Jak vypočítat, jaký typ nepřímého topného kotle je potřeba?

Protože mluvíme o výpočtech, znamená to, že budou vyžadovány počáteční údaje. Každý člověk používá vodu jinak. Někomu stačí zůstat ve sprše 5 minut, jiný plavat ve vaně dvakrát denně.

Pokud se rozhodnete pro nákup kotle a výběr typu a modelu, nejprve si prostudujte své potřeby. Změřte si alespoň čas koupání a mytí nádobí. Pojďme si spočítat, kolik teplé vody je potřeba, jaký objem kotle je k tomu potřeba a jeho výkon. Kolik a co bude z kotle odebírat a co k tomu kotel bude potřebovat.

Hodnoty

Vodu spotřebujeme v litrech a její teplotu měříme ve stupních. Voda, aby se zahřála, využívá tepelnou energii v joulech na základě její hmotnosti v kilogramech. Ohřívač vody vyrábí energii ve wattech a účinnost se počítá v procentech. Přeložme tyto měrné jednotky do jedné, srozumitelné roviny.

Podle fyzikálních zákonů je ke zvýšení teploty 1 kg vody, což se rovná 1 litru, o 1°C potřeba 4,187 kJ tepelné energie, což je 0,001 kW/h výkonu topné zařízení. Typ, výrobce a ztráty se neberou v úvahu. Bez ohledu na to, kdo vyrábí ohřívač a bez ohledu na to, v jakých podmínkách se tento mechanismus nachází, voda vždy potřebuje přesně tolik energie.
Voda vstupující do kotle v zimě (kotel nefunguje v létě) má teplotu cca 10°. Izolované přívodní potrubí sníží teplotní rozdíl na vstupu a výstupu z kotle a pomůže šetřit palivo.
Číslo 60° se nastavuje na ovládacím panelu zařízení. To znamená, že kapalina v jednotce se zahřeje na tuto teplotu. Proto 60-10=50o. Nemá cenu nastavovat velkou výhřevnost. Takové zatížení bude mít za následek zvýšené opotřebení zařízení.
O tuto hodnotu je třeba zvýšit teplotu. Zjištěný rozdíl ve stupních vynásobme energií potřebnou k výrobě každého z nich – 50 * 0,001 = 0,05 kW/h výkonu, který bude kotel na takovou práci potřebovat.

Tedy ohřát 1 litr vody na 60о budete potřebovat 0,05 kW/h výkonu kotle a zvýšit o 1о — 0,001 kW/h jeho úsilí.

Horká voda, kterou si bereme z kohoutku na mytí obličeje nebo mytí nádobí, má teplotu asi 40°. Nahoře bude horko, dole chladno. Aby byl výpočet provozu kotle nejen nepřímotopného, ale i jakéhokoli jiného typu ohřívače správný, je nutné vzít v úvahu, že mícháme dvě vody, z nichž každá má svou teplotu .

Teplá voda je tepelná energie. Vypočítali jsme, že 1o = 0,001 kW/h.
Voda, kterou chceme, by měla mít 40°, což znamená 40 * 0,001 = 0,04 kW.
Studená voda má 10°, to znamená už 0,01 kW/h. To je 25 % požadovaného objemu tepla.
To znamená, že musíte přidat dalších 75 % teploty, což bude 0,05*75 %=0,0375 kW/h.

1 litr požadované směsi (dále jí budeme říkat teplá voda) tedy bude obsahovat 0,75 litru plně ohřáté vody z naší jednotky a 0,0375 kW/h jejího výkonu.

READ

Která paprika je zdravější, zelená nebo červená?

Množství spotřeby energie

Po rozhodnutí o nutnosti nákupu a výpočtu objemu nepřímého topného kotle musíte vypočítat, kolik teplé vody je potřeba pro normální existenci. Představme si rodinu o 4 lidech a proveďte průměrnou denní analýzu za týden a špičkovou (pracovní ráno) studii spotřeby teplé vody.

