Výpočet vytápění soukromého domu: pravidla a příklady výpočtu

Výběr kotle

Existuje několik typů kotlů:

• Elektrický kotel;
• Kotel na kapalné palivo;
• Plynový kotel;
• Kotel na tuhá paliva;
• Kombinovaný kotel.

Kromě nákladů na palivo je třeba alespoň jednou ročně provést preventivní kontrolu kotle. Nejlépe je k tomuto účelu povolat odborníka. Je také nutné nechat vyčistit filtry. Nejjednodušší je obsluha kotlů na plyn. Jejich údržba a opravy jsou také poměrně levné. Plynový kotel je vhodný pouze v domech, které mají přístup k hlavnímu plynovodu.

Kotle této třídy se vyznačují vysokým stupněm bezpečnosti. Moderní kotle jsou uspořádány tak, že nevyžadují speciální kotelnu. Moderní kotle jsou krásné na pohled a hodí se do každé kuchyně.

Plynový kotel v kuchyni

Poloautomatické kotle na tuhá paliva jsou dnes velmi oblíbené. Je pravda, že tyto kotle mají jednu nevýhodu, a to, že jednou denně je třeba naložit palivo. Mnoho výrobců vyrábí takové kotle, které jsou plně automatizované. V těchto kotlích se tuhé palivo přikládá samostatně.

Takové kotle jsou však poněkud problematičtější. Kromě základního problému, kterým je, že elektřina je nyní poměrně drahá, mohou také přetížit síť. V malých obcích se poskytuje v průměru 3 kW na dům za hodinu, což pro kotel nestačí, a je třeba počítat s tím, že síť bude zatížena nejen provozem kotle.

Elektrický kotel

K vytápění rodinného domu lze použít také kotel na kapalná paliva. Nevýhodou těchto kotlů je, že mohou způsobovat ekologické a bezpečnostní problémy.

Výpočet výkonu kotle

Před výpočtem energie na vytápění domu je nutné vypočítat výkon kotle. Výkon kotle ovlivňuje účinnost celého topného systému. Je velmi důležité to nepřehánět, protože kotel s vysokým výkonem spotřebuje více paliva, než je nutné. Pokud je kotel příliš slabý, nedokáže dům správně vytápět a negativně ovlivňuje pohodlí v domě.

Proto je důležité vypočítat systém vytápění pro váš venkovský dům. Je možné zvolit kotel potřebného výkonu, pokud se zároveň vypočtou měrné tepelné ztráty budovy během celého topného období.

Vytápění domu - měrné tepelné ztráty můžete vypočítat pomocí následující metody:

q_dům=Q_rok/F_h

Qrok je spotřeba tepla za celé topné období;

Fh je vytápěná plocha domu;

Tabulka pro volbu výkonu kotle v závislosti na vytápěné ploše

Chcete-li provést výpočet vytápění venkovského domu - spotřeby energie, která půjde na vytápění soukromého domu, měli byste použít následující vzorec a takový nástroj, jako je kalkulačka:

Q_rok=β_h*[Q_k-(Q_{rn b}+Q_s)*ν

β_h - je koeficient, který zohledňuje dodatečnou spotřebu tepla topným systémem.

Q_{v b} - je tepelný příkon domácnosti, který je typický pro celé otopné období.

Qk je hodnota celkové tepelné ztráty domu.

Q_s - jsou tepelné zisky ze slunečního záření, které vstupuje do domu okny.

Před výpočtem vytápění rodinného domu je třeba mít na paměti, že pro různé typy místností jsou charakteristické různé teplotní a vlhkostní podmínky. Tyto údaje jsou uvedeny v následující tabulce:

V následující tabulce jsou uvedeny koeficienty zastínění štěrbin typu světla a relativní množství slunečního záření, které proniká okny.

V případě instalace ohřevu vody bude velkým rozhodujícím faktorem velikost domu. Pokud celková podlahová plocha domu nepřesahuje 100 metrů čtverečních, je vhodný i systém vytápění s přirozenou cirkulací. Pokud je dům větší, je nezbytný systém vytápění s nuceným oběhem. Vytápěcí systém pro dům musí být správně a přesně vypočten.

