Расчет котельной: наиболее важные показатели
Как и любое другое сооружение, котельная должна обеспечивать не только бесперебойную работу, но и быть экономически целесообразной. Как известно, с точки зрения эксплуатационных затрат избыточные мощности в энергетике не менее вредны, чем недостаточные. Точное знание заказчиком таких значений, как: необходимая мощность котельной, годовая выработка тепла, ее отпуск потребителям, потребление ресурсов – позволяет частично произвести расчет котельной еще на стадии проектирования. В частности, важнейший показатель – себестоимость отпускаемой теплоты – характеризует качество работы котельной, ее техническую вооруженность, экономическую эффективность.
Расчеты для экономичности котельной
Топливная компонента составляет большую часть расходов на эксплуатацию котельной – 60-80 %, поэтому даже небольшая экономия топлива позволяет значительно сократить расходы. Поэтому перед заказчиком в первую очередь встает вопрос: заказать проектирование котельной на твердом топливе, газе или котельной иного типа.
Чтобы рассчитать, например, себестоимость отпускаемой теплоты, нужно определить годовые эксплуатационные расходы:
- топливо;
- вода;
- электроэнергия;
- ремонт
- функции оборудования;
- возможные утечки или теплопотери;
- режимы эксплуатации;
- степень изношенности оборудования.
- на отопление, вентиляцию (максимальный расход, в зимнем режиме);
- на горячее водоснабжение;
- на технологические цели (с учетом разного расхода у разных потребителей).
- зимний максимум (средняя температура снаружи в течение пяти самых холодных дней);
- наиболее холодный месяц (учитывается средняя наружная температура в течение всего месяца);
- летнее время (расчетная температура воздуха снаружи в теплый период)
и другие.
Определить установленную мощность котельной (в МВт) можно по формуле
Qуст = Qном*n,
здесь Qном – мощность котлоагрегата номинальная; n – число котлоагрегатов.
Параметры, которые принимают во внимание – расходы тепла на различные нужды объекта ипотери тепла в теплосетях и в самой котельной.
В частности, отпуск теплоты котельной (в ГДж/год) может быть обозначен следующим выражением:
Qгод = Qот + Qвент + Qгвс + Qпот
Здесь Qпот – теплопотери в сети, в кВт (с учетом особенностей прокладывания тепловой сети, разновидности и состояния теплоизоляции). Теплопотери составляют 8-20 % от полезного отпуска тепловой энергии, то есть отпуска на отопление, ГВС, вентиляцию.
Выработка теплоты котельной (в ГДж/год) рассчитывается следующим образом:
Qвыр = (Qгод * 10 ^ 2) / μтп ,
здесь μтп – так называемый коэффициент теплопотока, он составляет около 98 % для котельных, мощность котлоагрегатов которых – свыше 10 МВт.
Соответственно, узнать, сколько часов в год используется установленная мощность котельной, можно так:
hуст = Qвыр / (3,6 * Qуст).
На общую мощность котельной влияет ряд факторов: материалы стен, крыши, пола, окон, их толщина, а также температурные значения в помещениях. Так что все эти составляющие важно обозначить еще на этапе пректирования котельных коттеджей или целых жилых массивов.
Расчет может быть нужен для того, чтобы выявить факторы, которые снижают КПД котельной. Анализу подлежат:
- функции оборудования;
- возможные утечки или теплопотери;
- режимы эксплуатации;
- степень изношенности оборудования.
Сравнив результаты анализа с нормативными величинами и оценив потенциал энергосбережения, специалисты разрабатывают план энергосберегающих мероприятий.
Пример проекта отопления дома
Производительность, расходы и планирование увеличения мощности
Чтобы определить, сколько понадобится котлоагрегатов и какой они должны быть мощности, нужно рассчитать производительность котельной – по сумме расходов тепла в час:
- на отопление, вентиляцию (максимальный расход, в зимнем режиме);
- на горячее водоснабжение;
- на технологические цели (с учетом разного расхода у разных потребителей).
Расход теплоты (в ГДж/год) можно определить так:
Qгод = Qо.год + Qгвс.год + Qв.год + Qт.год,
где суммируются потребление теплоты за год на отопление, ГВС, на вентиляционную систему и технологические нужды.
Для выбора оборудования узнают тепловые нагрузки в следующих режимах:
- зимний максимум (средняя температура снаружи в течение пяти самых холодных дней);
- наиболее холодный месяц (учитывается средняя наружная температура в течение всего месяца);
- летнее время (расчетная температура воздуха снаружи в теплый период).
Уход тепла на отопление (в ГДж/год) должен быть рассчитан так:
Qот = 24 * 0,0036 * Qср * nо,
где nо – длительность отопительного сезона (сут.); Qср – средний расход теплоты на отопление за час, в отопительный сезон (в кВт). Расход рассчитывают по такой формуле:
Qср = Q(t_но ) * (tв - t(ср.от.)) / (t(в ) – tно ),
где tв – внутренняя температура воздуха; t(ср.от.) – средне-сезонное значение внешней температуры снаружи; tно– региональный расчетный параметр наружной температуры для отопления; Q(t_но ) – расчетный параметр тепловой нагрузки на отопление для tно, в кВт.
Уход теплоты на вентиляцию (в ГДж/год) можно определить аналогичным образом, по расходу тепла калориферами в системе воздушного отопления:
Qвент = Z * 0,0036 * Qср * nо,
здесь Z – усреднённое число часов работы вентиляционной системы за сутки во время отопительного сезона; Qср – среднее значение расхода теплоты (в кВт) для вентиляционной системы здания.
Qср = Q(t_нв )*(tпр - t(ср.вент.)) / (t(пр ) - tнв) ,
где tпр – температура приточных воздушных масс (в °С); tнв – расчетный показатель температуры наружного воздуха, для проекта систем вентиляции; t(ср.вент.) – средняя наружная температура во время работы вентиляционной системы; Q(t_нв ) – расчетный параметр тепловой нагрузки на систему для tнв (в кВт).
Уход теплоты на ГВС (в ГДж/год) узнают по следующей формуле:
Qгвс = 24 * 0,0036 * (Qср.зим * nо + [350 – nо ] *Qср.лет),
где Qср.лет и Qср.зим – средний расход теплоты для ГВС, соответственно, за летний и зимний периоды (в кВт).
Расчеты должны показать экономическую целесообразность увеличения мощности котельной, в противном случае, возросшее потребление покрывается за счет оптимизации имеющихся ресурсов. При достаточном количестве потребителей тепла увеличение мощности существенно снижает себестоимость тепловой энергии, затраты на электроэнергию и штатный коэффициент, т.е. расходы на работу обслуживающего персонала. Напротив, эти показатели увеличиваются, если котельные долго работают с неполной тепловой нагрузкой – обычно такие режимы характерны в новых районах, поселках.
Сегодня для расчетов существуют онлай новые калькуляторы, специальные программы.
Теоретически, расчеты можно осуществить самостоятельно, подставляя все известные параметры. Но это трудоемкое занятие, и малейшая ошибка может привести к серьезным последствиям. Чтобы обезопасить себя от рисков, получить безошибочный проект и его четкую реализацию, расчет котельной лучше доверить профессионалам. Результат работы специалистов – экономичность котельной, ее долговечная и беспроблемная эксплуатация.
Стоимость проекта отопления вы можете рассчитать при помощи калькулятора, представленного ниже:
