проектирования электрических водонагревателей. Обогреватели для любого дома который представлен на рис. 1, где мы собирается вычислить следующее:

1. Минимум количество сантехнических сооружений для данного типа здания/занятости,
2. Всего потребность в воде в галлонах в час или галлонах в минуту,
3. Размер (объем) в галлонах или литрах для необходимых электрических водонагревателей,
4. Сила мощность в кВт для необходимых электрических водонагревателей.



Рис. (1): Методология проектирования Электрические водонагреватели для любого здания

И в этом Во второй статье мы объяснили первые два шага:

• Шаг №1 : Определение типа здания/занятости,
• Шаг № 2 : Расчет минимального количества водопроводных труб Помещения для заданного типа здания/занятости с использованием электронной таблицы расчетов для минимального количества Требуется сантехника

Сегодня мы подробно объясним оставшиеся шаги.

Шаг №3: Расчет Общая потребность в воде в галлонах в час или галлонах в минуту Шаг № 4. Расчет размера (объема) в галлонах или литров для необходимых электрических водонагревателей

Существует несколько методов расчета нагрузки на воду. здание. Один метод не всегда лучше другого, хотя один метод может лучше подходить для какого-то конкретного приложения. Методы, которыми мы собираюсь объяснить здесь следующим образом: Первый: методы, используемые для новых/существующих зданий: Методы международных кодов. Второй: методы, используемые только для существующих зданий: Метод истории фактического счетчика воды, Метод записи часов, Сравнение с аналогичными зданиями.

Во-первых: Методы, используемые для новые/существующие здания

1-  Методы международных кодов Методы международных кодов, описанные ниже, взяты из различные международные общества, такие как Американское общество сантехников Инженеры (ASPE), ASHRAE и Национальное бюро стандартов. Эти коды методы следующие: Метод № 1: оценка потребности в горячей воде для типов приборов Метод № 2: оценка потребности в горячей воде для приборов Метод № 3: Оценка потребности в горячей воде для жильцов/квартир Метод № 4: Оценка потребности в горячей воде при ежедневном использовании Метод № 5: метод общих кривых Метод № 6: Оценка потребности в горячей воде при эксплуатации здания. характеристики

Метод № 1: оценка горячего Потребность в воде для типов светильников Метод № 1 использует среднечасовые данные (галлоны в час) для различные типы зданий и жилых помещений, предоставленные ASPE (Американское общество инженеров-сантехников) Справочник: Том 4. Обслуживание систем горячего водоснабжения. Таблица-1: Потребность в горячей воде на приспособление для различных типов зданий (галлонов [литров] воды в час на приспособление, рассчитанное при конечной температуре 140°F [60°C]) Примечания: Если определенного приспособления или определенного типа здания нет в списке выше, скорость потока может быть назначена на основе инженерной оценки, лучше всего исторические данные практики или инструкции поставщика. Коэффициент спроса применяется для расчета максимально вероятного Потребность, которая представляет собой скорость, с которой нагреватель будет производить горячую воду и также называется «скоростью рекуперации или мощностью нагревателя». Фактор высокого спроса будет означать более высокую скорость регенерации или больший размер нагревателя. Объем хранения резервуара нуждается в корректировке полезного объема для учета за понижение температуры в результате забора горячей воды и постоянное поступление холодной воды в накопительный бак. «Максимально вероятный спрос» таким образом, учитывается «коэффициент емкости хранилища», чтобы определить « емкость бака» Расчетные процедуры с использованием Метода №1: Подсчет светильников, Извлечение галлонов в час для каждого типа приспособлений для этого типа построение с использованием таблицы размеров из ASPE Data Book: Vol.4, которая показана в таблице 1. Умножьте количество светильников на галлоны в час для этого тип здания, чтобы получить общее количество галлонов в час для этого типа светильников, Добавьте общее количество галлонов/час для всех приспособлений. Умножьте эту сумму на коэффициент одновременного использования (спрос фактор), чтобы получить максимальную почасовую потребность (общая потребность). Рассчитайте минимальный рекомендуемый объем хранилища, умножив общий спрос по коэффициенту накопления. Преимущества и недостатки Метода №1: Это простой метод, это упрощенный подход, который экономит усилия, связанные с первой оценкой единиц крепления, а затем с оценкой поток против блоков приспособления, как описано выше. Но этот метод имеет следующие ограничения: Может применяться только к перечисленным типам объектов. Его следует использовать только для определения размеров систем резервуаров для хранения. Тип жильцов не учитывается. Не относится к приборам с интенсивным использованием или большим объемом. Пример №1: В новом многоквартирном доме будет 16 трехкомнатных квартир. Каждый в квартире будет стиральная машина, кухонная мойка, посудомоечная машина, два санузла, и две ванны с душем. Владелец запросил систему накопительного бака. Предположим, что каждый квартира будет вмещать максимум 5 человек. Владелец занимается маркетингом здания домохозяйствам со средним доходом. Рассчитать фактическое минимальное хранилище объем бака? Решение: Используя Таблицу 1 (таблицу размеров из книги данных ASPE), общее спрос можно рассчитать следующим образом: 16 кухонных раковин x 10 галлонов/час = 160 галлонов/час 16 посудомоечных машин x 15 галлонов/час = 240 галлонов/час 32 туалета x 2 галлона/час = 64 галлона/час 32 ванны/душа x 20 галлонов/час = 640 галлонов/час Итого = 160 + 240 + 64 + 640 = 1104 галлона/час Из таблицы 1 коэффициент спроса = 0,30 Общая потребность (минимальное восстановление в час) = Коэффициент потребности x Итого = 0,30 x 1104 галлона/час = 331 галлон в час Из таблицы 1 коэффициент хранения = 1,25 Минимальная рекомендуемая емкость хранилища = Общая потребность (минимум восстановление в час)  X фактор хранения = 331 г/ч x 1,25 = 414 галлонов Основываясь на информации и опыте, инженер должен определить какой объем хранилища наиболее подходит для приложения. Помните, что в при выборе оборудования для накопительных баков расчетные объемы хранения являются «полезными» объемы хранения. При расслоении, типичном внутри резервуара-накопителя, только примерно 70% расчетного общего объема пригодно для использования. Для этого примера фактический минимальный размер резервуара для хранения = Минимум рекомендуемая емкость хранилища / коэффициент использования объема бака = 414 галлонов / 0,70 = 591 галлон.

