Как рассчитать необходимую мощность котла для отопления частного дома?

Тепловая мощность котла определяет эффективность системы отопления. Если тепловая мощность недостаточна, система отопления не может поддерживать комфортную температуру. Если вы имеете дело с газовым или масляным котлом, важно не переусердствовать, так как это помешает правильной работе котла и увеличит расход топлива.

Читайте следующую статью

Содержание

Какова мощность котла и как ее узнать?

Тепловая мощность котла – это максимальное количество тепловой энергии, передаваемой теплоносителю при сгорании (выражается в киловаттах в час или кВт). Это означает, что котел мощностью 20 кВт при максимальной мощности будет производить и передавать источнику тепла 20 кВт тепловой энергии в час, если он работает непрерывно на максимальной мощности.

Мощность котла может быть задана несколькими способами:

Технические данные корпуса котла

  • Проверьте список спецификаций на корпусе котла;
  • Найдите значение в техническом паспорте модели. Если документация не сохранилась, можно поискать электронную версию или ознакомиться с предложениями интернет-магазинов, которые обязательно указывают номинальную мощность в описании модели; Расположение технических данных на корпусе котла
  • Если это газовый котел, то приблизительную теплопроизводительность можно узнать по потреблению газа, для чего следует проверить и записать, сколько кубометров потребляет котел при непрерывной работе на максимальной мощности. Удельная теплота сгорания газа постоянна и составляет 9,3 кВт. Также важно учитывать КПД котла (его также можно найти в списке технических характеристик), для старых советских моделей это значение составляет около 70-85%, новые модели имеют КПД 86-94%. Общая максимальная мощность = 9,3 кВт (теплотворная способность природного газа)*0,8 (если КПД составляет 80%)*2,5 куб. м/ч (полученный расход газа в час) = 18,6 кВт. Аналогичным образом можно рассчитать приблизительные значения для твердотопливного котла, котла на жидком топливе или электрического котла.

Невозможно увеличить тепловую мощность бытового котла без внесения серьезных, опасных изменений в его конструкцию, поэтому к выбору минимально необходимой мощности следует подходить ответственно. Если она недостаточна, установите дополнительный котел или утеплите стены, пол и потолок, замените окна и двери, чтобы уменьшить потери тепла.

Как выбрать минимально необходимую мощность котла

Для поддержания комфортной температуры в каждом помещении система отопления (и, соответственно, котел) должна обеспечивать теплопотери дома, которые также измеряются в кВт. Это означает, что тепловая мощность котла = суммарным теплопотерям дома через стены, пол, потолок, фундамент, окна и двери + запас на более сильные морозы.

Тепловые потери в отдельно стоящем доме

Визуальное представление теплопотерь в часто заселенном доме.

Расчет мощности отопительного котла по площади дома

Самый простой и распространенный метод. Практика показывает, что для среднестатистического частного дома в климатической зоне Московской области, со стенами в 2 кирпича и высотой потолков 2,7 м, на каждые 10 м 2 требуется 1 кВт тепловой мощности (именно такое соотношение соответствует средним теплопотерям). Мы также рекомендуем запас хода 15-25%.

Например, для вышеупомянутого дома площадью 100 м2 минимальная мощность котла = 100 м2 : 10 * 1,2 (20% резерв) = 12 кВт.

При расчете мощности отопительного котла в зависимости от площади дома можно также сделать поправки на теплоизоляцию дома. Средний утепленный дом (100 – 150 мм теплоизоляции или деревянные стены) будет иметь 0,5 – 0,7 кВт теплопотерь на 10 м2. Для хорошо утепленного дома с небольшой площадью остекления норма составляет 0,4 – 0,5 кВт на 10 м 2 .

Поэтому, если ваш случай кардинально отличается от среднего дома, описанного выше, стоит рассчитать мощность котла более точным методом, учитывающим все особенности, об этом рассказано одним абзацем ниже.

Термостат котельной внутри домаКак выбрать комнатный термостат и сэкономить до 30% расходов на отопление в месяц

Расчет по объему помещения

Энергонезависимый напольный газовый котел

Это относительно простой метод, основанный на SNiP, и обычно используется в квартирах. Отправной точкой является не площадь, а объем обогреваемого помещения. Согласно методике, указанной в СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий”, норматив удельного расхода тепла

  • для кирпичного жилища – 0,034 кВт/м 3 ;
  • для жилого дома из сэндвич-панелей – 0,041 кВт/м 3 .

Зная эти нормы, площадь жилища и высоту потолков, можно воспользоваться методом расчета мощности отопительного котла в зависимости от кубатуры помещений.

Например, для квартиры в здании из сэндвич-панелей площадью 150 м2 с высотой потолка 2,7 м (без внешней и внутренней изоляции стен) минимальная тепловая мощность составляет 2,7*150*0,041 = 16,6 кВт.

Из принципа расчета следует, что все теплопотери сводятся к средним значениям и теплопроводности стен из разных материалов. Это означает, что его использование целесообразно, если наружные стены не утеплены, в жилище не более 4 стандартных окон, радиаторы подключены наиболее эффективным способом, а соседние жилища отапливаются.

Расчет с учетом всех соответствующих характеристик дома

Подробная формула основана на площади жилья, но учитывает все возможные теплопотери и способ подключения радиаторов, который влияет на эффективность системы отопления, а также климатические условия в доме.

Расчеты производятся для каждого помещения отдельно, что является более правильным. Полученные значения для каждого помещения можно затем использовать для выбора мощности радиаторов. Сложив тепловую мощность, необходимую для каждой комнаты, мы получим значение для всей системы отопления в нашем доме, а значит, и для котла, который должен обеспечивать эту тепловую мощность.

