Kuidas arvutada kütte gaasikatla võimsust: valemid ja arvutuse näide

Enne küttesüsteemi projekteerimist ja kütteseadmete paigaldamist on oluline valida gaasikatel, mis suudab toota ruumi jaoks vajaliku koguse soojust. Seetõttu on oluline valida seade sellise võimsusega, et selle jõudlus oleks võimalikult kõrge ja ressurss suur.

Me räägime sellest, kuidas arvutada gaasikatla võimsust suure täpsusega ja võttes arvesse teatud parameetreid. Meie esitatud artiklis on üksikasjalikult kirjeldatud kõiki soojuskao liike läbi avade ja ehituskonstruktsioonide, toodud valemid nende arvutamiseks. Arvutuste tegemise iseärasustega tutvustab konkreetne näide.

Tüüpilised vead katla valimisel

Gaasikatla võimsuse õige arvutamine võimaldab mitte ainult säästa kulumaterjalide pealt, vaid suurendab ka seadme kasutegurit. Seadmed, mille soojusülekanne ületab tegelikku soojusvajadust, töötavad ebaefektiivselt, samas kui ebapiisava võimsusega seade ei suuda ruumi nõuetekohaselt kütta.

On olemas kaasaegne automatiseeritud seade, mis reguleerib iseseisvalt gaasivarustust, mis vabastab ebamõistlikest kuludest. Kuid kui selline katel töötab oma võimaluste piiril, siis selle kasutusiga lüheneb.

Selle tulemusena väheneb seadme kasutegur, osad kuluvad kiiremini, tekib kondensaat. Seetõttu tekib vajadus optimaalse võimsuse arvutamiseks.

Levinud arvamus on, et katla võimsus sõltub ainult ruumi pindalast ja igale elamule sobib arvutus 100 W 1 m² kohta. Seega, et valida katla võimsus näiteks 100 m² suurusele majale, on vaja seadet, mis toodab 100*10=10000 W ehk 10 kW.

Sellised arvutused on täiesti valed seoses uute viimistlusmaterjalide ja täiustatud soojustusmaterjalide tekkega, mis vähendavad vajadust osta suure võimsusega seadmeid.

Gaasikatla võimsus valitakse elamu individuaalseid omadusi arvesse võttes. Õigesti valitud seade töötab maksimaalselt tõhusalt minimaalse kütusekuluga.

Võimsuse arvutamist gaasikatla kütte jaoks saab teostada kahel viisil – käsitsi või kasutades spetsiaalset programmi Valtec, mis on mõeldud professionaalseteks täpseteks arvutusteks.

Vajalik seadme võimsus sõltub otseselt ruumi soojuskadudest. Teades soojuskadude näitajat, saab arvutada gaasikatla või mõne muu kütteseadme võimsuse.

Mis on ruumi soojuskadu?

Igal ruumil on teatud soojuskadud. Soojust väljub seinte, akende, põrandate, uste ja lae kaudu, seega on gaasikatla ülesanne kompenseerida väljuva soojuse hulk ja tagada ruumis teatud temperatuur. Selleks on vaja kindlat soojusvõimsust.

Kogemuslikult on kindlaks tehtud, et kõige rohkem soojust väljub seinte kaudu (kuni 70%). Katuse ja akende kaudu võib väljuda kuni 30% soojusenergiast, ventilatsioonisüsteemi kaudu – kuni 40%. Väikseimad soojuskadud on ustel (kuni 6%) ja põrandal (kuni 15%).

Maja soojuskadusid mõjutavad järgmised tegurid.

