Мощность котельной – параметр надежной работы. Расчет тепловой схемы котельной, выбор типоразмера и количества котлов

Котельные могут отличаться по поставленным перед ними задачам. Есть теплоисточники, которые направлены только на обеспечение теплом объектов, есть водогрейные, а есть смешанные, вырабатывающие одновременно тепло и горячую воду. Поскольку объекты, обслуживаемые котельной, могут быть разных размеров и потребления, то при строительстве следует особо тщательно подойти к расчету мощности.

Мощность котельной – сумма нагрузок

Чтобы верно определить какой мощности котел следует покупать, нужно учесть ряд параметров. Среди них характеристика подключаемого объекта, его нужды и потребность в резерве. Детально мощность котельной складывается из следующих величин:

• Обогрев помещений. Традиционно берется исходя из площади. Однако следует учитывать также тепловые потери и закладывать в расчет мощность на их компенсацию;
• Технологический запас. В этот пункт входит обогрев самой котельной. Для стабильной работы оборудования необходим определенный тепловой режим. Он указывается в паспорте к оборудованию;
• Горячее водоснабжение;
• Запас. Есть ли в планах увеличение отапливаемой площади;
• Прочие потребности. Планируется ли подключение к котельной хозяйственных построек, бассейнов и прочих помещений.

Зачастую при строительстве рекомендуют закладывать мощность котельной исходя из пропорции 10 кВт мощности на 100 метров квадратных. Однако на деле рассчитать пропорцию куда сложнее. Нужно учесть такие факторы, как «простои» оборудования в сезон непиковых нагрузок, возможные колебания потребления горячей воды, а также проверить насколько целесообразно компенсировать теплопотери здания мощностью котельной. Зачастую экономически выгоднее устранить их другими средствами. Исходя из вышесказанного, становится очевидно, что расчет мощности рациональнее доверять специалистам. Это поможет сохранить не только время, но и деньги.

Цель расчета тепловой схемы котельной - определить потребную тепловую мощность (теплопроизводительность) котельной и подобрать тип, число и производительность котлов. Тепловой расчет позволяет также определить параметры и расходы пара и воды, подобрать типоразмеры и количество устанавливаемого в котельной оборудования и насосов, подобрать арматуру, средства автоматики и безопасности. Тепловой расчет котельной должен выполняться в соответствии со СНиП Н-35-76 «Котельные установки. Нормы проектирования» (с изменениями от 1998 и 2007 гг.). Тепловые нагрузки для расчета и выбора оборудования котельных должны определяться для трех характерных режимов: максимально-зимнего - при средней температуре наружного воздуха в наиболее холодную пятидневку; наиболее холодного месяца - при средней температуре наружного воздуха в наиболее холодный месяц; летнего - при расчетной температуре наружного воздуха теплого периода. Указанные средние и расчетные температуры наружного воздуха принимаются в соответствии со строительными нормами и правилами по строительной климатологии и геофизике и по проектированию отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Ниже приводятся краткие указания по расчету для максимально-зимнего режима.

В тепловой схеме производственно-отопительной паровой котельной давление пара в котлах поддерживается равным давлению р, необходимому производственному потребителю (см. рис. 23.4). Этот пар - сухой насыщенный. Его энтальпию, температуру и энтальпию конденсата можно найти по таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара . Пар давлением р ОТ, используемый для нагрева сетевой воды, воды системы горячего водоснабжения и воздуха в калориферах, получается дросселированием пара давлением р в редукционном клапане РК2. Поэтому его энтальпия не отличается от энтальпии пара до редукционного клапана. Энтальпию и температуру конденсата пара давлением р от следует определить по таблицам по этому давлению. Наконец, пар давлением 0,12 МПа, поступающий в деаэратор, частью образуется в расширителе непрерывной продувки, а частью получается дросселированием в редукционном клапане РК1. Поэтому в первом приближении следует принять его энтальпию равной среднеарифметическому значению энтальпий сухого насыщенного пара при давлениях р и 0,12 МПа. Энтальпия и температура конденсата пара давлением 0,12 МПа должны быть определены по таблицам по этому давлению.