Точная формула для расчета:

Q = 1000 Вт/м2 *S*k1*k2*k3…*k10,

  • где Q – тепловая мощность;
  • S – общая площадь помещения
  • k1-k10 – коэффициенты теплопотерь, климата и установки радиаторов.

k1 – количество внешних стен в помещении (стены, примыкающие к улице):

  • один – k1=1.0;
  • 2 – k1=1,2;
  • 3 – k1-1,3.

k2 – ориентация помещения (солнечная или затененная сторона):

  • север, северо-восток или восток – k2=1,1;
  • Юг, юго-запад или запад: k2=1,0.

k3 – коэффициент теплоизоляции стен помещения:

  • прямые, неутепленные стены – 1,17;
  • 2 – кирпичные или слабоизолированные стены – 1,0;
  • высокоэффективная теплоизоляция – 0,85.

k4 – детальное рассмотрение климатических условий в данной местности (температура наружного воздуха в самую холодную неделю зимы)

  • -35°C или менее – 1.4;
  • от -25°C до -34°C – 1,25;
  • от -20°C до -24°C – 1.2;
  • от -15°C до -19°C – 1.1;
  • от -10°C до -14°C – 0,9;
  • не холоднее -10°C – 0,7.

k5 – коэффициент, учитывающий высоту потолка:

  • до 2,7 м – 1,0;
  • 2,8 – 3,0 м – 1,02;
  • 3,1 – 3,9 м – 1,08;
  • 4 м и более – 1,15.

k6 – коэффициент потери тепла с потолка (то, что находится над потолком):

  • холодное, неотапливаемое помещение/чердак – 1,0
  • утепленный чердак/ мансарда – 0,9
  • 0,8 для отапливаемой жилой площади.

k7 – расчет теплопотерь для окон (тип и количество стеклопакетов):

    Традиционные окна (в том числе деревянные) с двойным остеклением – 1.17;
  • окна с двойными стеклопакетами (2 воздушные камеры) – 1,0
  • окна с двойным остеклением с аргоновым заполнением или тройным остеклением (3 воздушные камеры) – 0,85

k8 – учет общей площади остекления (общая площадь окна : площадь помещения):

  • менее 0,1 – k8 = 0,8;
  • 0,11-0,2 – k8 = 0,9;
  • 0,21-0,3 – k8 = 1,0;
  • 0,31-0,4 – k8 = 1,05;
  • 0,41-0,5 – k8 = 1,15.

k9 – Учитывая способ подключения радиаторов:

  • диагональ, где предложение сверху, возврат снизу – 1,0
  • односторонний, где подача сверху, возврат снизу – 1,03
  • двусторонние, где подача и обратка расположены снизу – 1.1;
  • диагональ, где предложение идет снизу, отдача сверху – 1,2
  • односторонний, когда предложение снизу, возврат сверху – 1,28
  • одностороннее дно, где и подача, и возврат находятся на дне – 1,28.

k10 – учитывайте положение батареи и наличие экрана:

  • практически не закрытый подоконником, не закрытый ширмой – 0,9;
  • прикрытый подоконником или выступом стены – 1,0;
  • покрытые декоративной оболочкой только снаружи – 1,05;
  • полностью закрытый экраном – 1,15.

Для большего удобства ниже расположен калькулятор, с помощью которого можно быстро рассчитать те же значения, выбрав соответствующие исходные данные.

Калькулятор для точного определения тепловой мощности

Мощность котла по типу котла

Для стандартного одноконтурного котла, независимо от вида используемого топлива, мы всегда рекомендуем запас мощности 15-25%, в зависимости от самых низких декадных температур и теплоизоляции дома. Однако в некоторых случаях требуется больший резерв:

  • 20-30% резерв для двухконтурного котла. Большинство моделей работают по принципу приоритета горячей воды, что означает, что если включена точка горячей воды котел не нагревает отопительный контур, а для работы в двухконтурном режиме требуется более высокая мощность;
  • Резерв 20-25%, если в доме есть или планируется приточно-вытяжная вентиляция без рекуперации тепла.

Также часто используется схема с косвенным водонагревателем (особенно в сочетании с твердотопливными котлами). В этом случае избыток мощности может превышать 40-50% (рассчитывается в зависимости от ситуации). Стоит понимать, что в любом случае резерв не “простаивает”, а используется для нагрева горячей воды, восполнения потерь тепла или для нагрева буферной емкости.

Автономный газовый котел с косвенным водонагревателем

Высокий белый бак справа от котла – это промежуточный нагревательный цилиндр, в котором постоянно хранится большое количество горячей воды.

Почему не стоит выбирать котел со слишком большой дополнительной мощностью

Недостаток отопительной мощности очень очевиден: система отопления просто не обеспечивает желаемый уровень температуры даже при непрерывной работе. Однако, как мы уже говорили, избыточные мощности также могут быть серьезной проблемой со следующими последствиями:

  • Снижение КПД и увеличение расхода топлива, особенно для одно- и двухступенчатых горелок, которые не могут плавно модулировать мощность;
  • Частые циклические включения и выключения котла, что нарушает нормальную работу и сокращает срок службы горелки;
  • Просто более высокая стоимость котлоагрегата, учитывая, что продукция, за которую была произведена повышенная оплата, не будет использоваться;
  • часто большего веса и размеров.

Когда чрезмерная теплоотдача все же целесообразна

Единственной причиной выбора бойлера с мощностью, значительно превышающей необходимую, как мы уже говорили, является использование его в сочетании с буферной емкостью. Буферная емкость (также теплоаккумулятор) – это резервуар определенного объема, заполненный теплоносителем, назначение которого – собирать избыточное тепло, отдаваемое тепло и затем более эффективно распределять его для отопления дома или обеспечения горячей водой.

Например, теплоаккумулятор является отличным решением при недостаточной мощности ГВС или при циклической работе твердотопливного котла, когда топливо сгорает до максимума и система быстро остывает после сгорания. Теплоаккумулятор также часто используется в сочетании с электрическим бойлером, который нагревает бак во время действия льготного ночного тарифа на электроэнергию, а днем накопленное тепло распределяется по всей системе, даже поддерживая необходимую температуру в течение длительного времени без использования бойлера.

Как рассчитать мощность котла для отопления дома

Сердцем” любой отопительной системы, использующей жидкий теплоноситель, является котел. Именно здесь энергетический потенциал топлива (твердого, газообразного, жидкого) или электричества преобразуется в тепло, которое передается теплоносителю и распределяется по всем отапливаемым помещениям дома или квартиры. Естественно, возможности каждого котла не безграничны, т.е. ограничены его техническими и эксплуатационными характеристиками, приведенными в паспорте изделия.

Как рассчитать мощность котла для отопления дома

Как рассчитать мощность котла для отопления дома?

Одной из ключевых характеристик является тепловая мощность устройства. Проще говоря, он должен обладать способностью производить в единицу времени такое количество тепла, которого было бы достаточно для полного обогрева всех помещений в доме или квартире. Выбор правильной модели “на глаз” или на основе некоторых очень общих понятий может привести к ошибкам в ту или иную сторону. Поэтому в данной публикации мы постараемся предложить читателю, пусть не профессионалу, но с достаточно высокой степенью точности, алгоритм расчета мощности котла для отопления дома.