• Maja asukoht. Igal linnal on oma kliimaomadused. Soojuskadude arvutustes tuleb arvestada piirkonnale iseloomulikku kriitilist negatiivset temperatuuri, samuti keskmist temperatuuri ja kütteperioodi pikkust (täpsete arvutuste jaoks programmi abil).
• Seinte paiknemine ilmakaarte suhtes. Teadaolevalt asub põhjaküljel tuulte roos, mistõttu on selle alal asuva seina soojuskaod kõige suuremad. Talvisel ajal puhub läänest, põhjast ja idast tugev külm tuul, mistõttu on nende seinte soojuskaod suuremad.
• Köetava ruumi pindala. Ruumi mõõtmetest, seinte, lagede, akende ja uste pindalast sõltub väljamineva soojuse hulk.
• Ehituskonstruktsioonide soojustehnika. Igal materjalil on oma soojustakistuse tegur ja soojusülekandetegur – võime lasta läbi teatud koguse soojust. Nende teadasaamiseks tuleb kasutada tabeliandmeid ning rakendada kindlaid valemeid. Teavet seinte, lagede, põrandate koostise ja nende paksuse kohta võib leida eluruumi tehnilisest plaanist.
• Aknad ja ukseavad. Ukse ja klaaspakettide suurus, modifikatsioon. Mida suurem on akna- ja ukseavade pindala, seda suuremad on soojuskaod. Arvutuste tegemisel on oluline arvestada paigaldatud uste ja klaaspakettide omadusi.
• Ventilatsiooni arvestamine. Ventilatsioon on majas alati olemas, olenemata kunstliku õhu väljatõmbe olemasolust. Läbi avatud akende toimub ruumi tuulutamine, õhu liikumine tekib välisuste sulgemisel ja avamisel, inimeste liikumisel toast tuppa, mis soodustab sooja õhu väljumist ruumist ja selle ringlemist.

Teades eespool loetletud parameetreid, saab mitte ainult arvutada maja soojuskadusid ja määrata katla võimsust, vaid ka tuvastada kohad, mis vajavad täiendavat soojustamist.

Valemid soojuskao arvutamiseks

Neid valemeid saab kasutada soojuskadude arvutamiseks mitte ainult eramaja, vaid ka korteri puhul. Enne arvutuste alustamist tuleb joonistada ruumi plaan, märkida seinte asukoht ilmakaarte suhtes, tähistada aknad ja ukseavad ning arvutada iga seina, akna- ja ukseavade mõõtmed.

Soojuskadude määramiseks on vaja teada seina ehitust ning kasutatud materjalide paksust. Arvutustes võetakse arvesse müüritis ja soojustusmaterjalid.

Soojuskadude arvutamisel kasutatakse kahte valemit – esimese abil määratakse piirdekonstruktsioonide soojustakistuse suurus, teise abil soojuskaod.

Soojustakistuse määramiseks kasutatakse avaldist:

R = B/K

Siin:

• R – piirdekonstruktsioonide soojustakistuse suurus, mida mõõdetakse ühikutes (m²*K)/W.
• K – materjali, millest piirdekonstruktsioon on valmistatud, soojusjuhtivuse tegur, mida mõõdetakse ühikutes W/(m*K).
• В – materjali paksus, mis kirjutatakse meetrites.

Soojusjuhtivustegur K on tabeli parameeter, paksus B võetakse maja tehnilisest plaanist.

Soojusjuhtivustegur on tabelväärtus, see sõltub materjali tihedusest ja koostisest, võib erineda tabeliandmetest, seetõttu on oluline tutvuda materjali tehnilise dokumentatsiooniga (+)

Samuti kasutatakse soojuskadude arvutamise põhivalemit:

Q = L × S × dT/R

Avaldises:

• Q – soojuskaod, mõõdetakse vattides (W).
• S – piirdekonstruktsioonide pindala (seinad, põrandad, laed).
• dT – soovitud sise- ja välistemperatuuri vahe, mõõdetakse ja kirjutatakse kraadides (°C).
• R – konstruktsiooni soojustakistuse väärtus, m²•°C/W, mis leitakse ülaltoodud valemiga.
• L – tegur, mis sõltub seinte orientatsioonist ilmakaarte suhtes.

Vajaliku teabe olemasolul saab soojuskaod käsitsi arvutada mis tahes hoone jaoks.

Näide soojuskadude arvutamisest

Näitena arvutame soojuskaod maja jaoks, millel on etteantud omadused.

Joonisel on kujutatud maja plaan, mille jaoks me soojuskaod arvutame. Individuaalse plaani koostamisel on oluline õigesti määrata seinte orientatsioon ilmakaarte suhtes, arvutada konstruktsiooni kõrgus, laius ja pikkus, samuti märkida akna- ja ukseavade asukohad ja nende mõõtmed (+).