Метод № 2: оценка потребности в горячей воде для приборов Концепция устройства приспособления основана на теории вероятностей путем присвоения значение единицы арматуры (w.s.f.u: единица арматуры водоснабжения) для каждого типа приспособление на основе: Крепление нормы расхода воды; Время нормального использования, Средний период между последовательными использованиями. Все вышеперечисленные факторы в совокупности определяют максимальную вероятная скорость течения. В Таблице 2 перечислены веса спроса в «единицах крепления». в соответствии с определением Национального бюро стандартов. Таблица 2: Потребляемый вес сантехнических изделий в «воде». блок питания, в.с.ф.у Из приведенной выше таблицы дизайнер может назначить приспособление удельный вес конкретных приспособлений в его конструкции. Когда они добавляются, их общая сумма обеспечивает основу для определение максимально вероятного расхода, который можно ожидать в водопроводе. Как правило, может быть предусмотрена отдельная потребность в горячей и холодной воде. принимается за ¾ общей потребности в питьевой воде; например, смеситель для унитаза при общем спросе 2 w. s.f.u. будет считаться 1½ единицы приспособления на система холодного водоснабжения и 1½ блока арматуры на горячую воду. Крепежный блок – отношение потока Как только общее минимальное количество единиц приборов будет получено на шаге № 2, следующим шагом будет для определения вероятной потребности в воде. Есть сложная формула, чтобы получить его, но мы будем использовать в этом методе простую диаграмму и таблицу-2, чтобы определить вероятная потребность в воде. На рис. 2 ниже показана вероятность потока в виде функция подсчета единиц крепления. Рис. (2): Соотношение единиц расхода и приборов Расчетные процедуры с использованием Метода №2: Рассчитать Минимальное количество приборов из шага №2 (если неизвестно) Суммируйте единицы крепления для вашего приложения; Используйте приведенное выше значение суммы для ввода снизу вверх. ось X; читайте до кривой, которая лучше всего подходит для приложения. Затем прочитайте слева для соответствующих галлонов в минуту (галлонов в минуту). Пример №2: Оцените расход горячей воды для небольшого гостиничного здания, состоящего из 52 смывной клапан унитазов, 30 писсуаров со смывным клапаном и 40 туалетов. Решение: Шаг 1: Определите общую нагрузку на единицу оборудования для всех обслуживаемых устройств. вашим водонагревателем, используя блоки крепления в Таблице 2 Тип крепления Спрос на приспособление вес Горячая вода Холодная Вода Итого (Горячий & Холод) Унитаз (сливной клапан) Писсуары Туалеты Туалеты 60 ф/у 730 ф/у 750 ф/у Поскольку горячая вода требуется только в туалетах, общая нагрузка на приспособление составляет 60 ф/ед. Шаг 2: Используя кривые Хантера (рис. 2), введите график снизу на 60 единицах крепления и перейти вверх к кривой C. Затем перейти к влево по горизонтали, чтобы прочитать примерно 27 галлонов в минуту горячего необходимая емкость воды. Итак, общая потребность в воде = 27. галлонов в минуту Недостатки метода №2: Метод подсчета приспособлений основан на теории вероятность. Этот метод считается точным для больших групп светильников. но для небольших приложений это может привести к ошибочным результатам. Читатель рекомендуется действовать по своему усмотрению и обращаться к местным нормам и стандартам. вероятность потока как функция единиц крепления также будет варьироваться с типом объекта, и это зависит от продолжительности времени использования и других особые требования. 100% одновременный водоразбор может происходить в зданиях, таких как фабричные туалеты, туалеты в общежитиях, душевые в спортивных сооружениях, места отправления культа и тому подобное. В этих случаях все приспособления, вероятно, быть открытыми одновременно во время входа, выхода и перерыва.