Týdenní analýza

K mytí nádobí budete potřebovat asi 5 litrů teplé vody za minutu. Počítá se s dobou máchání, je to cca 5 minut. Talíře myjeme dvakrát denně a na kuchyňské náčiní získáme 50 litrů teplé vody denně. Vynásobme 7 dny celkem 350 litrů za týden.
Každý člověk se koupe 2-3x týdně, přičemž spotřebuje asi 170 litrů. 4*2,5=10*170=1700 litrů za 7 dní.
Dalších 4-5 sprch po dobu 10 minut při průtoku cca 12 l/min. 4,5*10*12=540 na člena rodiny, respektive, pro všech 2160 litrů za týden.
Drobná hygiena (umýt si ruce, boty, uklidit dům) – cca 10 litrů denně na osobu bude činit 280 litrů za dobu studia.

Celkem – 350+1700+2160+280=4490 litrů za týden. Přidejme hosty, kteří přišli, a rezervu pro každý případ, dostaneme přibližné číslo asi 5000 litrů za týden. Kotel ale počítá na hodiny, je potřeba ho přepočítat na jeho jednotky. 5000 / 7 / 24 = 30 litrů teplé vody za hodinu je průměrná spotřeba 4členné rodiny.

Na základě našich údajů o vztahu mezi teplotou a výkonem získáme požadovanou průměrnou spotřebu energie – 30*0,0375 = 1,125 kW/hod.

Špičková spotřeba

Nepřímotopný kotel, schéma

Na základě výše uvedeného se zdá, že i ten nejmenší ohřívač bude dostačující. Bohužel ne všechno v životě jde tak hladce. Při výpočtu objemu nádrže a potřebného výkonu agregátu je třeba počítat s tím, že ráno se celá rodina probouzí a připravuje do práce či školy přibližně ve stejnou dobu. Prostě není čas čekat, až se voda v bojleru úplně ohřeje. Měla by být dostatečná zásoba nashromážděné kapaliny a zahřátí protékající kapaliny po dobu její spotřeby spotřebiteli.

Podle statistik je ranní spotřeba teplé vody inženýrských sítí asi 30%-40% průměrné denní hodnoty za 1,5 hodiny. Časový úsek je od 7:00 do 8:30. Vezměme si průměrnou hodnotu 35 % a zjistíme, že naše rodina spotřebuje 5000 / 7 * 35 % = 250 litrů za 1,5 hodiny, což se rovná 170 litrům teplé vody za hodinu. Na toto množství budeme potřebovat 170 * 75 % = asi 130 litrů teplé vody a 170 * 0,0375 = 6,5 kW výkonu ohřívače vody.
Ale to není vše. Jak se spotřebovává plně ohřátá voda z nádrže, bude se do ní doplňovat studená voda, kterou je potřeba ohřát, a to vyžaduje čas.
Průměrná rychlost ohřevu v průtokovém režimu závisí na teplotě chladicí kapaliny a povrchu okruhu. Vzhledem k tomu, že topná kapalina pochází z kotle, její teplota bude vždy cca 70 – 75o a výměník se počítá vzhledem k objemu nádrže a deklarovanému výkonu zařízení.
Průměrné hodnoty jsou přibližně stejné pro přístroje všech výrobců a jsou cca 10 l/min pro kotel se zatížením teplosměnného okruhu 0,3 kW při námi nastaveném teplotním rozdílu 50°. Za jednu hodinu bude objem ohřáté tekoucí vody 60 * 0,3 = 18 litrů.

Výpočet objemu nepřímotopného kotle tedy ukazuje, že na jedno ráno pracovního dne bude 4členná rodina potřebovat zařízení o výkonu nejméně 10 kW a vybavené nádrží o objemu více než 100 litrů . S nárůstem schopností teplosměnného okruhu se úměrně s nárůstem výkonu zvýší rychlost ohřevu, ale také se zvýší množství tepla odebraného z kotle.

Spotřeba chladicí kapaliny

Vzhledem k tomu, že tepelná energie je odebírána z topného zařízení, znamená to, že se jí méně dostane do systému vytápění domu. Ale pouze průměrný průtok ovlivní celkovou teplotu v místnosti, špičkové hodnoty jsou krátkodobé a nebudou mít velký vliv na vytápěný topný systém.