Plaani alusel on konstruktsiooni laius 10 m, pikkus – 12 m, lagede kõrgus – 2,7 m, seinad on orienteeritud põhja, lõuna, ida ja lääne suunas. Lääneseinas on 3 akent, neist kahel on mõõtmed 1,5×1,7 m, ühel – 0,6×0,3 m.

Katuse arvutamisel arvestatakse soojustuskihi, viimistlus- ja katusematerjaliga. Auru- ja hüdroisolatsioonikiled, mis ei mõjuta soojusisolatsiooni, ei võeta arvesse.

Lõunaseinas on ukseavad mõõtmetega 1,3×2 m, samuti on väike aken 0,5×0,3 m. Idaküljel on kaks akent 2,1×1,5 m ja üks 1,5×1,7 m.

Seinad koosnevad kolmest kihist:

• Seinte kattekihiks on puitkiudplaat (isoplaat) seest ja väljast – kumbki 1,2 cm, soojusjuhtivustegur – 0,05.
• Klaasvill, mis asetseb seinte vahel, selle paksus on 10 cm ja soojusjuhtivustegur – 0,043.

Iga seina soojustakistus arvutatakse eraldi, kuna arvesse võetakse konstruktsiooni asukoht ilmakaarte suhtes, avade arv ja pindala. Seinte arvutuste tulemused liidetakse.

Põrand on mitmekihiline, kogu pinnal on teostatud ühte tehnoloogiat kasutades, sisaldab:

• Punnpõrandalaud, selle paksus 3,2 cm, soojusjuhtivustegur – 0,15.
• Kuivtasanduskiht puitlaastplaadist paksusega 10 cm ja soojusjuhtivustegur 0,15.
• Soojustus – mineraalvill paksusega 5 cm, soojusjuhtivustegur 0,039.

Oletame, et põrandal ei ole soojatehnikat halvendavaid keldriluuke ega sarnaseid avasid. Seega tehakse arvutus kõigi ruumide pindala kohta ühtse valemi järgi.

Laed on valmistatud:

• 4 cm paksustest puitkilpidest koefitsiendiga 0.15.
• 15 cm mineraalvillast, selle koefitsient – 0.039.
• auru- ja hüdroisolatsioonikihist.

Oletame, et laeplaadil pole samuti väljapääsu pööningule elu- või majandusruumi kohal.

Maja asub Brjanski oblastis, Brjanski linnas, kus kriitiline negatiivne temperatuur on -26 kraadi. Katseliselt on kindlaks tehtud, et maapinna temperatuur on +8 kraadi. Soovitud temperatuur ruumis on +22 kraadi.

Seinte soojuskadude arvutamine

Seina üldise soojustakistuse leidmiseks tuleb kõigepealt arvutada iga selle kihi soojustakistus.

Klaasvilla kihi paksus on 10 cm. See väärtus tuleb teisendada meetriteks, see tähendab:

B = 10 × 0.01 = 0.1

Saime väärtuseks B=0.1. Soojustusmaterjali soojusjuhtivustegur on 0.043. Asendame andmed soojustakistuse valemisse ja saame:

R_klaas=0.1/0.043=2.32

Sarnase näite järgi arvutame isoplaadi soojustakistuse:

R_isopl=0.012/0.05=0.24

Seina üldine soojustakistus võrdub iga kihi soojustakistuse summaga, arvestades, et puitkiudplaadi kihte on meil kaks.

R=R_klaas+2×R_isopl=2.32+2×0.24=2.8

Olles kindlaks määranud seina üldise soojustakistuse, saab leida soojakadusid. Iga seina jaoks arvutatakse need eraldi. Arvutame Q põhjaseina jaoks.