Тривиальный вопрос – почему необходимо знать требуемую мощность котла?

Хотя вопрос кажется риторическим, необходимо дать несколько пояснений. Дело в том, что некоторые домовладельцы все еще совершают ошибки, впадая то в одну, то в другую крайность. То есть, они покупают приборы с заведомо низкой тепловой мощностью, надеясь сэкономить, или со слишком высокой мощностью, чтобы, по их мнению, обеспечить себя теплом в любой ситуации.

И то, и другое совершенно неправильно и негативно сказывается как на комфорте проживания, так и на сроке службы самого оборудования.

  • Ну, с недостаточной калорийностью все более или менее понятно. Когда наступят зимние морозы, котел будет работать на полную мощность, и нет никакой гарантии, что он обеспечит комфортный микроклимат в помещениях. Это означает, что потребуется “подогрев” с помощью электронагревателей, что влечет за собой большие дополнительные расходы. А котел, работающий с максимальной эффективностью, вряд ли прослужит долго. В любом случае, через год или два домовладельцы четко осознают необходимость замены устройства на более эффективное. В любом случае, цена ошибки очень впечатляет.

Какой бы отопительный котел ни был выбран, его тепловая мощность должна соответствовать определенным требованиям

Какой бы отопительный котел вы ни выбрали, его тепловая мощность должна соответствовать определенной “гармонии” – полностью покрывают потребность дома или квартиры в тепле и имеют разумный рабочий запас.

  • Почему бы не купить котел с большим запасом, что это может быть? Да, конечно, качественное отопление помещений будет обеспечено. Но теперь давайте перечислим “минусы” этого подхода:

– Во-первых, котел большей мощности сам по себе может стоить значительно дороже, и такую покупку вряд ли можно назвать рациональной.

– Во-вторых, с увеличением производительности почти всегда увеличивается размер и вес устройства. Это означает ненужные трудности при установке и “украденное” пространство, что особенно важно, если котел планируется разместить, например, на кухне или в другой комнате в жилой части дома.

– В-третьих, мы можем столкнуться с неэкономичной работой системы отопления – часть используемых энергоресурсов будет расходоваться впустую или вообще пропадать даром.

– В-четвертых, избыточная мощность означает регулярные, длительные простои котла, которые дополнительно сопровождаются охлаждением дымохода и, как следствие, обильным образованием конденсата.

– В-пятых, если мощный электроприбор никогда не заряжается должным образом, это не принесет вам пользы. Это утверждение может показаться парадоксальным, но именно так оно и есть – потребление увеличивается, время безотказной работы значительно уменьшается.

Цены на популярные котлы

Повышенная мощность котла целесообразна только в том случае, если котел будет подключен к системе горячего водоснабжения – косвенному водонагревателю. Или если вы планируете расширить систему отопления в будущем. Например, владельцы планируют пристройку к своему дому.

Способы расчета необходимой мощности котла

По правде говоря, тепловые расчеты всегда лучше доверять специалистам – необходимо учитывать слишком много нюансов. Но понятно, что такие услуги не бесплатны, поэтому многие владельцы предпочитают взять на себя ответственность за выбор параметров котельного оборудования.

Давайте рассмотрим наиболее распространенные в Интернете способы расчета тепловой мощности. Но сначала давайте проясним вопрос, что именно должно влиять на этот параметр. Это облегчает понимание преимуществ и недостатков каждого из предложенных методов расчета.

Каковы основные принципы расчета

Таким образом, в системе отопления есть две основные задачи. Между ними нет четкого различия – напротив, они очень тесно связаны.

  • Первое – это установление и поддержание комфортной температуры в помещении. Такой уровень обогрева должен покрывать весь объем помещения. Конечно, в силу законов физики температурные градации по высоте все равно неизбежны, но они не должны влиять на ощущение комфорта в помещении. Из этого следует, что система отопления должна быть способна нагреть определенное количество воздуха.

Степень теплового комфорта, конечно, является субъективной величиной, т.е. разные люди могут оценивать ее по-своему. Однако предполагается, что она находится в диапазоне +20 ÷ 22 °C. Обычно это температура, которая используется при тепловых расчетах.

То же самое относится и к стандартам, установленным действующими ГОСТами, СНиПами и СанПиНами. Например, в таблице ниже приведены требования ГОСТ 30494-96:

Тип номераУровень температуры воздуха, °C
оптимальныйдопустимый
Жилые помещения20÷2218÷24
Жилища в регионах с минимальной зимней температурой -31 °C и ниже21÷2320÷24
Кухня19÷2118÷26
WC19÷2118÷26
Ванная комната, совмещенный санузел24÷2618÷26
Комнаты для занятий, отдыха и тренировок20÷2218÷24
Коридор18÷2016÷22
Прихожая, лестница16÷1814÷20
Складские помещения16÷1812÷22
Кладовые Кладовые и коридоры Кладовые и лестницы Кладовые и кладовые Кладовые и кладовки Кладовые и кладовки22÷2520÷28
  • Вторая задача – постоянная компенсация возможных потерь тепла. Практически невозможно создать “идеальный” дом без утечек тепла. Можно лишь свести их к абсолютному минимуму. А путями утечки становятся, в той или иной степени, практически все части конструкции здания.

Потери тепла - самый большой враг систем отопления.

Потеря тепла – самый большой враг систем отопления.

Строительный компонентПриблизительный вклад в общие теплопотери
Фундамент, цоколь, первый этаж (на земле или над неотапливаемым перекрытием)от 5 до 10%
Соединения в строительных конструкцияхот 5 до 10%
Инженерные коммуникации через строительные конструкции (канализационные трубы, водо- и газопроводы, электрические или коммуникационные кабели и т.д.)до 5%
Наружные стены, в зависимости от уровня теплоизоляцииот 20 до 30%
Окна и двери снаружиприблизительно. 20÷25%, из которых примерно половина вызвана недостаточно герметичными рамами, неправильно подобранными рамами или панелями
Крышадо 20%
Дымоход и вентиляциядо 25÷30%

К чему все эти довольно длинные объяснения? Объяснить читателю, что в расчетах необходимо учитывать оба направления, несмотря ни на что. То есть, “геометрию” отапливаемых помещений дома и примерный уровень теплопотерь из них. Величина этих тепловых потерь, в свою очередь, зависит от многих других факторов. Это разница температур между улицей и домом, качество теплоизоляции, характеристики дома в целом и расположение каждой из его комнат, а также другие критерии оценки.