Метод №3: Оценка потребности в горячей воде для жильцов/квартир Метод №2, описанный выше, обеспечивает потребность в галлонах в час для различных типы светильников и для различных типов зданий. Однако это не укажите коэффициент использования временного фактора. Итак, в методе №3 два основных определения необходимо сделать Для более реалистичных результатов: Максимальная нагрузка (или часовой пиковый спрос), Рабочая нагрузка (зависит от продолжительности использования). Максимальная нагрузка: Максимальная нагрузка водонагревателя максимальная количество воды, используемой ежедневно на человека в час. Его также называют часовым пиком. спрос, так как количество ежедневно используемой воды распределяется на несколько часов. количество воды зависит от стиля жизни и типа здания. К определить размер водонагревателя для здания, учитывать максимальное часовое использование и количество пользователей. Рабочая нагрузка: На рабочую нагрузку влияет ее продолжительность. пиковой нагрузки и равен , определяемому как процент максимальной нагрузки, ожидаемой при нормальных условиях в любой заданный час. Таблица 3 ниже представляет собой эмпирически полученный подход, основанный на исторические фактические измеренные данные для конкретных категорий зданий, которые предоставлено ASHRAE Applications Handbook, глава 45, таблица 7. Таблица 3: Пиковая потребность в горячей воде и использование для различных типов зданий   Мы также можем использовать приведенную ниже таблицу для зданий, не включенных в Таблицу 3: Пример №3: Определить ежемесячный расход горячей воды на дом. 2000-ученик средней школы. Решение: См. Таблицу 3, Среднедневное потребление = 1,8 галлона на учащегося в день Общее месячное потребление горячей воды = 2000 учащихся × 1,8 галлона на учащегося за дней × 22 дня = 79 200 галлонов.

Способ №4: Оценка потребности в горячей воде при ежедневном использовании В методе № 4 мы собираются рассчитать потребность в горячей воде, используя предполагаемое суточное потребление горячей воды для различных типов зданий, как показано в Таблице-4. Таблица-4 : Потребность в горячей воде при ежедневном использовании Примечания: Ежедневные потребности в горячей воде и характеристики спроса различаются в зависимости от типа здания; например, коммерческий отель будет иметь более низкую ежедневную потребление, но высокая пиковая нагрузка. Лучший отель класса 4 или 5 звезд имеет относительно высокое суточное потребление при низкой пиковой нагрузке. Для жилых домов и квартир более широкое использование посудомоечных и стиральных машин потребует дополнительных разрешений в размере 15 галлонов на посудомоечную машину и 40 галлонов на стиральную машину. Пример №4: Определить пиковую потребность в горячей воде для многоквартирного дома. 200 человек? Решение: Из данных в Таблице 4 выше: Требуется горячая вода на человека = 40 гал/день —— (консервативное предположение) Количество людей = 200 Ежедневные потребности = 200 × 40 = 8000 галлонов в день. Максимальная потребность в часах = 8000 × 1 ⁄7 = 1140 галлонов/час. Продолжительность пиковой нагрузки = 4 часа. Вода, необходимая для 4-часового пика = 4 × 1140 = 4560 галлонов.