Lisakoefitsiendid võimaldavad arvutustes arvesse võtta eri ilmakaartel paiknevate seinte soojakadude iseärasusi

Plaanist lähtudes ei ole põhjaseinal aknaavasid, selle pikkus on 10 m, kõrgus 2.7 m. Siis arvutatakse seina pindala S valemiga:

S_põhjas=10×2.7=27

Arvutame parameetri dT. Teadaolevalt on Brjanski kriitiline ümbritseva õhu temperatuur -26 kraadi ja soovitud temperatuur ruumis +22 kraadi. Siis:

dT=22-(-26)=48

Põhjakülje puhul võetakse arvesse lisakoefitsient L=1.1.

Tabelis on toodud mõnede seinte ehitamisel kasutatavate materjalide soojusjuhtivustegurid. Nagu näeme, laseb mineraalvill läbi minimaalse koguse soojust, raudbetoon – maksimaalse

Olles teinud eelarvutused, saab kasutada soojakadude arvutamise valemit:

Q_põhjasein=27×48×1.1/2.8=509 (W)

Arvutame soojakadusid lääneseina jaoks. Andmetele tuginedes on sellesse ehitatud 3 akent, neist kahel on mõõtmed 1.5×1.7 m ja ühel – 0.6×0.3 m. Arvutame pindala.

S_läänesein1=12×2.7=32.4.

Lääneseina kogupindalast tuleb akende pindala välja arvata, sest nende soojuskadu on erinev. Selleks tuleb pindala arvutada.

S_akn1=1.5×1.7=2.55

S_akn2=0.6×0.4=0.24

Soojuskadude arvutamiseks kasutame seina pindala ilma akende pindalata, see tähendab:

S_{lääne.seina}=32.4-2.55×2-0.24=25.6

Läänepoolsel küljel on lisakoefitsient 1.05. Saadud andmed asendame soojuskadude arvutamise põhivalemisse.

Q_{lääne.seina}=25.6×1.05×48/2.8=461.

Sarnased arvutused teeme idapoolse külje jaoks. Siin asub 3 akent, üks on mõõtmetega 1.5×1.7 m, kaks teist – 2.1×1.5 m. Arvutame nende pindala.

S_akn3=1.5×1.7=2.55

S_akn4=2.1×1.5=3.15

Idaseina pindala on:

S_ida.seina1=12×2.7=32.4

Seina kogupindalast lahutame akende pindala väärtused:

S_ida.seina=32.4-2.55-2×3.15=23.55

Idaseina lisakoefitsient -1.05. Andmete põhjal arvutame idaseina soojuskaod.

Q_ida.seina=1.05×23.55×48/2.8=424

Lõunaseinal asub uks mõõtmetega 1.3×2 m ja aken mõõtmetega 0.5×0.3 m. Arvutame nende pindala.

S_akn5=0.5×0.3=0.15

S_uks=1.3×2=2.6

Lõunaseina pindala on:

S_{lõuna.seina1}=10×2.7=27

Määrame seina pindala ilma akende ja uste arvestamiseta.

S_lõuna.seina=27-2.6-0.15=24.25

Arvutame lõunaseina soojuskaod, võttes arvesse koefitsienti L=1.

Q_lõuna.seina=1×24.25×48/2.80=416

Olles määranud iga seina soojuskaod, saab leida nende kogu soojuskaod valemi abil:

Q_seinad=Q_lõuna.seina+Q_ida.seina+Q_{lääne.seina}+Q_põhja.seina

Väärtused asendades saame:

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

Lõpptulemusena olid seinte soojuskaod 1810 W tunnis.

Akende soojuskadude arvutamine

Majal on kokku 7 akent, kolm neist on mõõtmetega 1.5×1.7 m, kaks – 2.1×1.5 m, üks – 0.6×0.3 m ja veel üks – 0.5×0.3 m.

Akna mõõtmetega 1.5×1.7 m on PVC-profiiliga kahekambriline I-klaasiga. Tehnilisest dokumentatsioonist saab teada, et selle R=0.53. Akna mõõtmetega 2.1×1.5 m on kahekambrilised argooni ja I-klaasiga, soojatakistus R=0.75, aknad 0.6×0.3 m ja 0.5×0.3 m – R=0.53.

Akende pindala arvutati eespool.