Возможно, вам будет интересно узнать, какие котлы подходят для сжигания твердого топлива.

Как только вы освоите эти знания, мы перейдем к рассмотрению различных методов расчета необходимой мощности отопления.

Расчет мощности в зависимости от площади отапливаемых помещений

Этот метод рекламируется гораздо шире, чем другие.

Предлагается исходить из условного соотношения, что для хорошего обогрева одного квадратного метра помещения требуется 100 Вт тепловой энергии. Это позволяет рассчитать тепловую мощность по формуле:

Q = всего / 10

Q – тепловая мощность, необходимая для системы отопления, выраженная в киловаттах.

Всего – общая площадь отапливаемого пола в здании, в квадратных метрах.

Самый примитивный метод расчета основан только на отапливаемой площади.

Самый примитивный способ расчета – только на основе площади отапливаемых помещений.

Тем не менее, некоторые места бронируются:

  • Во-первых, высота потолка должна составлять в среднем 2,7 метра, допустим диапазон от 2,5 до 3 метров.
  • Во-вторых, может быть сделана поправка на регион проживания, т.е. “плавающий” стандарт 100 Вт/м² вместо фиксированного:
Регион проживанияУдельная тепловая мощность системы отопления (Вт/м²)
Юг России (Северный Кавказ, Каспийский, Черноморский и Азовский регионы)70 ÷ 90
Центрально-Черноземный район, Южное Поволжье100 ÷ 120
Центральные регионы европейской части, Приморье120÷ 150
Северные районы европейской части России, Уральский регион, Сибирь160 ÷ 200

Это означает, что формула будет иметь несколько иную форму:

Q = всего × Куд / 1000

Qud на основе приведенной выше таблицы удельной тепловой мощности на квадратный метр площади пола.

  • В-третьих, расчеты действительны для домов или квартир со средней степенью изоляции ограждающих конструкций.

Однако, несмотря на эти предостережения, данный расчет ни в коем случае не является точным. Согласитесь, что она во многом основана на “геометрии” дома и его комнат. А потери тепла практически не учитываются, кроме довольно “размытого” диапазона теплоемкости, характерного для конкретных регионов (который также очень расплывчат), и комментариев о том, что стены должны иметь среднюю степень изоляции.

Но несмотря ни на что, этот метод по-прежнему популярен именно из-за своей простоты.

Очевидно, что к рассчитанному значению следует добавить эксплуатационный резерв котла. Его не следует переоценивать – эксперты советуют не превышать диапазон 10-20%. Это относится ко всем методам расчета тепловой мощности, рассмотренным ниже.

Расчет необходимой мощности отопления в зависимости от кубатуры помещений

Этот метод расчета в основном такой же, как и предыдущий. Однако отправной точкой является не площадь, а объем – фактически та же площадь, но умноженная на высоту потолка.

Стандарты для удельной теплоемкости принимаются следующим образом:

  • для кирпичных домов – 34 Вт/м3;
  • для панельных домов – 41 Вт/м³.

Расчет производится исходя из объема отапливаемых помещений. Он также не очень точен.

Расчет на основе объема отапливаемых помещений. Он также не очень точен.

Из самих предлагаемых значений (из их формулировок) ясно, что эти нормы установлены для жилых зданий и в основном используются для расчета потребности в тепле для помещений, подключенных к центральной коллекторной системе или к автономной котельной.

Очевидно, что в центре внимания снова находится “геометрия”. И вся система учета теплопотерь сводится только к различиям в теплопроводности кладки и стен перекрытия.

Одним словом, такой подход к расчету тепловой мощности также не является точным.

Алгоритм расчета, учитывающий особенности дома и отдельных помещений

Описание процедуры расчета

Поэтому приведенные выше методы дают лишь общее представление о количестве тепловой энергии, необходимой для отопления дома или квартиры. Их общей особенностью является то, что они почти полностью игнорируют возможные тепловые потери, которые рекомендуется рассматривать как “средние”.

Однако можно произвести более точные расчеты. В этом поможет предлагаемый алгоритм расчета, который также доступен в виде онлайн-калькулятора. Прежде чем приступить к расчетам, стоит пошагово рассмотреть сам принцип.

Во-первых, важное замечание. В предлагаемой методике оценивается не общая площадь или объем дома или квартиры, а каждое отапливаемое помещение в отдельности. Действительно, помещения одинакового размера, но с разным, скажем, количеством внешних стен, будут требовать разного количества тепла. Невозможно поставить знак равенства между помещениями со значительными различиями в количестве и площади окон. И таких критериев для оценки каждого помещения множество.

Поэтому лучше рассчитать необходимую мощность обогрева для каждой комнаты отдельно. Затем, просто сложив эти значения, мы получим общую тепловую мощность всей системы отопления. Фактически это “сердце” системы – котел.

Каждая комната в доме имеет свои особенности. Поэтому лучше рассчитать необходимую тепловую мощность для каждого из них отдельно, а затем суммировать результаты.

Каждая комната в доме имеет свои особенности. Поэтому правильнее будет рассчитать необходимую тепловую мощность для каждого из них отдельно, а затем суммировать результаты.

Еще одно замечание. Предлагаемый алгоритм не претендует на “научность”, то есть не основан непосредственно на каких-либо конкретных формулах, установленных СНиП или другими нормативными документами. Однако он был проверен на практике и показывает результаты с высокой степенью точности. Расхождения с результатами профессионально выполненных тепловых расчетов минимальны и не влияют на правильный выбор приборов по их номинальной тепловой мощности.

“Архитектура” расчета следующая – мы берем базовое, ранее заданное значение удельной теплоотдачи 100 Вт/м², а затем вводим ряд поправочных коэффициентов, отражающих в большей или меньшей степени величину теплопотерь в помещении.

Если выразить его с помощью математической формулы, то получится примерно такой результат

Qk = 0,1 × S k × k1 × k2 × k3 × k4 × k5 × k6 × k7 × k8 × k9 × k10 × k11

Qk – необходимая мощность нагрева для адекватного обогрева данного помещения

0.1 – это преобразование 100 Вт в 0,1 кВт, просто для удобства получения результата в киловаттах.

S k – площадь помещения.

k1 ÷ k11 – это коэффициенты, корректирующие результат в зависимости от характеристик помещения.

Конечно, с определением площади помещения не должно возникнуть проблем. Поэтому перейдем непосредственно к деталям поправочных коэффициентов.

  • k1 – коэффициент, учитывающий высоту потолков в помещении.

Очевидно, что высота потолка напрямую влияет на количество воздуха, которое должна нагреть система отопления. Для расчетов предлагаются следующие значения поправочных коэффициентов:

Высота потолка в помещенииПоправочный коэффициент k1
– макс. 2,7 м1
– 2,8 м – 3,0 м1.05
– 3,1 – 3,5 м1.1
– 3,6 – 4,0 м1.15
– более 4,0 м1.2
  • k2 – коэффициент, учитывающий количество стен, соприкасающихся с внешней стороной помещения.

Чем больше площадь контакта с внешней средой, тем больше потери тепла. Всем известно, что в угловой комнате всегда намного холоднее, чем в комнате с одной наружной стеной. А некоторые комнаты в доме или квартире могут быть даже внутренними, не имеющими контакта с внешней средой.

С умом, конечно, нужно учитывать не только количество наружных стен, но и площадь их поверхности. Однако это упрощенный расчет, поэтому мы ограничимся введением поправочного коэффициента.

Коэффициенты для различных случаев приведены в таблице ниже:

Количество внешних стен в помещенииКоэффициент k2
– одна стена1
– две стены1.2
– три стены1.4
– внутреннее пространство со стенами, не соприкасающимися с улицей0.8

Случай, когда все четыре стены являются наружными, не учитывается. Это не жилой дом, а всего лишь сарай.

  • k3 – коэффициент, учитывающий положение внешних стен по отношению к кардинальным точкам.

Даже зимой не следует недооценивать возможное влияние солнечной энергии. В солнечный день она проникает через окна в помещения, тем самым включая их в общую систему теплоснабжения. Кроме того, стены получают заряд солнечной энергии, что приводит к снижению общих теплопотерь через них. Но все это справедливо только для стен, которые “видят” солнце. На северной и северо-восточной стороне дома такого эффекта нет, что также можно исправить.

Положение стены комнаты по отношению к сторонам света может быть важным - солнечный свет может вносить свои коррективы.

Положение стены комнаты по отношению к сторонам света может оказать влияние – солнечные лучи могут изменить ситуацию.

Значения поправочных коэффициентов приведены в таблице ниже:

Расположение стены по отношению к кардинальным точкамЗначение коэффициента k3
– внешняя стена, выходящая на юг или запад1.0
– Внешняя стена, обращенная на север или восток1.1
  • k4 – это коэффициент, учитывающий направление зимних ветров.

Эта поправка может и не понадобиться, но для домов на открытой местности ее стоит принять во внимание.

Возможно, вам будет интересно узнать, что такое биметаллические батареи

Почти в каждом месте преобладают зимние ветры – это также известно как “роза ветров”. Местные метеорологи обязаны иметь такой график – он составляется по результатам многолетних наблюдений за погодой. Часто сами жители точно знают, какие ветра чаще всего беспокоят их зимой.

Для домов, расположенных на открытых, ветреных участках, также стоит учитывать преобладающие направления ветров в зимний период.

Для домов, расположенных на открытых, ветреных участках, стоит учитывать преобладающие направления ветров в зимний период.

А если стена здания расположена с подветренной стороны и не защищена от ветра естественными или искусственными барьерами, она будет охлаждаться сильнее. Это означает, что потери тепла в помещении также увеличатся. Это будет менее выражено, если стена расположена параллельно направлению ветра, и менее выражено, если она расположена против ветра.

Если мы не хотим “заморачиваться” с этим коэффициентом, или не имеем достоверной информации о направлении ветра зимой, можно оставить коэффициент равным единице. Или, наоборот, можно установить его на максимум, на всякий случай, т.е. для самых неблагоприятных условий.

Значения этого поправочного коэффициента приведены в таблице:

Расположение внешней стены помещения по отношению к зимней розе ветровЗначение коэффициента k4
– стена с наветренной стороны1.1
– стена параллельна преобладающему направлению ветра1.0
– подветренная стена подветренная стена0.9
  • k5 – коэффициент, учитывающий уровень зимних температур в регионе проживания.

Если мы проведем теплотехнические расчеты в соответствии с правилами, то при оценке теплопотерь мы учтем разницу между температурой внутри и снаружи помещения. Понятно, что чем холоднее регион, тем больше тепла необходимо подавать в систему отопления.

Конечно, уровень зимних температур напрямую влияет на количество тепловой энергии, необходимой для обогрева помещения.

Конечно, уровень зимних температур напрямую влияет на количество тепла, необходимого для обогрева помещений.

Это также будет в некоторой степени учтено в нашем алгоритме, но с приемлемым упрощением. В зависимости от уровня минимальных зимних температур в самой холодной декаде выбирается поправочный коэффициент k5.

Уровень отрицательных температур в самой холодной декаде зимыКоэффициент k5
-35 °C и ниже1.5
от -30 до -34 °C1.3
– от 25 до -29 °C1.2
– ниже -20 – -24 °C1.1
от -15 до -19 °C1.0
от -10 до -14 °C0.9
– не холоднее -10 °C0.8

Здесь можно сделать одно замечание. Расчеты будут правильными, если учитывать температуры, считающиеся нормальными для данного региона. Нет необходимости вспоминать необычные заморозки, которые произошли, например, несколько лет назад (в любом случае, именно поэтому вы их и помните). Это означает, что следует выбирать самую низкую, но нормальную для данной местности температуру.

  • k6 – это коэффициент, учитывающий качество теплоизоляции стен.

Само собой разумеется, что чем эффективнее система изоляции стен, тем ниже будет уровень теплопотерь. В идеале теплоизоляция должна быть полной, основанной на теплотехнических расчетах, учитывающих климатические условия региона и конструкцию дома.

При расчете необходимой тепловой мощности также следует учитывать существующую теплоизоляцию стен. Предлагается следующая градация поправочных коэффициентов:

Оценка теплоизоляции наружных стенЗначение коэффициента k6
Правильная изоляция на основе ранее выполненных расчетов.0.85
Средний уровень изоляции. Примерно, стены из натурального дерева (бревна, бруса) толщиной не менее 200 мм или кладка из двух кирпичей (490 мм).1.0
Недостаточная теплоизоляция1.27

Недостаточная теплоизоляция или ее отсутствие вообще не должны присутствовать в доме. В противном случае система отопления будет очень дорогой, и нет гарантии действительно комфортных условий проживания.

Стоит знать, что такое байпас в системе отопления.