Метод №5: метод общих кривых Еще один простой способ определение размеров системы горячего водоснабжения для крупных коммерческих и институциональных применений таких как отели, мотели, больницы, дома престарелых, офисные здания, продукты питания предприятиях сферы услуг и т. д. основан на общих кривых «коэффициент восстановления по сравнению с полезная емкость хранилища». Общие кривые зависимости скорости восстановления от полезной емкости хранилища. Эти кривые обеспечивают прямую отношение, например, потребности в горячей воде в зависимости от количества коек в больницах или спрос на горячую воду в зависимости от количества учащихся в школе. Эти кривые приведены в руководстве по применению ASHARE, глава 45, которые показывают отношения между рекуперационные и накопительные мощности для различных типов зданий. Образцы изображен ниже (не в масштабе). Из этих кривых делается выбор среди многочисленных комбинации скорости восстановления и полезной емкости хранилища для данной конструкции могут быть сделаны. Как правило, выбор минимальной рекуперационной емкости а максимальная емкость хранения на кривых даст наименьшую горячую водоемкость, способная удовлетворить потребности здания. Сведение к минимуму рекуперационные мощности будут предъявлять меньшие требования к источнику тепла. Примечания: Рассмотрим пример медицинском учреждении, чтобы проиллюстрировать понятие «количество приспособлений» и «количество кровати процедуры. Последний следует применять на предварительном этапе и должны быть детализированы на основе метода подсчета приспособлений. Обратите внимание, что данные, доступные в различные справочники являются общими. Нет одинаковых объектов; например больница на 100 коек или гостиница на 100 номеров могут быть отнесены к категории 3 звезды, 5 звезд или 7-звездочная категория, каждая из которых предлагает различный уровень роскоши и оборудования. Могут быть некоторые специфические конструктивные особенности каждого объекта, которые необходимо учитывать при проектировании. Некоторые из них перечислены ниже и должны быть тщательно оценены при подаче заявления. резервы безопасности или факторы спроса. Лучший способ запечатлеть конкретных условиях заключается в том, чтобы взять справочные исторические данные из уже эксплуатации объекта и применения здравого суждения. Следующие примеры, взятые из Американского общества отопления, Справочник инженеров по холодильному оборудованию и кондиционированию воздуха (ASHRAE 2003), иллюстрируют использование таблиц и кривых для выбора хранения и рекуперационные мощности: Пример №5: Определить необходимый размер водонагревателя для женского общежития на 300 мест. используя следующие критерии: Система хранения с минимальной скоростью восстановления. Система хранения со скоростью восстановления 2,5 галлона в час на учащегося. Решение : 1. При минимальной скорости извлечения 1,1 галлона в час на студент: а. Скорость извлечения = 300 x 1,1 = 330 галлонов в час. б. Хранение = 12 галлонов. на одного учащегося ИЛИ 300 x 12 = 3600 галлонов c. Размер бака = 1,43 x 3600 = 5150 галлонов ———- [* При 70% чистого полезного объема умножить на коэффициент 1,43 ———(1/0,7)] 2. При скорости восстановления 2,5 GPH на учащегося: a. Восстановление = 300 x 2,5 = 750 галлонов в час b. Полезная емкость хранилища = 5 галлонов, ИЛИ 300 x 5 = 1500 галлонов c. Размер бака = 1,43 x 1500 = 2150 галлонов ———- [При 70% чистого полезного объема основа] Пример №6: Определить мощность водонагревателя и ежемесячный расход горячей воды для здание офис на 300 человек. Система хранения с минимальной скоростью восстановления. Система хранения с объемом хранения 1,0 галлона на человека. Решение : 1. С минимальной скоростью извлечения 0,10 галлонов в час на человек: а. Скорость восстановления = 300 x 0,1 = 30 галлонов в час. б. Хранение = 1,6 галлона на человека или 300 x 1,6 = 480 галлонов c. Размер бака = 1,43 x 480 = 690 галлонов [* При 70% чистой полезной основе умножьте на коэффициент 1,43 ———(1/0,7)] 2. Для хранения по 1 галлону на человека: а. Хранение = 300 x 1 = 300 галлонов б. Способность к восстановлению = 0,175 галлонов в час на человека c. Восстановление = 300 x 0,175 = 52,5 галлона в час. д. Размер резервуара = 1,43 x 300 = 430 галлонов [* При 70% чистой полезной основе умножьте на коэффициент 1,43 ———(1/0,7)] Пример №7: Для средней школы с 2000 учащимися определите: Система хранения с минимальной скоростью восстановления. Система хранения с максимальной вместимостью 4000 галлонов. Решение : 1. При минимальной скорости извлечения 0,15 галлона в час на студент: Скорость восстановления = 2000 x 0,15 = 300 галлонов в час. Требуется хранилище: 3 галлона на учащегося, или 2000 × 3 = 6000 галлонов. Размер бака 1,43 × 6000 = 8600 галлонов. 2. Когда максимальная емкость хранилища указана как 4000 галлонов: Полезная емкость хранилища = 0,7 x 4000 = 2800 галлонов  Емкость хранилища на одного учащегося = 2800 / 2000 = 1,4 галлона на учащегося по 1,4 галлона на студента = 0,37 GPH на учащегося Таким образом, общее восстановление = 0,37 x 2000 = 740 GPH Пример №8: Определить требуемую мощность обогревателя для многоквартирного дома на 200 кв. человек, если накопительный бак имеет емкость 1000 галлонов. Какая мощность нагревателя потребуется, если резервуар для хранения изменится на емкость 2500 галлонов? Решение: См. Таблицу 4: Горячая вода Спрос на ежедневное использование, как указано выше, из данных в этой таблице: Потребность в горячей воде на человека = 40 галлонов/день —— (при консервативном подходе) Количество людей = 200 Ежедневные потребности = 200 × 40 = 8000 галлонов. Максимальная часовая потребность = 8000 × 1 ⁄7 = 1140 галлонов. Продолжительность пиковой нагрузки = 4 часа. Вода, необходимая для 4-часового пика = 4 × 1140 = 4560. Если используется накопительный бак на 1000 галлонов, доступная горячая вода из бака = 1000 × 0,70 = 700. Вода, которую нужно нагреть за 4 часа = 4560 – 700 = 3860 галлонов. Теплопроизводительность в час = 3860 ⁄4 = 965 гал. Если вместо бака на 1000 галлонов был установлен бак на 2500 галлонов, требуемая мощность нагрева в час будет [4560 – (2500 × 0,70)] / 4 = 702 галлона. Примечания к методу №5: Выбор водонагревателя лучше всего делать на основе потребления горячей воды. Однако расчеты могут привести к такому сочетанию размера резервуара и подводимой теплоты, которое не не существует. В этом случае размер бака и/или подводимая теплота должны быть сбалансированы. достичь желаемого результата. Следовательно, необходимо понимать, что теплоснабжение обеспечивает горячую воду, при почасовой норме восстановления, час за часом. Накопительный бак представляет собой мгновенная горячая вода при большей рекуперации, чем у нагревателя. Следующие ключевые особенности являются: 1. Выберите максимальное восстановление и минимальное накопление, если период потребности в горячей воде превышает 3 или 4 часа (длительный спрос). Хранилища должно быть достаточно для обрабатывать любых пиков в течение периода потребности. 2. Выберите минимальное восстановление и максимальное накопление, если период потребности в горячей воде меньше 3 или 4 часов (короткий запрос). Рекуперация тепла должна быть достаточной на подогреть все содержимое резервуара перед следующим периодом запроса. 3. Расчеты размеров оборудования могут привести к сочетанию рекуперации нагревателя и резервуар для хранения, которые не производятся. Если это так, то оба фактора могут быть «приспособлены» к отдайте предпочтение тому или другому по желанию. Вот как: Там, где важно поддерживать температуру горячей воды (в отличие от допустимого «падения в пределах 30°F»), увеличьте мощность рекуперации, а не увеличивайте размер резервуара. Это поможет поддерживать температуру системы. Кроме того, предположим, что эффективность вытяжки на 10% меньше, чем если бы падение на 30°F было приемлемым. Там, где важно поддерживать объем воды (для потребностей, возможно, превышающих рекуперацию нагревателя), увеличьте размер резервуара, чтобы обеспечить «мгновенную» горячую воду. 4. Для мгновенного использования рекуперация нагревателя наиболее важна для всех практических целей , т. е. он нагревает воду с той скоростью, с которой она используется. Если танк используется нагреватель воды типа , размер бака минимальный или достаточно большой, чтобы поставить тепло в воду. 5. Проверьте возможность возникновения потребности в горячей воде во время работы. восстановление период, который может повлиять на повторный нагрев системы. При необходимости добавьте рекуперацию нагревателя и/или емкость накопительного бака для работы в нестандартных условиях.