Jednoduché potrubí s konstantním průřezem

Základní návrhové poměry pro jednoduchý potrubní systém jsou: Bernoulliho rovnice, rovnice proudění Q = const a vzorce pro výpočet ztrát třením podél potrubí a v místních odporech.

Při aplikaci Bernoulliho rovnice na konkrétní výpočet lze vzít v úvahu následující doporučení. Nejprve je třeba na obrázku vytvořit dva konstrukční průřezy a srovnávací rovinu. Doporučené průřezy jsou:

Volný povrch kapaliny v nádrži, kde je rychlost nulová, tj. V = 0;

výstupu proudu do atmosféry, kde je tlak v proudové části roven tlaku okolí, tj. ra6c = ratm nebo riz6 = 0;

průřez, ve kterém je udáván (nebo má být určen) tlak (údaj manometru nebo vakuometru);

část pod pístem, kde je přetlak určován vnějším zatížením.

Je vhodné vést srovnávací rovinu přes těžiště jednoho z konstrukčních řezů, které se obvykle nachází níže (pak geometrické výšky řezů 0).

Nechť jednoduché potrubí konstantního průřezu je umístěno libovolně v prostoru (obr. 1), má celkovou délku l a průměr d a obsahuje řadu místních odporů. V počátečním úseku (1-1) je geometrická výška z1 a přetlak p1, v konečném úseku (2-2) pak z2 a p2. Vzhledem ke konstantnímu průměru potrubí je rychlost proudění v těchto úsecích stejná a rovná se v.

Bernoulliho rovnice pro úseky 1-1 a 2-2 s přihlédnutím k :

nebo

,

je součet koeficientů místních odporů.

Pro usnadnění výpočtu zavedeme pojem konstrukční hlavy.

,

٭

٭٭

Příklad tepelného výpočtu

Jako příklad tepelného výpočtu uvádíme běžný jednopodlažní dům se čtyřmi obytnými místnostmi, kuchyní, koupelnou, "zimní zahradou" a technickými místnostmi.

Základem je železobetonová deska (20 cm), obvodové stěny jsou betonové (25 cm) s omítkou, střecha je s dřevěnými trámovými stropy, krov je z plechových tašek a minerální vlny (10 cm).

Definujme počáteční parametry domu potřebné pro výpočty.

Stavební rozměry:

• výška podlahy - 3 m;
• Malé okno v přední a zadní části budovy 1470*1420 mm;
• velké fasádní okno 2080*1420 mm;
• přední dveře 2000*900 mm;
• dveře do zádveří (přístup na terasu) 2000*1400 (700 + 700) mm.

Celková šířka budovy je 9,5 m2, délka 16 m2. Vytápěny budou pouze obytné místnosti (4), koupelna a kuchyně.

Pro přesný výpočet tepelných ztrát na stěnách se od plochy vnějších stěn odečte plocha všech oken a dveří, protože se jedná o jiný typ materiálu s vlastním tepelným odporem.

Začneme výpočtem plochy homogenních materiálů:

• podlahová plocha - 152 m2;
• Plocha střechy - 180 m2 , s ohledem na výšku atiky 1,3 m a šířku krovu 4 m;
• plocha okna - 3*1,47*1,42+2,08*1,42=9,22 m2;
• plocha dveří - 2*0,9+2*2*1,4=7,4 m2.

Plocha vnějších stěn bude 51*3-9,22-7,4=136,38 m2.

Pokračujme ve výpočtu tepelných ztrát jednotlivých materiálů:

• Q_podlaha=S*∆T*k/d=152*20*0.2/1.7=357.65 Вт;
• Q_střecha=180*40*0.1/0.05=14400 W
• Q_okno=9.22*40*0.36/0.5=265.54 W;
• Q_dveře=7.4*40*0.15/0.75=59.2 W;

A také Q_stěna эквивалентно 136.38*40*0.25/0.3=4546. Součet všech tepelných ztrát bude 19628,4 W.

Vypočítejme tedy výkon kotle: P_kotel=Q_ztráty*S_{vytápěné_pokoje}*К/100=19628.4*(10.4+10.4+13.5+27.9+14.1+7.4)*1.25/100=19628.4*83.7*1.25/100=20536.2=21 кВт.