Если читатель хочет самостоятельно оценить теплоизоляцию своего дома, он может воспользоваться информацией и калькулятором, представленными в последней части публикации.

  • k7 иk8 – коэффициенты, учитывающие потери тепла через пол и потолок.

Следующие два коэффициента аналогичны – вводя их, вы учитываете приблизительный уровень теплопотерь через полы и потолки помещений. Здесь нет необходимости подробно останавливаться – оба возможных варианта и соответствующие значения этих коэффициентов представлены в таблицах:

Прежде всего, коэффициент k7, который корректирует результат в зависимости от характеристик пола:

Характеристики пола номеразначение k7
Отапливаемое помещение, смежное с помещением ниже1.0
Подогрев пола над неотапливаемым помещением (подвалом) или на земле1.2
Неотапливаемый этаж на первом этаже или над неотапливаемым помещением.1.4

Теперь коэффициент k8, который корректирует верхнюю окрестность:

Что находится над потолком комнатыЗначение коэффициента k8
Холодный чердак или другое неотапливаемое помещение1.0
Изолированный, но неотапливаемый и невентилируемый чердак или другое помещение.0.9
Сверху расположен подогреваемый отсек.0.8
  • k9 – коэффициент, учитывающий качество окон в купе.

И здесь все просто – чем лучше качество окон, тем меньше теплопотери через них. Старые деревянные рамы, как правило, не обладают хорошими теплоизоляционными свойствами. Современные оконные системы с двойным остеклением лучше в этом отношении. Но может быть и некоторая градация – в зависимости от количества камер в стеклопакете и других конструктивных особенностей.

Для наших упрощенных расчетов можно использовать следующие значения коэффициента k9:

Конструктивные особенности окнастоимость k9
– Обычные деревянные рамы с двойным остеклением1.27
– современные оконные системы с одинарным остеклением1.0
– современные оконные системы с двойным остеклением или двойным остеклением с аргоновым наполнением.0.85
– в комнате нет окон0.6
  • k10 – это множитель, который корректирует площадь остекления помещения.

Качество окон еще не полностью раскрывает все возможные потери тепла через них. Площадь остекления очень важна. Трудно сравнить маленькое окно с огромным панорамным окном, занимающим почти всю стену.

Чем больше площадь окна, даже при самом лучшем теплоизоляционном остеклении, тем больше теплопотери

Чем больше площадь окна, даже при самом качественном остеклении, тем больше теплопотери.

Для того чтобы ввести поправку на этот параметр, сначала необходимо рассчитать так называемые “тепловые потери”. коэффициент остекления помещения. Это несложно – просто найдите соотношение площади остекления к общей площади помещения.

kw = sw /. S

кВт – коэффициент остекления помещения;

sw – общая площадь остекления, м²;

S – площадь помещения, м².

Любой человек может измерить и сложить площадь окна. Это позволяет легко найти необходимый коэффициент остекления простым делением. Это позволяет внести его в таблицу и определить значение поправочного коэффициента k10.:

Значение коэффициента остекления кВтЗначение коэффициента k10
– до 0,10.8
– 0,11 – 0,20.9
– 0,21 – 0,31.0
– 0,31 – 0,41.1
– 0,41 – 0,51.2
– более 0,511.3
  • k11 – это коэффициент, учитывающий наличие двери со стороны улицы.

Это последний фактор, который необходимо принять во внимание. В комнате может быть дверь, ведущая прямо на улицу, на холодный балкон, в неотапливаемый коридор или прихожую и т.д. Мало того, что сама дверь часто является очень серьезным “мостиком холода”, но если она регулярно открывается, в помещение каждый раз попадает значительное количество холодного воздуха. Поэтому необходимо учитывать и этот фактор: такие потери тепла, безусловно, требуют дополнительной компенсации.

Значения для k11 приведены в таблице ниже:

Наличие двери на улицу или в холодное помещениезначение k11
– без двери1.0
– одна дверь1.3
– две двери1.7

Этот фактор следует учитывать, если дверь регулярно используется зимой.

Возможно, вам также будет интересно узнать, что такое плита с водяным охлаждением

Теперь вы можете взглянуть на поправочные коэффициенты. Как видите, здесь нет ничего сложного, и вы можете легко начать расчет.

Еще один совет перед началом расчетов. Это гораздо проще, если заранее составить таблицу, в которой в первой колонке перечислить все комнаты в доме или квартире, подлежащие пайке, по очереди. Затем в столбцах поместите данные, необходимые для расчета. Например: во второй колонке – площадь пола, в третьей – высота потолков, в четвертой – ориентация по кардинальным точкам и так далее. Сделать такой стол несложно, если перед вами план вашего жилого пространства. Очевидно, что в последнем столбце необходимо ввести рассчитанные значения требуемой мощности отопления для каждого помещения.

Таблица может быть составлена в офисной программе или просто на листе бумаги. Сделав расчеты, не спешите – значения тепловой мощности еще пригодятся, например, при покупке обогревателей или электронагревателей для использования в качестве резервного источника тепла.

Чтобы максимально облегчить читателю выполнение этих расчетов, ниже приведен специальный онлайн-калькулятор. С помощью этого калькулятора расчеты могут быть произведены в течение нескольких минут на основе исходных данных, собранных в таблице.

Калькулятор для расчета необходимой мощности отопления для комнат дома или квартиры.

После выполнения расчета для каждого из отапливаемых помещений все значения суммируются. Это будет значение общей тепловой мощности, необходимой для полного отопления дома или квартиры.

Как упоминалось выше, к общей стоимости следует добавить резерв в размере от 10 до 20 процентов. Например, расчетная мощность составляет 9,6 кВт. Если добавить 10 процентов, то получится 10,56 кВт. Если добавить 20 процентов, то получится 11,52 кВт. В идеале номинальная тепловая мощность приобретаемого вами котла должна составлять от 10,56 до 11,52 кВт. Если такой модели нет, приобретается самая близкая по производительности модель. Например, в данном конкретном примере котлы мощностью 11,6 кВт предлагаются несколькими различными производителями.

Возможно, вам будет интересно узнать, что такое буферная емкость для твердотопливного котла

Каков наилучший способ оценки теплоизоляции стен помещения?

Как и было обещано выше, этот раздел статьи поможет читателю оценить теплоизоляцию стен своего дома. Это тоже требует одного простого теплотехнического расчета.