Spočítali jsme, že průměrná spotřeba energie bude 1,125 kW za hodinu. Ale po výdeji horké vody ráno a večer se nádrž naplní studenou kapalinou, jednotka ji bude ohřívat a udržovat teplotu celou noc nebo den.
To znamená, že byste měli vzít v úvahu spotřebu tepla naprázdno po dobu nejméně dvou úplných cyklů za den, což bude 200 * 0,0375 / 24 = asi 0,3125 kW/h.

Výsledkem je, že pro zajištění nepřetržité dodávky teplé vody do rodiny bude kotel vyrábět cca 1,125 + 0,3 = 1,5 kW/h svého výkonu. Připočteme-li tepelné ztráty při přepravě potrubím, přes kotlové těleso a neočekávanou spotřebu vody (zácpa hostů na výročí, čištění bot atd. atd.), bylo by správnější brát údaj 2 kW/h. .

Při provádění této studie byly vzaty v úvahu průměrné hodnoty. Aby bylo možné získat přesnější výpočet nepřímého topného kotle, kalkulačka, prezentovaná výkonem a výrobcem, bere v úvahu vlastnosti každého konkrétního modelu topného tělesa a konkrétní provozní podmínky.

Použití nepřímého topného kotle je efektivní způsob, jak organizovat zásobování teplou vodou v soukromém domě. Správný výběr umožní nejen získat teplou vodu za nejnižší cenu, ale také využít dalších výhod, které má pouze tento typ kotle. Více podrobností v tomto článku.

Princip činnosti nepřímotopných kotlů

Na rozdíl od jiných typů ohřívačů vody (gejzíry a bojlery, elektrické akumulační a průtokové) nepřímotopný kotel neohřívá vodu sám. K přípravě teplé vody využívá teplo z externího zdroje – nejčastěji topné pece. Uvnitř nepřímého topného kotle je výměník tepla, kterým cirkuluje chladicí kapalina – destilovaná voda, propylenglykol a tak dále.

Nosič tepla je ohříván v externím zdroji a předává teplo vodě v kotli.

Vlastnosti nepřímotopných kotlů

Nepřímý topný kotel není jediným způsobem, jak organizovat teplou vodu. Instalace dvouokruhového kotle, elektrického ohřívače vody nebo sloupu se může zdát jako jednodušší varianta. Ale v každém z těchto případů má nepřímý topný kotel své výhody.

Ve srovnání s dvouokruhovým kotlem je schéma s instalací nepřímého topného kotle mnohem spolehlivější, zejména pokud je voda tvrdá. Při přímém ohřevu vody se ve výměníku hromadí vodní kámen, který může poškodit kotel. V zimě se tak připravíte nejen o teplou vodu, ale také opustíte dům bez topení.

Před samostatným sloupem má nepřímotopný kotel stejné výhody – díky nízké teplotě chladicí kapaliny se vodní kámen v kotli hromadí mnohem pomaleji. Sloup naproti tomu velmi rychle zarůstá vodním kamenem a obecně je mnohem složitější a náchylnější k rozbití.

Ve srovnání s elektrickými ohřívači vody je „nepřímý“ mnohonásobně hospodárnější. Sice stojí více, ale voda z bojleru vás vyjde 3-7x levněji než ohřátá elektřinou.

Kromě toho mají nepřímé topné kotle další výhody, které je odlišují od jiných zařízení na ohřev vody:

Je vhodný pro organizaci dodávky teplé vody s recirkulací. V běžném systému horká voda v potrubí stojí a ochlazuje. Chcete-li počkat, až se voda ohřeje, musíte někdy vypustit několik litrů. V recirkulačním systému horká voda neustále cirkuluje v potrubí a objeví se na kohoutku ihned po jeho otevření.
Vhodné pro použití v systémech s alternativními zdroji tepla – solární panely, tepelná čerpadla.