Vypočítejme počet sekcí radiátorů pro jednu z místností. U všech ostatních místností jsou výpočty stejné. Například rohová místnost (v levém dolním rohu obrázku) má plochu 10,4 m2.

Значит, N=(100*к1*к2*к3*к4*к5*к6*к7)/C=(100*10.4*1.0*1.0*0.9*1.3*1.2*1.0*1.05)/180=8.5176=9.

Tato místnost vyžaduje 9 radiátorových sekcí s tepelným výkonem 180 W.

Přejděme k výpočtu množství chladicí kapaliny v systému - W=13,5*P=13,5*21=283,5 l. Rychlost chladicí kapaliny tedy bude: V=(0.86*P*μ)/∆T=(0.86*21000*0.9)/20=812.7 л.

Úplný obrat celého objemu teplonosné kapaliny v systému by tak odpovídal 2,87násobku jedné hodiny.

1. Výpočet vytápění rodinného domu: pravidla a příklady výpočtu
2. Tepelný výpočet budovy: specifika a vzorce pro výpočet + praktické příklady

Jak vypočítat optimální počet a objem výměníků tepla

Při výpočtu potřebného počtu radiátorů je třeba vzít v úvahu, z jakého materiálu jsou vyrobeny. Na trhu jsou nyní k dispozici tři typy kovových radiátorů:

• Litina,
• Hliník,
• Bimetalická slitina.

Všechny mají své vlastní charakteristiky. Litina a hliník mají stejný tepelný výkon, ale hliník se rychle ochlazuje a litina se zahřívá pomalu, ale dlouho udržuje teplo. Bimetalové radiátory se rychle zahřívají, ale pomaleji chladnou než hliníkové radiátory.

Při výpočtu počtu radiátorů je třeba vzít v úvahu i další nuance:

• izolace podlahy a stěn pomáhá ušetřit až 35 % tepla,
• rohová místnost je chladnější než jiné a vyžaduje více radiátorů,
• použití dvojitého zasklení na oknech ušetří 15 % tepelné energie,
• Až 25 % tepla uniká střechou.

Počet radiátorů a jejich sekcí závisí na mnoha faktorech.

Podle norem SNiP je k ohřevu 1 m3 potřeba 100 W tepla. Z toho vyplývá, že na 50 m3 prostoru je zapotřebí 5000 wattů. Pokud bimetalový spotřebič s 8 sekcemi vyrábí 120 W, jednoduchá kalkulačka vypočítá. 5000 : 120 = 41,6. Po zaokrouhlení máme 42 radiátorů.

Pro výpočet průřezů chladiče můžete použít přibližný vzorec:

N*= S/P *100

Symbol (*) ukazuje, že zlomková část je zaokrouhlena podle obecných matematických pravidel, N - počet sekcí, S - plocha místnosti v m2 a P - tepelný výkon jedné sekce ve W.

Vzorce

Protože my dva, milí čtenáři, neusilujeme o titul v oboru topenářství, nebudeme se zabývat hloubkou věci.

Zjednodušený výpočet průměru topné trubky se provádí podle vzorce D=354*(0,86*Q/Dt)/v, ve kterém:

• D je požadovaná hodnota průměru v centimetrech.
• Q je tepelné zatížení příslušného úseku obvodu.
• Dt je teplotní delta mezi přívodním a zpětným potrubím. V typickém samostatném systému je to přibližně 20 stupňů.
• v je rychlost proudění chladicí kapaliny v potrubí.

Zdá se, že pro další postup nemáme dostatek údajů.

Pro výpočet průměru potrubí pro vytápění potřebujeme:

1. Zjistěte, jakou rychlostí se může nosič tepla pohybovat.
2. Zjistěte, jak vypočítat tepelnou kapacitu celého systému a jeho jednotlivých částí.

Rychlost média pro přenos tepla

Musí splňovat několik okrajových podmínek.

Na jedné straně musí chladicí kapalina cirkulovat v okruhu přibližně třikrát za hodinu. V opačném případě se požadovaná teplotní odchylka znatelně zvýší a ohřev radiátorů bude nerovnoměrný. Kromě toho při velkých mrazech využijeme plnou reálnou možnost odmrazování nejchladnějších částí okruhu.