S_akn1=1.5×1.7=2.55

S_akn2=0.6×0.4=0.24

S_akn3=2.1×1.5=3.15

S_akn4=0.5×0.3=0.15

Samuti on oluline arvestada akende orientatsiooni ilmakaarte suhtes.

Tavaliselt ei pea akende soojatakistust arvutama, see parameeter on märgitud toote tehnilises dokumentatsioonis

Arvutame lääneakende soojuskaod, võttes arvesse koefitsienti L=1.05. Sellel küljel asuvad 2 akent mõõtmetega 1.5×1.7 m ja üks mõõtmetega 0.6×0.3 m.

Q_akn1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_akn2=0.24×1.05×48/0.53=23

Kokku on lääneakende kogukaod

Q_{lääne.aknad}=243×2+23=509

Lõunaküljel asub aken mõõtudega 0,5×0,3, selle R=0,53. Arvutame selle soojuskaod koefitsiendiga 1.

Q_lõunaakende=0,15*48×1/0,53=14

Idaküljel asuvad kaks akent mõõtudega 2,1×1,5 ja üks aken 1,5×1,7. Arvutame soojuskaod, arvestades koefitsienti L=1,05.

Q_akn1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_aken3=3,15×1,05×48/075=212

Summeerime idaakende soojuskaod.

Q_idaakende=243+212×2=667

Akende kogusoojuskaod on:

Q_akende=Q_idaakende+Q_lõunaakende+Q_{lääneakende}=667+14+509=1190

Kokku läbi akende väljub 1190 W soojusenergiat.

Uste soojuskadude määramine

Majal on ette nähtud üks uks, see on ehitatud lõunaseina, mõõtmetega 1,3×2 m. Andmelehe põhjal on ukse materjali soojusjuhtivus 0,14, selle paksus – 0,05 m. Tänu nendele näitajatele saab arvutada ukse soojustakistuse.

R_ukse=0,05/0,14=0,36

Arvutamiseks on vaja välja arvutada selle pindala.

S_ukse=1,3×2=2,6

Pärast soojustakistuse ja pindala arvutamist saab leida soojuskaod. Uks asub lõunapoolsel küljel, seetõttu kasutame lisakoefitsienti 1.

Q_ukse=2,6×48×1/0,36=347

Kokku väljub läbi ukse 347 W soojust.

Põranda soojustakistuse arvutamine

Tehnilise dokumentatsiooni kohaselt on põrand mitmekihiline, kogu pindalalt ühesugune, mõõtmetega 10×12 m. Arvutame selle pindala.

S_põranda=10×12=210

Põranda koostisesse kuuluvad lauad, puitlaastplaat ja isolatsioonimaterjal.

Tabelist saab teada mõnede põrandakatteks kasutatud materjalide soojusjuhtivuse koefitsiendid. Seda parameetrit võib samuti märkida materjalide tehnilises dokumentatsioonis ja see võib erineda tabeli omast.

Soojustakistus tuleb arvutada iga põrandakihi jaoks eraldi.

R_laudade=0,032/0,15=0,21

R_{puitlaastplaadi}=0,01/0,15=0,07

R_isolatsiooni=0,05/0,039=1,28

Põranda kogu soojustakistus on:

R_põranda=R_laudade+R_{puitlaastplaadi}+R_isolatsiooni=0,21+0,07+1,28=1,56

Arvestades, et talvel on maapinna temperatuur +8 kraadi, on temperatuuride vahe:

dT=22-8=14

Eelarvutuste abil saab leida maja soojuskaod läbi põranda.

Põranda soojuskadude arvutamisel võetakse arvesse materjale, mis mõjutavad soojusisolatsiooni (+)

Põranda soojuskadude arvutamisel võtame arvesse koefitsienti L=1.

Q_põranda=210×14×1/1,56=1885

Põranda kogusoojuskaod on 1885 W.

Lae soojuskadude arvutamine

Lae soojuskadude arvutamisel võetakse arvesse mineraalvilla kiht ja puidust kilbid. Auru- ja hüdroisolatsioon ei osale soojusisolatsiooni protsessis, seega me ei võta seda arvesse. Arvutuste jaoks peame leidma puidust kilpide ja mineraalvilla kihi soojustakistuse. Kasutame nende soojusjuhtivuse koefitsiente ja paksust.