Метод № 6: Оценка потребности в горячей воде при эксплуатации здания. характеристики Метод №6 расчета потребления горячей воды изложен в ASPE. Руководство по проектированию систем горячего водоснабжения для бытовых нужд, в котором рассматриваются конкретные занятости (см. Таблицу 5 и Таблицу 6) и адаптирует процесс расчета к тип здания исходя из его индивидуальных эксплуатационных характеристик. Таблица-5. Демографические классификации жильцов Нет оккупанты работают Общественный помощь и низкий доход (микс) Семья и домохозяйства с одним родителем (смесь) Высокий количество детей Низкий доход Высокий спрос Семьи Общественный помощь Одиночные игры Одинокий родитель домохозяйства Средний спрос Пары Высокий плотность населения Середина доход Пенсионеры Один человек работает, 1 сидит дома Все оккупанты работают Низкий спрос Табл. 6: Низкий, средний и высокий ориентиры: Потребность в горячей воде и Использование в многоквартирных домах Процедуры расчета с использованием Метода №6: Определение демографической классификации жильцов с помощью Table-5 Определите пиковое использование и время максимального объема хранилища с помощью Table-6 и рекомендации Руководства (ASPE). Определение пикового спроса и максимального объема хранилища Рассчитать минимальное восстановление в час Рассчитать рекомендуемый объем хранилища Рассчитайте фактический минимальный размер резервуара для хранения = рекомендуется Коэффициент использования объема хранилища / объема резервуара Преимущества и недостатки Метода №6: Адресуются не все типы объектов, но те, которые могут быть точно рассчитаны по этому методу. Его можно использовать для определения размеров систем, использующих накопительный бак или проточные или полумгновенные нагреватели. Он также решает дополнительные проблемы, такие как интенсивное использование или приспособления большого объема. Решение примера № 1 выше с использованием метода № 6: 1. Определите демографическую классификацию жильцов: Квартира продается людям со средним доходом, поэтому жилец с низким спросом классификация выбрана из Таблицы 5, перепечатанной из «Горячая вода для бытовых нужд». Руководство по проектированию систем отопления, Американское общество инженеров-сантехников. 2. Определите пиковое использование и время максимального объема хранилища: Использование рекомендация 30/3 из Руководства (ASPE), пиковое использование 30 минут и максимальный 3-часовой объем хранилища. 3. Определите пиковый спрос и максимальный объем хранилища: используя таблицу 6, 30-минутный пик потребления составляет 1,7 галлона на человека. И максимальное 3-часовое использование (хранение) составляет 6,1 галлона. 4. Выполните расчеты: минимальное восстановление в час = 80 человек x 1,7 галлона на человека = 136 галлонов в час Рекомендуемый объем хранения = 80 человек x 6,1 галлона на человека. = 488 галлонов 5. Выполните расчет объема накопительного бака: фактический минимум размер резервуара для хранения = рекомендуемый объем хранения / коэффициент использования объема резервуара = 488 галлонов/0,70 = 697 галлонов. Примечания к приведенному выше примеру: В двух решениях примера № 1 выше с использованием методов № 1 & 6 привели к расчету различных скоростей восстановления и объемов хранения. Метод №1 определяет рекомендуемый размер на основе общего Население. В то время как метод № 6 более конкретен в отношении населения, и он дал результаты показывают, что использование меньшего оборудования было возможно. Если занятость была классифицирована как средний спрос, скорость восстановления была бы одинаковой при использовании обоих методов. Опять же, исходя из информации и опыта, инженер должен определить количество памяти, наиболее подходящей для приложения.