V opačném případě by příliš vysoké otáčky způsobovaly hydraulický hluk. Usínání za zvuku vody v potrubí je, řekněme, amatérské potěšení.

Povolený rozsah rychlostí proudění je od 0,6 do 1,5 m/s, přičemž ve většině případů se při výpočtech používá maximální přípustná hodnota 1,5 m/s.

Tepelný výkon

Tepelný výkon je vypočten pro normalizovaný tepelný odpor stěn (3,2 m2*C/W ve středu země).

• Pro rodinný dům je základním tepelným výkonem 60 wattů na metr krychlový.
• K tomu se připočte 100 W pro každé okno a 200 W pro každé dveře.
• Celkový součet se vynásobí regionálním koeficientem, který závisí na klimatické oblasti:

Průměrná lednová teplota	Koeficient je .
-40	2,0
-25	1,6
-15	1,4
-5	1
0,8

Místnost o rozloze 300 m2 se třemi dveřmi a okny v Krasnodaru (průměrná lednová teplota - +0,6 °C) tedy bude potřebovat (300*60+(3*100+200))*0,8=14800 Wattů tepla.

Pro budovy, jejichž tepelný odpor stěn se výrazně liší od jmenovitého, používáme ještě jedno zjednodušené schéma: Q=V*Dt*K/860, kde

• Q - potřeba tepelného výkonu v kilowattech.
• V - množství vytápěného prostoru v metrech krychlových.
• Dt - teplotní rozdíl mezi ulicí a místností během chladné špičky.

Index tepelné izolace	Popis obálky budovy
0,6 — 0,9	Pěnový plášť nebo plášť z minerální vlny, izolovaná střecha, energeticky účinná trojskla.
1,-1,9	Zděná cihla a půl, okna s jedním sklem
2 — 2,9	Zděné zdivo, dřevěná rámová okna bez izolace
3-4	Zděné zdivo, jednoduché zasklení

Kde získám zatížení pro jednotlivé části obvodu? Tato hodnota se vypočítá z objemu místnosti, která je touto sekcí vytápěna, pomocí jedné z výše popsaných metod.

Výpočet topného systému

Při plánování topného systému pro rodinný dům je nejobtížnější a nejzodpovědnější etapou provedení hydraulických výpočtů - je třeba určit odpor topného systému.

Málokdo ví, že je nutné provést několik předběžných grafických prací. Zejména je nutné stanovit a zobrazit na plánu otopné soustavy tyto parametry:

Tepelná bilance místností, ve kterých budou umístěny radiátory;
typ vhodných otopných těles a teplosměnných ploch a uveďte je na předběžném plánu otopné soustavy;
nejvhodnější typ topného systému, zvolte nejvhodnější konfiguraci. Je také nutné vytvořit podrobný plán topného kotle, potrubí.
Zvolte typ potrubí, určete další prvky potřebné pro kvalitní provoz (ventily, armatury, snímače). Uveďte jejich umístění v předběžném schématu systému.
Vytvořte kompletní axonometrický výkres. Měly by v něm být uvedeny počty úseků, doba jejich trvání a úroveň tepelné zátěže.
Naplánujte a znázorněte ve schématu hlavní topný okruh.

Přitom je důležité zohlednit maximální průtok topného média.

Schéma topného systému

Dvoutrubkový topný systém

V jakémkoli topném systému je příslušný úsek potrubního systému ten, který má stejný průměr a u kterého je stejný průtok. Ten se vypočítá z tepelné bilance místnosti.

Pro výpočet dvoutrubkového topného systému byste měli předem očíslovat jednotlivé sekce. Začíná to topným tělesem (kotlem). Všechny přívodní hlavní uzly, kde se systém rozvětvuje, musí být označeny velkými písmeny.

Dvoutrubkový topný systém

Příslušné uzly na prefabrikovaných hlavních trubkách musí být označeny pomlčkami. Odbočky spotřebičů (v uzlu stoupacího potrubí) se nejčastěji označují arabskými číslicemi. Odpovídají číslu podlahy (v případě horizontálního topného systému) nebo číslu stoupacího potrubí (vertikální systém). V místě, kde proudí topné médium, je toto číslo označeno dalším tahem.