Тепловая мощность котельной равна сумме тепловых мощностей технологических потребителей, отопления, горячего водоснабжения и вентиляции, а также расхода теплоты на собственные нужды котельной.

Тепловая мощность технологических потребителей определяется по паспортным данным изготовителя или рассчитывается по фактическим данным о технологическом процессе. В ориентировочных расчетах можно использовать усредненные данные о нормах расхода теплоты.

В гл. 19 изложен порядок расчета тепловой мощности для различных потребителей. Максимальная (расчетная) тепловая мощность отопления производственных, жилых и административных помещений определяется в соответствии с объемами зданий, расчетными значениями температуры наружного воздуха и воздуха в каждом из зданий. Так же рассчитывается максимальная тепловая мощность вентиляции производственных зданий. Принудительная вентиляция в жилой застройке не предусматривается. После определения тепловой мощности каждого из потребителей рассчитывается расход пара на них.

Расчет расходов пара на внешние тепловые потребители выполняется по зависимостям (23.4)-(23.7), в которых обозначения тепловых мощностей потребителей соответствуют обозначениям, принятым в гл. 19. Тепловые мощности потребителей должны быть выражены в кВт.

Расход пара на технологические нужды, кг/с:

где / п, / к - энтальпия пара и конденсата при давлении р , кДж/кг; Г| с - коэффициент сохранения теплоты в сетях.

Потери теплоты в сетях определяются в зависимости от способа прокладки, типа изоляции и длины трубопроводов (подробнее см. гл. 25). В предварительных расчетах можно принять Г| с = 0,85- 0,95.

Расход пара на отопление, кг/с:

где / п, / к - энтальпия пара и конденсата, / п определяется по /? от; / к = = с в t 0K , кДж/кг; / ок - температура конденсата после ОК, °С.

Потери теплоты от теплообменников в окружающую среду можно принять равными 2% от передаваемой теплоты, Г| то = 0,98.

Расход пара на вентиляцию, кг/с:

р ОТ, кДж/кг.

Расход пара на горячее водоснабжение, кг/с:

где / п, / к - энтальпия пара и конденсата соответственно, определяются по р от, кДж/кг.

Для определения номинальной паропроизводительности котельной необходимо рассчитать расход пара, отпускаемого внешним потребителям:

При подробных расчетах тепловой схемы определяются расход добавочной воды и доля продувки, расход пара на деаэратор, расход пара на разогрев мазута, на отопление котельной и другие нужды. При ориентировочных расчетах можно ограничиться оценкой расхода пара на собственные нужды котельной ~ 6% от расхода на внешних потребителей.

Тогда максимальная производительность котельной с учетом приближенного расхода пара на собственные нужды определяется как

где к сн = 1,06 - коэффициент затрат пара на собственные нужды котельной.

По величине, давлению р и топливу выбирается тип и количество котлов в котельной с номинальной паропроизводительностью 1Г ом из стандартного ряда. К установке в котельной рекомендуются, например, котлы типа КЕ и ДЕ Бийского котельного завода. Котлы КЕ предназначены для работы на различных видах твердого топлива, котлы ДЕ - для газа и мазута.

В котельной должно устанавливаться более одного котла. Суммарная производительность котлов должна быть больше или равна D™*. Рекомендуется устанавливать в котельной котлы одного типоразмера. Резервный котел предусматривается при расчетном числе котлов один или два. При расчетном числе котлов три и более резервный котел обычно не устанавливается.

При расчете тепловой схемы водогрейной котельной тепловая мощность внешних потребителей определяется, также как при расчете тепловой схемы паровой котельной. Затем определяется суммарная тепловая мощность котельной:

где Q K0T - тепловая мощность водогрейной котельной, МВт; к сн = = 1,06 - коэффициент расхода теплоты на собственные нужды котельной; Q BHi - тепловая мощность /-го потребителя теплоты, МВт.

По величине Q K0T подбирается типоразмер и число водогрейных котлов. Так же как в паровой котельной, число котлов должно быть не менее двух. Характеристики водогрейных котлов приведены в .

