Dobór kotła - obliczenie mocy kotła (część pierwsza)
W związku z powtarzającymi się pytaniami: „jak duży kocioł powinienem wybrać”, postaramy się przybliżyć Państwu ten temat.
Praktyka pokazuje, że sposobów dobierania kotłów, jest tyle, ilu jest instalatorów. Tymczasem temat nie jest tak prosty i oczywisty, jakby się to wydawało na pierwszy rzut oka.Dobór odpowiedniej wielkości kotła, jest bardzo ważnym warunkiem prawidłowego funkcjonowania zarówno samego kotła, jak i całej instalacji grzewczej i przekłada się wprost proporcjonalnie na ekonomikę eksploatacji tej instalacji.
Niedowartościowanie zapotrzebowania mocy grzewczej i dobór kotła o zbyt małej mocy, spowoduje konieczność pracy kotła na maksymalnych parametrach, co wiąże się z obniżeniem jego sprawności, zwiększeniem zużycia paliwa, zmniejszeniem trwałości i szybszym zużyciem samego kotła. Dodatkowo w okresach zwiększonego zapotrzebowania na ciepło (spadki temperatur np. do -20C) instalacja może nie być w stanie zapewnić wymaganych parametrów i nasze pomieszczenia będą niedogrzane.
Przewymiarowanie kotła, może powodować trudności z utrzymaniem żądanej temperatury, przegrzewanie czynnika w instalacji (np. gotowanie wody), przegrzewanie pomieszczeń, obniżenie sprawności kotła i zwiększone zużycie paliw.
Moc kotła w pierwszej kolejności zależy od przeznaczenia i sposobu użytkowania budynku, jego kubatury i systemu izolacji cieplnej. Ogromny wpływ na wielkość strat ciepła ma zastosowany system wentylacji i stan stolarki okiennej (np. jej szczelności).
Dobór kotła powinien być wykonany na podstawie bilansu cieplnego budynku, np. wg. PN-83/B-03406 z uwzględnieniem norm PN-82/B-02020& i PN-68/B-03407 i powinien być wykonany przez projektanta lub doświadczonego instalatora.
… niemniej jednak, pomimo powyższych wywodów, celem znalezienia jakiegoś punktu odniesienia, możemy się pokusić na oszacowanie potrzebnej nam mocy kotła:
Zapotrzebowanie mocy na ogrzewanie:
W tabeli (tab.1) przedstawiono orientacyjne zapotrzebowania ciepła dla budynków wykonanych w różnych technologiach.w kolumnie drugiej tabeli przedstawiono orientacyjne zapotrzebowanie ciepła w odniesieniu do powierzchni budynku, przy założeniu standardowych wysokości pomieszczeń na poziomie 2,5 – 2,7 [m]. w przypadku pomieszczeń o innych wysokościach należy skorzystać z kolumny trzeciej i obliczenia oprzeć na kubaturze budynku.
Orientacyjne wskaźniki zapotrzebowania ciepła
| rodzaj budynku | apotrzebowanie w odniesieniu do powierzchni budynku* W/m2 |
zapotrzebowanie w odniesieniu do kubatury budynku W/m3 |
Stare budownictwo, budynek bez docieplenia |
90 - 100 | 33 - 37 |
Stare budownictwo, budynek docieplony (ok. 5 cm izolacji) |
65 - 75 | 25 - 28 |
Nowe budownictwo, standardowa izolacja cieplna (ok. 10 - 15 cm izolacji) |
45 - 65 | 17 - 25 |
Nowe budownictwo, podwyższona izolacja cieplna (bardzo dobrze izolowane) |
30 - 40 | 11 - 15 |
* - dla pomieszczeń o wysokości 2,5 – 2,7 [m]
Dobór mocy kotła obliczmy według wzorów:
1.Dla budynków z pomieszczeniami o wysokościach 2,5 – 2,7 [m] korzystamy z wzoru:
Moc kotła = powierzchnia budynku * zapotrzebowanie ciepła (kolumna 2)
2.Dla budynków z pomieszczeniami o innych wysokościach, korzystamy z wzoru:
Moc kotła = powierzchnia budynku * wysokość * zapotrzebowanie ciepła (kolumna 3)
Zapotrzebowanie mocy na przygotowanie ciepłej wody użytkowej:
Przyjmując zapotrzebowanie ciepłej wody użytkowej 50 litrów /osobę /dobę i założonej temperaturze wody zimnej 10°C i ciepłej 45°C możemy obliczyć zapotrzebowanie ciepła na potrzeby CWU:
, co dla w/w założeń daje nam 7,1 MJ/ dobę. (Ciepło właściwe wody przyjęto: 4070 J/kg/K)
Zakładając teoretyczny czas przygotowania w/w ilości ciepłej wody w przeciągu 3 godzin i sprawność wymiennika ciepła na poziomie 80% otrzymujemy potrzebną moc cieplną na osobę:
Według powyższej metodyki, do obliczonej wcześniej mocy kotła powinniśmy dodać 0,8 kW na każdą osobę w gospodarstwie domowym.
UWAGA: Przyjmuje się, że w przypadku zapotrzebowania na ogrzewanie > 20÷25kW, nie dodaje się do kotła mocy potrzebnej do przygotowania ciepłej wody użytkowej, czyli dobierając kocioł grzewczy przyjmuje się tylko zapotrzebowanie na C.O..
Przykład:
Przyjmijmy że potrzebujemy ogrzać budynek o powierzchni 200m2. Budynek jest nowy, o poprawnie wykonanej izolacji cieplnej (styropian 10cm) i nowej „szczelnej” stolarce okiennej. Pomieszczenia w budynku mają wysokość 2,5m. Dodatkowo kocioł posłuży do przygotowania ciepłej wody użytkowej dla czteroosobowej rodziny.
Założenia:
| Powierzchnia: |  |
| Wskaźnik zapotrzebowania ciepła: |  |
| Zapotrzebowanie wody na osobę: |  |
| Ilość osób: |  |
| Ciepło właściwe wody: |  |
| Temperatura wody zimnej: |  |
| Temperatura wody ciepłej: |  |
| Sprawność wymiany ciepła (C.W.U): |  |
| Zakładany czas przygotowania ciepłej wody (3h): |  |
Zapotrzebowanie mocy na ogrzewanie:
Zapotrzebowanie mocy na ciepłą wodę użytkową:
Moc kotła:
Przyjmujemy szacunkowo kocioł o mocy 16 kW
UWAGA:
Proszę pamiętać, iż wynik obliczeń ma charakter orientacyjny i należy porównać go z projektem. w przypadku braku danych projektowych należy się skontaktować z Projektantem celem doboru kotła z uwzględnieniem wszystkich warunków występujących w Państwa obiekcie.
Powyższe rozważania obejmują jedynie szacunkowy dobór mocy kotła i nie uwzględniają innych parametrów. w zależności od rodzaju instalacji grzewczej i zastosowanych rozwiązań technicznych, a zwłaszcza w przypadkach zastosowania w budynku systemów grzewczych niskotemperaturowych (np. ogrzewanie podłogowe), podczas doboru konkretnego kotła na leży uwzględnić również inne parametry, między innymi wydatek masowy urządzenia (wydajność kotła).
… no, ale o tym, w następnym artykule.
przygotował: jat
www.technitech.pl