Každý oddíl by měl být očíslován, aby se zajistilo co nejefektivnější provedení práce.

Je důležité si uvědomit, že číslo se musí skládat ze dvou hodnot - začátku a konce úseku.

Hydraulické vyvažování

Vyrovnávání diferenčních tlaků v otopné soustavě se provádí pomocí regulačních a uzavíracích ventilů.

Hydraulické vyvážení systému je založeno na.

• návrhové zatížení (hmotnostní průtok topného média);
• Počet místních odporů v daném systému;
• Počet místních odporů v posuzované oblasti;
• kování.

U každého ventilu jsou uvedeny jeho instalační charakteristiky - tlaková ztráta, upevnění, průtočná kapacita. Na jejich základě se určí průtoky v jednotlivých stoupacích potrubích a následně v jednotlivých spotřebičích.

Tlaková ztráta je přímo úměrná čtverci průtoku chladicí kapaliny a měří se v kg/h, kde

S je součin dynamického měrného tlaku vyjádřeného v Pa/(kg/h) a redukčního faktoru pro místní odpory průřezu (ξpr).

Redukovaný součinitel ξp je součtem všech místních odporů systému.

Stanovení průtoku topného média a průměrů potrubí

Nejprve je třeba každou topnou větev rozdělit na úseky počínaje koncem. Rozdělení se provádí podle průtoku vody, který se u jednotlivých chladičů liší. Po každém radiátoru se tedy spustí nová sekce, jak je znázorněno v příkladu výše. Začněte od 1. sekce a zjistěte hmotnostní průtok chladicí kapaliny v této sekci na základě objemu posledního chladiče:

G = 860q/ ∆t, kde:

• G - průtok chladicí kapaliny, kg/h;
• q - tepelný výkon radiátoru v oblasti, kW;
• Δt - rozdíl teplot v přívodním a zpětném potrubí, obvykle 20 ºC.

V prvním oddíle je výpočet teplonosné látky následující:

860 x 2 / 20 = 86 kg/h.

Výsledek by se měl okamžitě zobrazit, ale pro další výpočty jej budeme potřebovat v jiných jednotkách - litrech za sekundu. Přepočet provedete podle vzorce:

GV = G /3600ρ, kde:

• GV - objemový průtok vody, l/s;
• ρ je hustota vody při 60 ºC a rovná se 0,983 kg/l.

V těchto tabulkách jsou zveřejněny hodnoty pro ocelové a plastové trubky v závislosti na průtoku a rychlosti. Pokud si otevřete stranu 31, v prvním sloupci tabulky 1 jsou uvedeny průtoky v l/s pro ocelové trubky. Chcete-li se vyhnout výpočtu celého potrubí pro topný systém v rodinném domě, jednoduše přizpůsobte průměr průtoku, jak je znázorněno na obrázku níže:

V našem příkladu by tedy velikost vnitřního otvoru měla být 10 mm. Protože se však tyto trubky nepoužívají k vytápění, můžeme bez obav použít DN15 (15 mm). Zapište ji do diagramu a přejděte k druhé části. Protože další radiátor má stejný objem, není třeba používat vzorce, vezmeme předchozí průtok vody a vynásobíme jej 2 a dostaneme 0,048 l/s. Opět se podívejte do tabulky a najděte nejbližší vhodnou hodnotu. Nezapomeňte sledovat rychlost proudění vody v (m/s), aby nepřekročila stanovené limity (na obrázcích v levém sloupci označené červeným kroužkem):

Jak je vidět na obrázku, úsek 2 je rovněž položen s trubkou DN15. Potom podle prvního vzorce zjistěte průtok v úseku 3:

860 x 1,5 / 20 = 65 kg/h a převést na jiné jednotky:

65 / 3600 x 0,983 = 0,018 l/s.