Статья подготовлена при информационной поддержке инженеров компании Теплодар https://www.teplodar.ru/catalog/kotli/ – отопительные котлы по ценам от производителя.

Главнейшая характеристика, учитываемая при покупке котлов отопления, как газовых, так и электрических или твердотопливных - это их мощность. Поэтому многих потребителей, собирающихся приобрести теплогенератор для системы обогрева помещения, волнует вопрос, как рассчитать мощность котла, исходя из площади помещений и прочих данных. Об этом речь в следующих строках.

Параметры расчёта. Что необходимо учитывать

Но для начала разберёмся, что из себя вообще представляет эта столь важная величина, а главное, почему она так важна.

В сущности, описываемая характеристика теплового генератора, работающего на любом виде топлива, показывает его производительность - то есть, какой площади помещение он сможет обогреть вместе с отопительным контуром.

Например, отопительный аппарат с величиной мощности в 3 – 5 кВт способен, как правило, «охватить» теплом однокомнатную или даже двухкомнатную квартиру, а также дом площадью до 50 кв. м. Установка со значением 7 – 10 кВт «потянет» на трёхкомнатное жильё площадью до 100 кв. м.

Иными словами, обычно принимают мощность, равную примерно десятой доле всей отапливаемой площади (в кВт). Но это только в самом общем случае. Для получения конкретного значения нужен расчёт. В вычислениях должны учитываться различные факторы. Перечислим их:

• Общая отапливаемая площадь.
• Регион, где действует рассчитываемое отопление.
• Стены дома, их теплоизоляция.
• Теплопотери крыши.
• Вид топлива котла.

А теперь непосредственно поговорим о расчёте мощности применительно к разным видам котлов: газовым, электрическим и твердотопливным.

Газовые котлы

Исходя из вышесказанного, мощность котельного оборудования для отопления рассчитывается по одной достаточно простой формуле:

N котла = S х N уд. / 10.

Здесь значения величин расшифровываются так:

• N котла - мощность данного конкретного агрегата;
• S - полная сумма площадей всех отапливаемых системой помещений;
• N уд. – удельная величина теплового генератора, требуемая для прогрева 10 кв. м. площади помещения.

Один из главных определяющих факторов для расчёта - это климатическая зона, регион, где используется это оборудование. То есть расчёт мощности твердотопливного котла ведётся со ссылкой на конкретные климатические условия.

Что характерно, если когда-то, во время существования ещё советских норм назначения мощности отопительной установки, считали 1 кВт. всегда равным 10 кв. метрам, то сегодня крайне необходимо производить точный расчёт для реальных условий.

При этом нужно принимать следующие значения N уд.

Для примера сделаем расчёт мощности твердотопливного котла отопления относительно Сибирского региона, где зимние морозы порой достигают -35 градусов по Цельсию. Возьмём N уд. = 1,8 кВт. Тогда для отопления дома общей площадью 100 кв. м. понадобится установка с характеристикой следующей расчётной величины:

N котла = 100 кв. м. х 1,8 / 10 = 18 кВт.

Как видим, примерное отношение количества киловатт к площади как один к десяти здесь не имеет силу.

Важно знать! Если известно, сколько киловатт у конкретной установки на твёрдом топливе, можно посчитать тот объём теплоносителя, иными словами, объём воды, который необходим для наполнения системы. Для этого просто достаточно полученную N теплогенератора умножить на 15.

В нашем случае объём воды в системе отопления равен 18 х 15 = 270 литров.

Однако учёта климатической составляющей для расчёта силовой характеристики теплогенератора в ряде случаев недостаточно. Необходимо помнить, что могут иметь место тепловые потери из-за определённой конструкции помещений. Прежде всего, нужно учитывать, каковы стены жилого помещения. Насколько утеплён дом - этот фактор имеет большое значение. Также важно учитывать строение крыши.

В целом можно воспользоваться специальным коэффициентом, на который нужно умножить полученную по нашей формуле мощность.