Принцип расчета

Согласно требованиям СНиП, термическое сопротивление (также называемое термическим сопротивлением) строительных конструкций жилых домов не должно быть ниже нормативного значения. Эти нормативные значения устанавливаются для отдельных регионов страны в соответствии с их специфическими климатическими условиями.

Где можно найти эти ценности? Во-первых, их можно найти в специальных таблицах в приложениях к СНиП. Во-вторых, их можно получить в любой местной строительной или проектной компании. Но можно воспользоваться и предлагаемой схематической картой, которая охватывает всю территорию Российской Федерации.

Схема определения нормативного значения термического сопротивления строительных конструкций

Схематическая карта для определения стандартизированных значений термического сопротивления строительных конструкций

В данном случае нас интересуют стены, поэтому мы берем из карты значение теплового сопротивления “для стен” – они отмечены фиолетовыми цифрами.

Давайте теперь рассмотрим, из чего состоит это термическое сопротивление и что оно означает с точки зрения физики.

Таким образом, сопротивление теплопередаче абстрактного однородного слоя х равна:

Rx = hx / λx

Rx – сопротивление теплопередаче, измеряется в м²×°К/Вт;

xx – толщина слоя, выраженная в метрах;

λx – коэффициент теплопроводности материала, из которого изготовлен слой, Вт/м×°К. Это табличное значение, и для каждого здания или теплоизоляционного материала его легко найти в справочных онлайн-ресурсах.

Обычные строительные материалы, используемые для стен, обычно не достигают нормативных значений сопротивления теплопередаче даже при их большой толщине (в разумных пределах, конечно). Другими словами, стену нельзя назвать правильно изолированной. Для этого и используется теплоизоляция – для создания дополнительного слоя, который “заполняет дефицит”, необходимый для достижения нормативных значений. Благодаря низким коэффициентам теплопроводности высококачественных изоляционных материалов, нет необходимости возводить очень толстые конструкции.

Давайте рассмотрим упрощенную схему изолированной стены:

Схема стены с изоляцией и отделочным слоем

Схема стены с изоляционным слоем и отделкой

1 – это сама стена, которая имеет определенную толщину и сделана из определенного материала. В большинстве случаев он не способен самостоятельно “по умолчанию” обеспечить требуемое термическое сопротивление.

2 – слой теплоизоляционного материала, коэффициент теплопроводности и толщина которого должны обеспечить покрытие недостатка до стандартизированного значения R-value. Теплоизоляция показана снаружи, но может быть размещена и на внутренней стороне стены или даже между двумя слоями несущей конструкции (например, из кирпича по принципу “wellbrick”).

3 – внешняя отделка фасада.

4 – внутренняя отделка.

Отделочные слои часто не оказывают существенного влияния на общее термическое сопротивление. Однако они также включены в профессиональные расчеты. Кроме того, отделка также может быть разной – например, теплая штукатурка или пробковые плиты способны значительно улучшить общую теплоизоляцию стен. Таким образом, для “чистого эксперимента” можно учесть оба этих слоя.

Однако есть важное замечание: отделочный слой фасада никогда не будет учитываться, если между ним и стеной или изоляцией есть вентилируемый зазор. И это часто случается с вентилируемыми фасадными системами. В такой конструкции внешняя отделка не влияет на общий уровень теплоизоляции.

Поэтому, зная материал и толщину сплошной стены, материал и толщину теплоизоляции и отделочных слоев, легко рассчитать их общее термическое сопротивление по приведенной выше формуле и сравнить его с номинальным значением. Если она не меньше – сомнений нет, стена имеет полную теплоизоляцию. Если этого недостаточно – вы можете рассчитать, какой слой и какой изоляционный материал может восполнить недостаток.

А чтобы сделать задачу еще проще, вот онлайн-калькулятор, который сделает расчеты быстро и точно.

Ниже приведены некоторые пояснения о том, как его использовать:

  • Для начала из графика получают нормированное значение сопротивления теплопередаче. В данном случае, как уже говорилось выше, нас интересуют стены.

(Однако калькулятор универсален. Он также позволяет оценить теплоизоляцию полов и кровельных покрытий. Чтобы вы могли использовать его при необходимости – добавьте страницу в закладки).

  • Другая группа полей задает толщину и материал основной несущей конструкции – стены. Если стена выполнена в виде “колодца” с теплоизоляцией внутри, толщина стены указывается как общая толщина.
  • Если стена имеет теплоизоляцию (независимо от ее расположения), указывается тип и толщина теплоизоляционного материала. Если изоляция отсутствует, толщина по умолчанию равна “0”. – перейти к следующей группе полей.
  • Следующая группа “посвящена” отделке наружных стен – также необходимо указать материал и толщину. Если отделки нет, или нет необходимости ее включать, мы оставляем все по умолчанию и идем дальше.
  • Аналогичная процедура используется для внутренней отделки стены.
  • Наконец, просто выберите теплоизоляционный материал, который будет использоваться для дополнительной теплоизоляции. Варианты отображаются в выпадающем списке.

При нажатии кнопки “CALCULATE REAL THERMAL INSULATION” на экране появится результат в миллиметрах. Варианты можно найти здесь:

– Нулевое или отрицательное значение сразу указывает на то, что теплоизоляция стены соответствует требованиям, и дополнительная изоляция просто не требуется.

– Положительное значение, близкое к нулю, например, до 10÷15 мм, также не дает повода для беспокойства, и степень теплоизоляции можно считать высокой.

– Недостаточное значение до 70÷80 мм уже должно дать владельцам пищу для размышлений. Хотя такая изоляция может считаться умеренно эффективной и может быть учтена при расчете тепловой мощности котла, лучше запланировать усиление теплоизоляции. Вы уже видите, насколько толстым является дополнительный слой. И реализация этой работы даст ощутимый эффект сразу – за счет повышения комфортности микроклимата в помещениях и использования меньшего количества энергоресурсов.

– Если расчеты показывают недостаток более 80÷100 мм, это означает, что изоляции мало или нет, или она крайне неэффективна. Невозможно отрицать, что перспектива работы с изоляцией выходит на первый план. И это будет гораздо экономичнее, чем покупка котла с увеличенной мощностью, часть которой просто будет потрачена буквально на “обогрев улицы”. Разумеется, это сопровождается разорительными счетами за напрасно потраченную энергию.

Калькулятор для оценки эффективности теплоизоляции стен

Завершаем публикацию видеороликом, также посвященным учету теплопотерь при расчете мощности системы отопления. Пресс фитинги для металлопластиковых труб вы найдете ответ по ссылке.