В следующей статье я подробно объясню следующее:

• Расчет общего спроса на Вода в галлонах в час или галлонах в минуту для существующих зданий .
• Шаг № 5: Рассчитайте номинальную мощность в кВт для требуемой электрической водные нагреватели.



Поэтому, пожалуйста продолжайте следить.

Обогрев чанов и резервуаров с помощью впрыска пара

Дом / Узнать о паре /

Обогрев чанов и резервуаров с помощью впрыска пара

Содержимое

• Инженерные единицы
• Что такое пар?
• Перегретый пар
• Качество пара
• Теплопередача
• Методы оценки расхода пара
• Измерение потребления пара
• Тепловой рейтинг
• Энергопотребление резервуаров и чанов
• Отопление с помощью змеевиков и кожухов
• Обогрев чанов и резервуаров с помощью впрыска пара
• Потребление пара трубами и воздухонагревателями
• Потребление пара теплообменниками
• Потребление пара растительными предметами
• Энтропия – основное понимание
• Энтропия – ее практическое применение

Назад, чтобы узнать о Steam

Обогрев чанов и резервуаров с помощью впрыска пара

Прямой впрыск пара включает выброс пузырьков пара в жидкость при более низкой температуре для передачи тепла. В этом учебном пособии объясняется процесс и используемые методы, включая соответствующие расчеты теплопередачи.

Прямой впрыск пара включает выпуск серии пузырьков пара в жидкость при более низкой температуре. Пузырьки пара конденсируются и отдают свое тепло окружающей жидкости.

Тепло передается за счет прямого контакта между паром и жидкостью, следовательно, этот метод используется только тогда, когда допустимо разбавление и увеличение массы жидкости. Поэтому нагреваемой жидкостью обычно является вода. Прямой впрыск пара редко используется для нагрева растворов, в которых происходит химическая реакция, поскольку разбавление раствора снижает скорость реакции и производительность.

Прямой впрыск пара является наиболее широко используемым методом нагрева питательного бака котла в промышленности. Этот метод часто выбирают из-за его простоты. Не требуется поверхность теплопередачи или установка конденсатоотводчика, а также нет необходимости учитывать систему возврата конденсата.

Расчеты расхода пара

При прямом впрыске пара тепло передается иначе, чем косвенный теплообмен. Поскольку тепло не передается через поверхность, а пар свободно смешивается с нагреваемой технологической жидкостью, количество полезного тепла в паре необходимо рассчитывать другим способом. Это можно найти с помощью уравнения 2.11.1:

Уравнение 2.11.1 показывает, что впрыск пара использует всю энтальпию испарения (или скрытую теплоту) и часть энтальпии жидкости, содержащейся в паре. Фактическая доля используемой энтальпии жидкости будет зависеть от температуры воды в конце процесса закачки.

Одно из основных различий между непрямым нагревом и прямым впрыском пара заключается в том, что объем (и масса) технологической жидкости увеличивается по мере добавления пара на количество впрыскиваемого пара.

Еще одно отличие состоит в том, что при расчете расхода пара на паровой змеевик учитывается давление в змеевике, а при впрыске пара учитывается давление перед регулирующим клапаном.

В некоторых случаях (где поверхность жидкости не находится на уровне переливной трубы) это приведет к увеличению напора жидкости над инжектором с течением времени. Однако это увеличение, вероятно, будет небольшим и редко учитывается в расчетах.

Факторы, влияющие на скорость теплопередачи

В уравнении 2.11.1 скорость потребления пара напрямую связана с потребностью в тепле. Если система впрыска пара не спроектирована таким образом, чтобы все условия благоприятствовали максимальной теплоотдаче, пузырьки пара могут просто прорваться через поверхность жидкости и выйти в атмосферу; часть тепла, содержащегося в паре, будет потеряна в атмосферу, а фактическая скорость передачи тепла воде будет меньше ожидаемой.

В случае погружного змеевика максимальная скорость теплопередачи в начале периода прогрева будет зависеть от максимального расхода пара, допустимого через регулирующий клапан и связанный с ним трубопровод, и максимальной тепловой мощности, разрешенной змеевиком площадь поверхности.

При прямом впрыске пара можно ожидать, что максимальная скорость теплопередачи в самом начале периода прогрева зависит от максимальной скорости потока через регулирующий клапан и саму трубу или инжектор. Однако, как подразумевалось выше, это также будет зависеть от других факторов, таких как:

• Размер парового пузырька
  Конденсация парового пузырька зависит от теплопередачи через поверхность пузырька. Чтобы обеспечить полную конденсацию парового пузыря, отношение площади поверхности к объему должно быть как можно больше. Меньшие пузырьки имеют большую площадь поверхности на единицу объема, чем более крупные пузырьки, поэтому желательно получать очень маленькие пузырьки. Перепад давления (между паровой трубой и точкой выпуска пара в воду) при выходе пузырька также влияет на размер парового пузыря. Удельный объем пара будет увеличиваться по мере снижения давления, так что падение давления будет увеличивать размер пузырька пара, когда он уходит в жидкость. Даже если паровой пузырь выходит из очень маленького отверстия, он может значительно увеличиться в размерах, если давление пара высокое. Следовательно, чем меньше давление в барботажной трубе, тем лучше.
• Напор жидкости над точкой впрыска
  Напор жидкости над точкой впрыска создаст противодавление, так что перепад давления будет меньше давления пара. Если напор жидкости большой, а давление пара в барботажной трубке низкое, изменение давления может быть очень небольшим, так что размер образующихся пузырьков сводится к минимуму. Больший напор жидкости над точкой впрыска даст пузырькам пара максимальную возможность конденсироваться до того, как они достигнут поверхности.
• Скорость пузырька
  Скорость пузырька в точке впрыска также будет зависеть от разницы между давлением пара и напором жидкости. Желательно поддерживать этот перепад давления как можно более низким, чтобы скорость пузырьков также была как можно меньше, а пузырькам давали максимальное время для конденсации, прежде чем они достигнут поверхности.
• Температура жидкости
  Скорость конденсации пара прямо пропорциональна разнице температур между паром и нагреваемой жидкостью. Как и во всех процессах теплопередачи, скорость теплообмена прямо пропорциональна разности температур.

Всегда рекомендуется следить за тем, чтобы температура жидкости правильно контролировалась и поддерживалась на минимальном уровне, необходимом для применения, чтобы поддерживать максимальную скорость теплопередачи и не было потерь энергии.

Продувочные трубы

Это просто труба, установленная внутри резервуара, с отверстиями, просверленными в одинаковых положениях (обычно на 4 часа и на 8 часов), если смотреть с конца, на равном расстоянии друг от друга по длине трубы, и с заглушенным концом. Пар выходит из трубы через отверстия в виде мелких пузырьков, которые либо конденсируются по назначению, либо достигают поверхности жидкости (см. рис. 2.11.1).

Трубы для промывки недороги в изготовлении и просты в установке, но могут создавать высокие уровни вибрации и шума. Гораздо более эффективным методом является использование правильно спроектированного парового инжектора.

Пример 2.11.1. Определение расхода пара для нагрева резервуара с водой путем впрыска пара

Эти расчеты (шаги с 1 по 5) основаны на примерах 2.9.1 и 2.10.1 в отношении потерь тепла, но с баком, содержащим воду (cp = 4,19кДж/кг °C), вместо слабого раствора кислоты и нагрева воды за счет впрыска пара, а не парового змеевика.

Шаг 1. Найдите энергию, необходимую для нагревания 12 000 кг воды с 8°C до 60°C за 2 часа, используя Уравнение 2.6.1:

Пар подается на регулирующий клапан при давлении 2,6 бари. Для расчета среднего расхода пара необходимо определить полную энтальпию пара (hg) при данном давлении. Из Таблицы 2.11.1 (выдержка из паровых таблиц) видно, что общая энтальпия пара (hg) при 2,6 бар и составляет 2733,89.кДж/кг.

Таблица 2.11.1 Выдержка из паровых таблиц

Давление, бар изб.	Температура насыщения °C	Удельная энтальпия (энергия) в кДж/кг			Удельный объем сухого насыщенного пара м 3 /кг
		Вода ч ж	Испарение ч фг	Пар ч г
2,4	138.011	580.741	2 150,53	2 731,27	0,536766
2,5	139.023	585.085	2 147,51	2 732,60	0,522409
2,6	140.013	589.333	2 144,55	2 733,89	0,50882
2,7	140,98	593,49	2 141,65	2 735,14	0,495939




Шаг 2.

Найдите средний расход пара для нагрева воды, используя уравнение 2.11.1: .

Шаг 3 – найти средний расход пара для нагрева материала резервуара (сталь).

Из примера 2.9.1 средняя скорость теплопередачи для материала резервуара = (бак) = 14 кВт

Шаг 4 – найти средний расход пара для компенсации теплопотерь бака при прогреве. Из примера 2.9.1:

В то время как разумно предположить, что энтальпия жидкости пара будет способствовать повышению температуры воды и материала резервуара, гораздо труднее согласиться с тем, как энтальпия жидкости пара будет добавляться к теплу, теряемому из резервуара из-за излучения. . Следовательно, уравнение для расчета пара, используемого для потерь тепла (уравнение 2.11.2), учитывает только энтальпию испарения в паре при атмосферном давлении.

Шаг 5. Определите расход пара для нагрева резервуара с водой путем впрыска пара.

Общий средний расход пара можно рассчитать следующим образом:

Важно помнить, что для систем впрыска пара конечная масса жидкости равна массе холодной жидкости плюс масса добавленного пара.

В этом примере процесс начался с 12 000 кг воды. За время необходимого прогрева в течение 2 часов было введено пара в количестве 569 л.кг/ч. Таким образом, масса жидкости увеличилась на 2 ч x 569 кг/ч = 1 138 кг.

Конечная масса жидкости: 12 000 кг + 1 138 кг = 13 138 кг :

Очевидно, что технологический резервуар должен иметь достаточно места над начальным уровнем воды, чтобы учесть это увеличение. В целях безопасности в конструкции резервуара всегда должен быть предусмотрен перелив, если используется нагнетание пара.