Этот коэффициент имеет такие приближённые значения:

• К = 1, если дому более 15 лет, а стены выполнены из кирпича, пеноблоков или дерева, причём стены утеплены;
• К = 1.5, если стены не утеплены;
• К = 1.8, если, кроме неутеплённых стен, у дома плохая крыша, которая пропускает тепло;
• К = 0.6 у современного дома с утеплением.

Предположим, в нашем случае дому 20 лет, он выстроен из кирпича и хорошо утеплён. Тогда мощность, рассчитанная в нашем примере, остаётся прежней:

N котла = 18х1 = 18 кВт.

Если же котёл устанавливается в квартире, то здесь необходимо учесть подобный коэффициент. Но для обычной квартиры, если она не на первом или последнем этаже, К будет равен 0,7. Если же квартира на первом или последнем этаже, то следует принять К = 1,1.

Как рассчитать мощность для электрокотлов

Электрические котлы используются для отопления нечасто. Основная причина в том, что электроэнергия сегодня слишком дорога, а максимальная мощность таких установок невысока. К тому же, возможны сбои и долговременные отключения электричества в сети.

Расчёт здесь можно произвести по той же формуле:

N котла = S х N уд. / 10,

после чего следует умножить полученный показатель на необходимые коэффициенты, о них мы уже писали.

Однако есть и другой, более точный в этом случае, метод. Укажем его.

Этот способ основывается на том, что первоначально берётся величина 40 Вт. Данная величина означает, что столько мощности без учёта дополнительных факторов необходимо для прогрева 1 м3. Далее расчёт ведётся так. Поскольку окна и двери являются источниками теплопотерь, то нужно прибавлять на каждое окно 100 Вт, а на дверь - 200 Вт.

На последнем этапе учитывают те же самые коэффициенты, о которых уже упоминалось выше.

Для примера рассчитаем таким способом мощность электрического котла, устанавливаемого в доме 80 м2 с высотой потолков 3 м, с пятью окнами и одной дверью.

N котла = 40х80х3+500+200=10300 Вт, или приближенно 10 кВт.

Если расчёт ведётся для квартиры на третьем этаже, необходимо полученную величину умножить, как уже говорилось, на понижающий коэффициент. Тогда N котла = 10х0.7=7 кВт.

Теперь поговорим о твердотопливных котлах.

Для твердотопливных

Этот вид оборудования, как ясно из названия, отличается использованием для отопления твёрдого топлива. Преимущества таких агрегатов очевидны большей частью в отдалённых посёлках и дачных обществах, где нет газопроводов. В качестве твёрдого топлива используются обычно дрова или пеллеты - прессованная стружка.

Методика расчёта мощности твердотопливных котлов идентична приведённой выше методике, характерной для газовых котлов отопления . Иными словами, расчёт ведётся по формуле:

N котла = S х N уд. / 10.

После расчёта силового показателя по этой формуле, его также умножают на приведённые выше коэффициенты.

Однако в этом случае необходимо учесть тот факт, что у твердотопливного котла низкий КПД. Поэтому после расчёта описанным методом следует прибавить запас мощности примерно 20%. Впрочем, если в системе отопления планируется использовать тепловой аккумулятор в виде ёмкости для накопления теплоносителя, то можно оставить расчётную величину.

Блочно-модульные котельные - это мобильные котельные установки, предназначенные для обеспечения теплом и горячей водой объектов как жилых, так и производственных назначений. Все оборудование размещено в одном или нескольких блоках, которые потом стыкуются между собой, устойчиво к пожарам и перепадам температуры. Перед тем как остановиться на данном типе энергоснабжения, необходимо правильно провести расчёт мощности котельной.

Блочно-модульные котельные разделяются по виду используемого топлива и могут быть твердотопливными, газовыми, жидко-топливными и комбинированными.

Для комфортного проживания дома, в офисе или на производстве в холодное время года нужно озаботиться хорошей и надёжной системой отопления для здания или помещения. Для правильного расчёта тепловой мощности котельной нужно обратить внимание на несколько факторов и параметров здания.