R_puit.kilp=0.04/0.15=0.27

R_min.vill=0.05/0.039=1.28

Üldine soojustakistus võrdub R_puit.kilp ja R_min.vill summaga.

R_katuse=0.27+1.28=1.55

Lae pindala on sama mis põrandal.

S _lae = 120

Järgmisena arvutatakse lae soojuskadud, võttes arvesse koefitsienti L=1.

Q_lae=120×1×48/1.55=3717

Kokku läheb läbi lae 3717 W.

Tabelis on toodud populaarsed lae soojustusmaterjalid ja nende soojusjuhtivuse koefitsiendid. Polüuretaanvaht on kõige tõhusam soojustusmaterjal, õlel on kõrgeim soojuskadude koefitsient.

Maja kogusoojuskadude määramiseks tuleb liita seinte, akende, ukse, lae ja põranda soojuskadud.

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

Nimetatud parameetritega maja kütmiseks on vaja gaasikatelt, mis toetab võimsust 8949 W ehk umbes 10 kW.

Soojuskadude määramine infiltratsiooni arvesse võttes

Infiltratsioon – on loomulik soojusvahetuse protsess väliskeskkonnaga, mis toimub inimeste liikumisel majas, välisuste ja akende avamisel.

Soojuskadude arvutamiseks ventilatsioonile võib kasutada valemit:

Q_inf=0.33×K×V×dT

Avaldises:

• K – arvutuslik õhuvahetuskordsus, elutubade puhul kasutatakse koefitsienti 0.3, köetavates ruumides – 0.8, köögi ja vannitoa jaoks – 1.
• V – ruumi maht, arvutatakse kõrguse, pikkuse ja laiuse alusel.
• dT – temperatuuride erinevus väliskeskkonna ja maja eluruumide vahel.

Sarnast valemit saab kasutada juhul, kui ruumis on paigaldatud ventilatsioon.

Kunstliku ventilatsiooni olemasolul majas tuleb kasutada sama valemit nagu infiltratsiooni puhul, ainult et K asemel asendatakse õhuärastuse parameetrid ja dT arvutused tehakse sissetuleva õhu temperatuuri arvesse võttes.

Ruumi kõrgus – 2.7 m, laius – 10 m, pikkus – 12 m. Neid andmeid teades saab leida selle mahu.

V=2.7 × 10 × 12=324

Temperatuuride erinevus on võrdne

dT=48

Koefitsiendiks K võtame väärtuse 0.3. Siis

Q_inf=0.33×0.3×324×48=1540

Üldisele arvutuslikule näitajale Q tuleb lisada Q_inf. Lõpuks

Q_kokku=1540+8949=10489.

Kokkuvõttes, arvestades infiltratsiooni, on maja soojuskadud 10489 W ehk 10.49 kW.

Katla võimsuse arvutamine

Küttekatla võimsuse arvutamisel tuleb kasutada varutegurit 1,2. Ehk võimsus on võrdne:

W = Q × k

Siin:

• Q – hoone soojuskaod.
• k – varutegur.

Meie näites asendame Q=9237 W ja arvutame vajalikku katla võimsust.

W=10489×1,2=12587 W.

Varutegurit arvestades on katla vajalik võimsus 120 m² suuruse maja kütmiseks ligikaudu 13 kW.

Järeldused ja kasulik video teemal

Videojuhend: kuidas arvutada maja soojuskadusid ja katla võimsust Valteci programmi abil.

Asjatundlik soojuskadude ja gaasikatla võimsuse arvutamine valemite või programmimeetodite abil võimaldab määrata suure täpsusega vajalikud seadmete parameetrid, mis võimaldab välistada põhjendamatud kulutused kütusele.

Palun kirjutage kommentaarid allpool asuvasse blokivormi. Rääkige, kuidas arvutasite soojuskadusid enne küttevarustuse ostmist oma suvila või maamaja jaoks. Esitage küsimusi, jagage teavet ja fotosid teemakohaselt.