Nepřímý topný kotel má však také nevýhody:

Omezený objem. Když dojde zásoba teplé vody, budete muset nějakou dobu počkat, než se voda znovu ohřeje.
Nízká rychlost ohřevu. Vzhledem k nízké teplotě chladicí kapaliny je ohřev pomalejší než u sloupů a elektrických ohřívačů vody.
Vysoká cena.
Velké rozměry.
Zvláštní požadavky na kotel: ne každý má možnost připojit nepřímotopný kotel.

Charakteristika nepřímotopných kotlů

Užitečný objem zásobníku určuje množství dostupné teplé vody. Parametr by měl být vybrán na základě velikosti rodiny a počtu odběrných míst. Maximální teplota v nepřímotopném kotli je nižší než u elektrického, takže požadovaný objem je pro něj větší.

Ale čím větší je objem kotle, tím déle bude trvat jeho zahřátí.

Tepelný výkon určuje rychlost ohřevu – čím vyšší tepelný výkon, tím rychleji se nádrž zahřeje. Přesnou dobu ohřevu lze vypočítat podle vzorce:

T= 0,00117 * V * (T horká voda – T studená voda) / W

kde T je doba ohřevu v hodinách, V je užitečný objem zásobníku, W je tepelný výkon kotle.

Mějte však na paměti, že tepelného výkonu kotle, uvedeného v charakteristikách, je dosaženo při maximální teplotě chladicí kapaliny a maximálním průtoku. Pokud jsou skutečné hodnoty nižší, nebude možné dosáhnout jmenovitého tepelného výkonu a rychlost ohřevu bude nižší. Teplota chladicí kapaliny a průtok jsou obvykle uvedeny v návodu ke kotli, při výběru oběhového čerpadla se řiďte těmito údaji.

Tepelný výkon kotle závisí na dostupném výkonu kotle. Pokud tedy vynaložíte na vytápění 20 kW a kotel je instalován s výkonem 30 kW, pak na nepřímotopný kotel zbývá pouze 10. I když je jmenovitý tepelný výkon kotle mnohem větší, jeho skutečná hodnota nebude vyšší než 10 kW.

Způsob vytápění

Některé nepřímotopné kotle mohou kromě hlavního – nepřímého – způsobu vytápění používat i elektrické. K tomu je v nich instalováno topné těleso. Některé modely topných těles nemají, ale mají možnost instalace – do revize nebo speciálně navrženého otvoru.

Topidlo umožňuje používat kotel při vypnutém externím zdroji tepla – například pro opravy nebo údržbu. Topné těleso lze také použít k ohřevu vody, pokud externí zdroj nemůže ohřát chladicí kapalinu na požadovanou teplotu. To je možné při použití solárních panelů nebo tepelného čerpadla.

Nedoporučuje se používat elektrický způsob vytápění jako hlavní – všechny výhody nepřímého topného kotle jsou ztraceny. Stává se z něj neekonomický elektrický zásobníkový ohřívač vody, který stojí několikanásobně více než klasický.

Výkon topného tělesa ovlivňuje rychlost ohřevu vody při použití metody elektrického ohřevu. Chcete-li určit dobu zahřívání celého objemu, můžete použít výše uvedený vzorec. Typicky je výkon topného článku relativně malý a nepřesahuje 2 kW. Výkonnější topná tělesa jsou instalována ve velkých kotlích (200 litrů a více), ale v každém případě je jejich výkon mnohem nižší než tepelný výkon kotle při použití tepla z externího zdroje. Pokud kotli trvá ohřátí celého objemu vody z kotle 15 minut, pak se při použití topného tělesa tato doba prodlouží na několik hodin.

Maximální teplota ohřevu vody u různých modelů se může lišit od 65 do 90 ºС. Při výběru této možnosti zvažte následující úvahy:

– Při teplotě 40-60 ºС dochází k rychlé reprodukci bakterií. Pro dezinfekci vody je vhodné alespoň jednou týdně ohřát bojler na 80 ºС nebo neustále udržovat teplotu alespoň 70 ºС.

– Při teplotách nad 55 ºС se zvyšuje usazování solí tvrdosti (okují). Z tohoto důvodu se rychlost ohřevu sníží.