Здания проектируются таким образом, чтобы минимизировать теплопотери. Но с учётом своевременного износа или технологических нарушений в процессе строительства здание может иметь уязвимые места, через которые тепло будет уходить. Для учёта этого параметра в общем расчёте мощности блочно-модульной котельной нужно либо избавиться от теплопотерь, либо включить их в расчёт.

Для устранения теплопотерь нужно провести специальное исследование, например, с помощью тепловизора. Он покажет все места, через которые утекает тепло, и нуждающиеся в утеплении или заделке. Если же решено было не устранять теплопотери, то при расчёте мощности блочно-модульной котельной нужно накинуть на получившуюся мощность процентов 10 для покрытия теплопотерь. Также при расчете необходимо учитывать степень утепленности здания и количество и размер окон и больших ворот. Если имеются большие ворота для заезда фур, например, добавляется около 30 % мощности для покрытия теплопотерь.

Расчёт по площади

Самым простым способом узнать необходимое потребление тепла считается расчёт мощности котельной по площади здания. С годами специалисты уже рассчитали стандартные константы для некоторых параметров теплообмена внутри помещения. Так, в среднем для отопления 10 квадратов площади нужно потратить 1 кВт тепловой энергии. Эти цифры будут актуальны для зданий построенных с соблюдением технологий по теплопотерям и высотой потолка не более 2,7 м. Теперь исходя из общей площади здания можно получить необходимую мощность котельной.

Расчёт по объёму

Более точным, нежели предыдущий метод вычисления мощности, считается расчёт мощности котельной по объёму здания. Здесь можно учесть сразу и высоту потолков. Согласно СНиПам, на отопление 1 кубометра в кирпичном здании приходится затратить в среднем 34 Вт. В нашей фирме мы пользуемся различными формулами для расчета необходимой тепловой мощности, учитывающие степень утепленности здания и его месторасположение, а также необходимую температуру внутри здания.

Что ещё необходимо учесть при расчёте?

Для полного расчёта мощности блочно модельной котельной необходимо будет учесть ещё несколько важных факторов. Один из них - это горячее водоснабжение. Для его расчёта необходимо учесть сколько воды будет ежедневно потребляться всеми членами семьи или производством. Таким образом зная количество потребляемой воды, необходимой температуры и учитывая время года, можно рассчитать правильную мощность котельной. В основном принято добавлять к полученной цифре около 20% на нагрев воды.

Очень важным параметром является размещение отапливаемого объекта. Для применения географических данных при расчёте, нужно обратиться к СНиПам, в которых можно обнаружить карту средних температур для летнего и зимнего периодов. В зависимости от размещения нужно применить соответствующий коэффициент. Например, для средней полосы России актуальна цифра 1. А вот северная часть страны имеет уже коэффициент 1,5-2. Так, получив некую цифру при проведении прошлых исследований нужно произвести умножение полученной мощности на коэффициент, в результате станет известна конечная мощность для текущего региона.

Теперь, перед тем, как рассчитать мощность котельной для конкретного дома нужно собрать как можно больше данных. Имеется дом в Сыктывкарской обл., построенный из кирпича, по технологии и соблюдены все меры по избежанию теплопотерь, площадью 100 кв. м. и высотой потолков 3 м. Таким образом полный объем здания составит 300 метров в кубе. Так как дом кирпичный, нужно умножить эту цифру на 34 Вт. Получается 10,2 кВт.

С учётом северного региона, частых ветров и короткого лета, полученную мощность нужно умножить на 2. Теперь получается уже 20,4 кВт нужно затратить для комфортного проживания или работы. При этом необходимо учесть, что какая-то часть мощности пойдёт на нагревание воды, а это как минимум 20%. Но для запаса лучше взять 25% и умножить на текущую необходимую мощность. В результате чего получится цифра 25,5. Но для надёжной и стабильной работы котельной установки нужно ещё взять запас в 10 процентов для того, чтобы ей не приходилось работать на износ в постоянном режиме. Итого получается 28 кВт.

Вот таким не хитрым образом получилась необходимая для отопления и нагрева воды мощность и теперь можно смело выбирать блочно-модульные котельные, мощность которых соответствует полученной цифре в расчётах.