Po přičtení k součtu spotřeby předchozích dvou úseků dostaneme: 0,048 + 0,018 = 0,066 l/s a opět se vrátíme k tabulce. Vzhledem k tomu, že v příkladu nepočítáme s gravitačním, ale s tlakovým systémem, bude potrubí DN15 vhodné i z hlediska rychlosti topného média:

Tímto způsobem vypočítáme všechny řezy a zakreslíme všechny údaje do našeho axonometrického diagramu:

Výpočet počtu sekcí radiátoru

Pokud není vypočítán optimální počet sekcí otopných těles, nebude otopná soustava účinná. Nesprávný výpočet vede k nerovnoměrnému vytápění místností, k plnému vytápění kotle nebo naopak k plýtvání palivem.

Někteří majitelé domů si myslí: čím více baterií, tím lépe. V tomto případě se však prodlužuje cesta chladicí kapaliny, která se postupně ochlazuje, a to znamená, že hrozí, že poslední místnosti v systému zůstanou bez tepla. Nucený oběh tento problém částečně řeší. Nesmíte však přehlížet kapacitu kotle, který nemusí být schopen systém "utáhnout".

Pro výpočet počtu sekcí budete potřebovat následující hodnoty:

• Plocha vytápěné místnosti (plus sousední místnost, kde nejsou radiátory);
• kapacita jednoho radiátoru (uvedená v technickém listu);

Vezměte v úvahu, že ve středním Rusku je požadován příkon 100 W na metr čtvereční obytné plochy (podle požadavků SNiP).

obytného prostoru bude vyžadovat 100 W výkonu pro průměrný pás Ruska (podle požadavků SNiP).

Plocha místnosti se vynásobí 100 a získaný součet se rozdělí na parametry výkonu stanoveného radiátoru.

Příklad pro místnost o rozloze 25 m2 a výkon zářiče 120 W: (20x100)/185=10,8=11

Toto je nejjednodušší vzorec, v případě nestandardní výšky místnosti nebo složitého uspořádání místnosti se používají jiné hodnoty.

Jak správně vypočítat topný výkon v rodinném domě, pokud z nějakého důvodu není znám výkon radiátorů? Výchozí hodnota je průměrný statický tepelný výkon 200 W. Můžete vycházet z průměrných hodnot určitých typů radiátorů. Tato hodnota je 185 W u bimetalových radiátorů a 190 W u hliníkových radiátorů. Litinové radiátory mají mnohem nižší hodnotu 120 W.

Pokud se výpočet provádí pro rohové místnosti, lze výsledek bezpečně vynásobit koeficientem 1,2.

Kroky výpočtu

Parametry vytápění domu je nutné vypočítat v několika fázích:

• Výpočet tepelných ztrát domu;
• volba teplotního režimu;
• Výběr topných těles podle výkonu;
• hydraulický výpočet systému;
• výběr kotle.

Tabulka vám pomůže zjistit, jaký výkonový chladič potřebujete pro své prostory.

Výpočet tepelných ztrát

Tepelná část výpočtu se provádí na základě následujících vstupních údajů:

• měrná tepelná vodivost všech materiálů použitých při stavbě rodinného domu;
• geometrické rozměry všech stavebních prvků.

Tepelné zatížení otopné soustavy se v tomto případě určí podle vzorce:
Mk = 1,2 x Tp, kde

Tp - celkové tepelné ztráty budovy;

Mc - výkon kotle;

1,2 - bezpečnostní faktor (20 %).

U jednotlivých budov lze výpočet vytápění provést zjednodušenou metodou: vynásobte celkovou podlahovou plochu (včetně chodeb a jiných nebytových prostor) měrným chladicím výkonem a součin vydělte deseti.

Hodnota specifické klimatické kapacity závisí na umístění budovy a je rovna:

• pro střední Rusko 1,2 - 1,5 kW;
• na jihu země 0,7 - 0,9 kW;
• pro sever - 1,5 - 2,0 kW.

Zjednodušená metodika umožňuje výpočet vytápění bez nutnosti nákladné pomoci projekčních organizací.

Teplotní rozsah a výběr chladiče

Režim je založen na teplotě teplonosné látky (obvykle vody) na výstupu z topného kotle, na teplotě vody vracené do kotle a na teplotě vzduchu v místnostech.

Podle evropských předpisů je optimální poměr 75/65/20.

Pro výběr radiátorů před jejich instalací je třeba předem vypočítat objem každé místnosti. Potřebné množství tepelné energie na metr krychlový prostoru je stanoveno pro každou oblast naší země. Například pro evropskou část země je to 40 W.