В качестве альтернативы, если бы технологический процесс требовался для завершения с массой 12 000 кг, масса воды в начале процесса была бы:

Паровые форсунки

Более эффективной альтернативой барботажной трубке является паровая форсунка, как показано на рис. 2.11.3. Инжектор всасывает холодную жидкость и смешивает ее с паром внутри инжектора, распределяя нагретую жидкость в бак.

Конструкция корпуса инжектора более сложная, чем простая барботажная трубка, и позволяет использовать пар при более высоком давлении. Внутри корпуса инжектора создается турбулентная зона, которая обеспечивает тщательное перемешивание пара и жидкости даже при относительно высоких давлениях. Это приводит к перемешиванию и циркуляции жидкости, так что во всем резервуаре поддерживается постоянная температура, без температурного расслоения или холодных точек.

Эти форсунки более компактны, чем барботажные трубы, поэтому можно избежать контакта с предметами, которые могут быть погружены в резервуар. Они более надежны и, как правило, тише, чем барботажные трубы, хотя проблемы с шумом все же могут возникнуть при неправильной установке.

Шумы, связанные с паровыми форсунками

При использовании паровых форсунок высокого давления возникают три различных уровня шума при следующих условиях:

• Нормальная работа
  Если давление пара на входе в форсунку превышает 2 бар изб. , шум, возникающий при нормальной работе, можно описать как тихий рев.
  Шум возникает из-за конденсации пара внутри выпускной трубы, так как он смешивается с циркулирующей водой, поступающей через отверстия в корпус отливки. В нормальных условиях температура на выходе из инжекторной трубки примерно на 10 °C выше, чем в поступающей воде.
  Этот тип шума усиливается с увеличением давления пара, температуры воды и количества форсунок, но он редко вызывает возражения при давлении пара ниже 8 бар изб. Хотя при давлении выше 8 бар изб. происходит сильная циркуляция содержимого резервуара, вибрация должна быть незначительной.
• Неполная конденсация
  Характеризуется мягким стуком и иногда сопровождается сильной вибрацией. Это происходит, когда температура жидкости слишком высока (обычно выше 90 °C). Когда жидкость слишком горячая, инжектор становится менее эффективным, и часть пара выходит из нагнетательной трубки.
  При более высоком давлении пара конденсация пара может вызвать вибрацию, что не рекомендуется для атмосферных резервуаров. Однако в цилиндрических сосудах под давлением прочной конструкции это может не вызвать никаких проблем.
• Малый расход
  Когда давление пара на входе в форсунку падает ниже 1,5 бари, слышен характерный треск. В этих условиях пар не может отдать свою энтальпию испарения до того, как он покинет инжекторную трубку.
  При малых расходах пар движется с меньшей скоростью, чем при других режимах работы, и на отливке корпуса и в соединительных трубопроводах обнаруживаются схлопывающиеся пузырьки пара, вызывающие кавитацию. Этот шум часто считается неприятным, и его можно обнаружить, если система паровой форсунки имеет слишком большой размер.
  Шум также может быть вызван плохой установкой форсунки. Борта прямоугольного резервуара могут быть изготовлены из довольно гибких панелей. Подключение инжектора к середине гибкой панели может вызвать вибрацию и шум. Часто бывает лучше установить инжектор ближе к углу резервуара, где конструкция более жесткая.

Пример 2.

11.2

На основании данных примера 2.11.1 предложите систему впрыска пара.

Требуемая скорость впрыска пара = 569кг/ч

Давление впрыска пара = 1,0 бар

В идеале из-за низкого давления форсунки должны быть установлены на противоположных концах бака, чтобы обеспечить хорошее перемешивание.

В качестве альтернативы можно использовать пар более высокого давления. Это позволило бы использовать только один инжектор меньшего размера, снизив затраты и по-прежнему обеспечивая хорошее перемешивание.

Альтернативный метод расчета нагрузки впрыскиваемого пара

Предыдущий метод, использованный в этом модуле для расчета среднего расхода пара, требует, чтобы сначала рассчитывалась средняя тепловая нагрузка. Это показано уравнением 2.11.1:

Если средняя скорость теплопередачи неизвестна, можно использовать другой метод для определения средней скорости потока пара. Это требует использования теплового баланса, как описано ниже.

Следует отметить, что оба метода возвращают один и тот же результат, поэтому какой из них использовать, зависит от выбора пользователя.

Расчет среднего расхода пара с помощью теплового баланса

Тепловой баланс рассматривается, когда начальное теплосодержание воды плюс тепло, присоединенное паром, равняется конечному теплосодержанию. Уравнение теплового баланса для воды в резервуаре показано в уравнении 2.11.3: 9.0003

Масса впрыскиваемого пара

Масса впрыскиваемого пара может быть определена непосредственно из уравнения 2.11.4, которое получено из уравнения 2.11.3.

Пример 2.11.3

Рассмотрим те же условия, что и в примере 2.11.1.

Проведение теплового баланса воды в резервуаре с использованием уравнения 2.11.4:

Проведение теплового баланса по материалу бака

Потери тепла со стенок бака и поверхности воды такие же, как и рассчитанные ранее, т.