– Čím vyšší je teplota, tím efektivněji se využívá objem nádrže.

– Při teplotách nad 70 °C hrozí nebezpečí popálení vodou, pokud se otevře pouze horký kohoutek.

– V každém případě teplota vody v bojleru nebude vyšší než teplota topného média.

Oblast výměníku tepla ovlivňuje rychlost přenosu tepla a tepelný výkon. Při výběru je lepší spoléhat se primárně na tepelný výkon, ale při výběru mezi dvěma kotli se stejným výkonem by měl být upřednostněn ten s větší plochou výměníku. Pro dosažení stejného tepelného výkonu bude vyžadovat nižší průtok, což snižuje cenu a výkon oběhového čerpadla.

Vnitřní nátěr nádrže ovlivňuje jeho schopnost odolávat korozi. Nerezová ocel dobře chrání před korozí a nebojí se mechanického namáhání, ale je drahá. Smalt, skloporcelán a sklokeramika jsou přibližně na stejné úrovni, i když se má za to, že skleněný porcelán a sklokeramika jsou spolehlivější než smalt.

To však značně závisí na dodržení aplikační technologie, takže povlak vnitřní nádrže kotle od důvěryhodného výrobce, bez ohledu na název, bude spolehlivější a odolnější než sklokeramika rozpočtu “čínské”. Společnou nevýhodou těchto typů povlaků je křehkost. Při mechanickém namáhání na nich vznikají trhliny, ve kterých vzniká koroze.

Hořčíková anoda používá se také k ochraně nádrže kotle před korozí. Hořčík reaguje s kyslíkem rozpuštěným ve vodě. Voda se stává méně korozivní, což zachovává kov nádrže, ale anoda se časem rozpadá a musí se pravidelně měnit. Na tvrdé vodě – 1-2x ročně, na měkké vodě – 2x za 3-XNUMX roky.

Recirkulace. Některé kotle mají přídavný vstup pro použití v recirkulačních systémech. Horká voda se rozebírá obvyklým – horním – výstupem a recirkulační zpátečka vstupuje do přídavného – středního – vstupu, kde se mísí s již teplou vodou. Spodní vstup používaný pro přívod studené vody nemůže být recirkulován.

Maximální tlak v nádrži by měl být 1,3-1,5krát větší než tlak studené vody v systému. Obvykle v soukromých domech je tlak studené vody nastaven na 3-4 bar, takže maximální tlak v nádrži kotle 6-8 barů stačí. Ale v domech s centralizovaným zásobováním vodou může být tlak studené vody vyšší.

Maximální tlak ve výměníku tepla. Nepřímotopný kotel obvykle využívá topné médium z topného systému a v něm tlak zřídka překročí 2 bary. Maximální tlak ve výměníku u kotlů není nikdy nižší než 6 bar. Pokud je však váš systémový tlak vyšší, věnujte pozornost tomuto parametru. V parních topných systémech je tlak 10 barů nebo více.

Možnosti výběru nepřímotopných kotlů

Pro vytvoření teplovodního systému s recirkulací budete potřebovat nepřímotopný kotel s příslušnou možností. A už nemusíte čekat, až z kohoutku poteče teplá voda.

Pokud chcete dosáhnout maximálních úspor při ohřevu teplé vody a chystáte se využívat solární panely, vybírejte mezi nepřímotopnými kotli s topným tělesem. Takový kotel vám umožní ohřát vodu na požadovanou teplotu v zataženém dni.

Kotel s revizním otvorem se snadněji čistí od vodního kamene a navíc do něj lze v případě potřeby nainstalovat topné těleso.

Hořčíková anoda ochrání vnitřní nádrž kotle před korozí.

Pro malou rodinu 75-100 osob bude stačit nepřímotopný kotel o objemu 2-3 litrů. Pro rodinu 3-4 osob je lepší vybrat si mezi modely s užitečným objemem 150-200 litrů. Pro velkou rodinu nebo pro dům pro více rodin bude vyžadován kotel o objemu 250 litrů nebo více.