Chcete-li určit množství tepla pro konkrétní místnost, musíte vynásobit její měrnou hodnotu metrem krychlovým a výsledek zvýšit o 20 % (vynásobit koeficientem 1,2). Na základě získaného údaje se vypočítá potřebný počet ohřívačů. Výrobce udává jejich výkon.

Například každé žebro standardního hliníkového radiátoru má příkon 150 W (při teplotě topného média 70 °C). Počet potřebných otopných těles určíte tak, že množství potřebné tepelné energie vydělíte výkonem jednoho topného tělesa.

Hydraulický výpočet

Pro hydraulický výpočet existují speciální programy.

Jednou z časově nejnáročnějších částí stavby je instalace potrubí. Hydraulický výpočet topného systému v rodinném domě je nutný pro stanovení průměrů potrubí, objemu expanzní nádoby a správný výběr oběhového čerpadla. Výsledkem hydraulického výpočtu jsou následující parametry:

• Průtok teplonosné látky obecně;
• Ztráta tepla média v soustavě;
• Ztráta výšky od čerpadla (kotle) ke každému radiátoru.

Jak lze určit průtok topného média? To provedete tak, že vynásobíte jeho měrnou tepelnou kapacitu (pro vodu je tato hodnota 4,19 kJ/kg * stupňů C) a rozdíl teplot na výstupu a vstupu a výsledkem vydělíte celkový výkon topného systému.

Průměr potrubí se volí na základě následující podmínky: Rychlost vody v potrubí nesmí překročit 1,5 m/s. Jinak bude systém hlučný. Existuje však také spodní rychlostní limit 0,25 m/s. Instalace potrubí vyžaduje posouzení těchto parametrů.

Při zanedbání této podmínky může dojít k ucpání potrubí. Pokud jsou průřezy správné, stačí pro fungování topného systému oběhové čerpadlo integrované do kotle.

Ztráta výšky pro každý úsek potrubí se vypočítá jako součin měrné ztráty třením (stanovené výrobcem potrubí) a délky úseku potrubí. Ty jsou také uvedeny u každé armatury ve specifikacích výrobce.

Výběr kotle a trocha úspory

Kotel by měl být vybrán podle stupně dostupnosti daného paliva. Pokud je dům napojen na plyn, nemá smysl kupovat kotel na tuhá paliva nebo elektrický kotel. Pokud je třeba zajistit ohřev teplé vody, kotel se nevybírá podle topného výkonu: v takových případech se volí dvouokruhové jednotky s minimálním výkonem 23 kW. Při nižších výkonech poskytují pouze jedno místo zásobování vodou.

Výběr a instalace topných zařízení

Teplo se z kotle přenáší do místnosti prostřednictvím radiátorů. Dělí se na:

• infračervené zářiče;
• konvekčně-radiační (všechny typy zářičů);
• konvekční (žebrovaná).

Infračervené zářiče jsou méně obvyklé, ale jsou považovány za účinnější, protože neohřívají vzduch, ale předměty v okolí zářiče. Pro domácí použití jsou známé přenosné infrazářiče, které přeměňují elektrický proud na infračervené záření.

Poslední dvě jmenované jsou nejoblíbenější díky svým optimálním výkonnostním vlastnostem.

Pro výpočet počtu potřebných sekcí ohřívače je třeba znát tepelný výkon každé sekce.

Na 1 m² je potřeba přibližně 100 W tepelného výkonu. Například pokud má jedna sekce radiátoru výkon 170 W, může radiátor o 10 sekcích (1,7 kW) vytápět místnost o rozloze 17 m². Výchozí výška stropu je max. 2,7 m.

Pokud umístíte radiátor do hlubokého výklenku pod okenní parapet, snížíte tepelný výkon v průměru o 10 %. Pokud na něj umístíte ozdobnou skříňku, tepelné ztráty dosáhnou 15-20 %.

Pokud dodržíte několik jednoduchých pravidel, můžete zvýšit účinnost svých radiátorů:

• Pro maximální neutralizaci proudění studeného vzduchu teplým vzduchem by měla být otopná tělesa umístěna přesně pod okny, přičemž mezi nimi musí být dodržena vzdálenost alespoň 5 cm.
• Střed okna a radiátoru se musí buď shodovat, nebo se od něj nesmí odchýlit o více než 2 cm;
• Radiátory v každé místnosti by měly být umístěny vodorovně ve stejné úrovni;
• Vzdálenost mezi radiátorem a podlahou musí být nejméně 6 cm;
• Mezi zadní stranou ohřívače a stěnou musí být vzdálenost alespoň 2-5 cm.

Výběr kotlů pro vytápění rodinného domu

Radiátory používané pro vytápění domů mohou být následujících typů:

• Žebrovaná nebo konvekční;
• Radiačně-konvektivní;
• Radiant. Sálavá topná tělesa se zřídkakdy používají k organizaci topného systému v soukromém domě.

Moderní kotle mají vlastnosti uvedené v následující tabulce:

Při výpočtu vytápění dřevostavby vám může do jisté míry pomoci tato tabulka. Při instalaci topných těles je třeba dodržovat některé požadavky:

• Vzdálenost mezi topným tělesem a podlahou musí být nejméně 60 mm. Díky této vzdálenosti umožní domácí topné schéma čištění v těžko přístupném místě.
• Vzdálenost mezi radiátorem a okenním parapetem by měla být alespoň 50 mm, aby bylo možné radiátor v případě nouze snadno vyjmout.
• Žebra radiátorů musí být ve svislé poloze.
• Radiátory by měly být namontovány nejlépe pod okny nebo v jejich blízkosti.
• Střed topného tělesa musí být v jedné linii se středem okna.

Pokud je v jedné místnosti více topných těles, musí být umístěna na stejné úrovni.

Stanovení tlakových ztrát v potrubí

Odpor tlakové ztráty v okruhu, kterým obíhá topné médium, se určí jako součet všech jednotlivých složek. Mezi ně patří:

• ztráty v primárním obvodu, označené jako ∆Plk;
• místní náklady na teplonosnou kapalinu (∆Plm);
• tlakové ztráty ve speciálních zónách, tzv. generátorech tepla, označené jako ∆Ptg;
• ztráty uvnitř integrovaného systému výměny tepla ∆Pto.

Po sečtení těchto hodnot získáme celkový hydraulický odpor systému ∆Pco.

Kromě této zobecněné metody existují i další způsoby stanovení ztráty výšky v polypropylenových trubkách. Jedna z nich je založena na porovnání dvou hodnot, které se vztahují k začátku a konci potrubí. V tomto případě lze tlakovou ztrátu vypočítat prostým odečtením počáteční a konečné hodnoty tlakové ztráty zjištěné ze dvou tlakoměrů.

Další varianta výpočtu požadované hodnoty je založena na složitějším vzorci, který zohledňuje všechny faktory ovlivňující vlastnosti tepelného toku. Následující vzorec zohledňuje především ztráta výšky kapaliny kvůli velké délce potrubí.

• h je ztráta výšky kapaliny, která se v daném případě měří v metrech.
• λ - součinitel hydraulického odporu (nebo tření) stanovený jinými výpočtovými metodami.
• L - celková délka potrubí, které má být servisováno, měřená v běžných metrech.
• D - vnitřní velikost potrubí, která určuje průtočný objem topného média.
• V je rychlost proudění kapaliny měřená ve standardních jednotkách (metry za sekundu).
• Symbol g je gravitační zrychlení, které se rovná 9,81 m/s2.

Velmi zajímavé jsou ztráty způsobené vysokým koeficientem hydraulického tření. Záleží na drsnosti vnitřních povrchů trubek. Poměry použité v tomto případě platí pouze pro trubkové výpalky standardního kruhového tvaru. Konečný vzorec pro jejich zjištění je následující:

• V - rychlost vodních mas, měřená v metrech za sekundu.
• D je vnitřní průměr, který určuje volný prostor pro pohyb tepelné kapaliny.
• Faktor ve jmenovateli udává kinematickou viskozitu kapaliny.

Tento údaj se vztahuje ke konstantním hodnotám a je zjištěn ze speciálních tabulek, které jsou ve velkém množství zveřejněny na internetu.