Расчет мощности газового котла

Многие домовладельцы стремятся установить газовые котлы для отопления и горячего водоснабжения в своих домах, чтобы не зависеть от капризов плохой погоды и подводных камней, связанных с коммунальными системами отопления.

В этой ситуации очень важно правильно выбрать принадлежность котла, для чего необходимо знать, как рассчитать мощность газового котла.

img

Если она превышает фактические теплопотери объекта, то часть затрат на производство тепла будет потеряна. А приборы с низкой теплоотдачей не смогут обеспечить домохозяйства необходимым количеством тепла.

Какова мощность газового котла?

Мощность или производительность котла является наиболее важным элементом процесса отопления, который влияет на тепловой комфорт отапливаемых зданий.

Мощность котла – это количество тепловой энергии, переданной в систему водяного отопления при сжигании энергоносителя в топке.

Он измеряется в Гкал или МВт. Для бытовых приборов значение в кВт обычно указывается в паспорте. Чтобы понять физический смысл этой фигуры, можно представить следующие пропорции:

1 Гкал/ч – это 40,0 м3 теплоносителя, циркулирующего в час и нагретого в котле на 25°C. Коэффициент пересчета между этими значениями составляет:

1,0 GCal = 1,16 МВт.

Мощность газового котла можно рассчитать по формуле:

  • Rv – расход циркулирующей воды, м3/ч;
  • t1 – t2 – разница T воды на входе и выходе из котла, °C.

img

Пример расчета мощности, который выполняется перед выбором котлоагрегата:

  • Температура теплоносителя в питательной линии котла составляет 60 C.
  • Температура обратной воды из сети в бойлер составляет 40 C.
  • Расход воды в сети составляет 1,0 м3/ч.

Мо= (60-40)*1/1000=0,02 Гкал. * 1,16 = 0,0232 МВт = 23,2 кВт,

округленно Мо = 24 кВт.

Многие пользователи, желая сэкономить, задаются вопросом, как уменьшить мощность газового котла. Данный пример показывает, что для этого необходимо либо уменьшить разницу температур, либо уменьшить площадь обогрева.

Второе значение является константой, поэтому вы можете работать над уменьшением разницы температур. Это можно сделать с помощью надежной системы теплозащиты дома.

Расчет мощности газового котла в зависимости от площади помещения

В большинстве случаев используется приблизительный расчет тепловой мощности котельного агрегата в зависимости от площади отопления, например, для отдельно стоящего дома:

  • 10 кВт на 100 м2;
  • 15 кВт на 150 кв.м.; 15 кВт на 150 кв.м;
  • 20 кВт на 200 м2.

Следует помнить, что эти рекомендации были введены в советское время и не учитывают уровень теплоизоляции современных строительных материалов. Они также не применимы в районах, где климат значительно отличается от центральных регионов России и Московской области.

Такие расчеты могут подойти для не очень большого здания с утепленным чердачным перекрытием, низкими потолками, хорошей теплоизоляцией, двойным остеклением в окнах, но не более.

img

К сожалению, лишь небольшое количество зданий отвечает этим условиям. Для наиболее полного расчета мощности котла необходимо учесть целый комплекс взаимосвязанных факторов, в том числе

  • Погодные условия в районе;
  • размер жилого строения;
  • Коэффициент теплопередачи для стенки;
  • Фактическая теплоизоляция здания;
  • Система регулирования мощности газового котла;
  • Количество тепла, необходимое для приготовления горячей воды для бытовых нужд.

Расчет одноконтурного отопительного котла

Достаточная мощность для одного котла при модификации настенного или напольного котла в соответствии со следующей формулой: 10 кВт на 100 м2, мощность должна быть увеличена на 15-20%.

Например, необходимо обогреть здание площадью 80 м2.

Расчет мощности газового отопительного котла:

Если требуемый тип оборудования отсутствует в коммерческой сети, приобретается модификация с большей мощностью. Этот метод подходит для одноконтурных источников отопления без нагрузки горячей воды и может быть основой для расчета потребления газа за сезон. Иногда расчет основывается на размере жилья и степени изоляции, а не на жилой площади.

Для одноместных комнат, построенных по стандартному проекту, с высотой потолка 3 м, формула расчета довольно проста.

img

При этом учитывается площадь помещения (P) и удельный коэффициент мощности котла (KPF), который зависит от климатического расположения здания.

Она варьируется в кВт:

  • 0,7 – 0,9 южные районы Российской Федерации;
  • 1,0 – 1,2 центральных регионов РФ;
  • 1,2 – 1,5 Московская область;
  • 1,5 – 2,0 Северные районы Российской Федерации.

Таким образом, формула расчета выглядит следующим образом
Мо=П*УМК/10

Например, необходимая мощность источника отопления для здания площадью 80 м2 , расположенного в северном регионе

Мо = 80*2/10 = 16 кВт

Если владелец будет устанавливать двухконтурный котел, для отопления и ГВС, эксперты советуют добавить к полученному результату еще 20% мощности для нагрева воды.

Как рассчитать мощность двух котлов?

Расчет мощности двухконтурного котла основан на следующем соотношении:

10 м2 = 1 000 Вт + 20% (теплопотери) + 20% (нагрев ГВС).

Если площадь здания составляет 200 м2 , то необходимый размер составляет: 20,0 кВт + 40,0% = 28,0 кВт

Это приблизительная оценка, и лучше проверить потребление ГВС на человека. Эти цифры приведены в СНиП:

  • ванная комната – 8,0-9,0 л/мин;
  • душевой блок – 9 л/мин;
  • WC – 4,0 л/мин;
  • Кран для умывальника – 4 л/мин.

В технической документации водонагревателя указана тепловая мощность, необходимая котлу для обеспечения качественного нагрева воды.

Для теплообменника объемом 200 литров достаточно нагревателя мощностью около 30,0 кВт. Затем рассчитывается мощность, необходимая для отопления, и, наконец, складывается общая сумма.

Расчет мощности бойлера косвенного нагрева

Для того чтобы сбалансировать требуемую мощность одноконтурного аппарата, работающего на газовом топливе, с бойлером косвенного нагрева, необходимо определить, какой объем теплообменника потребуется для обеспечения жильцов дома горячей водой. Используя данные по нормам потребления горячей воды, легко определить, что расход в день для семьи из 4 человек составит 500 литров.

Мощность косвенного водонагревателя напрямую зависит от размера внутреннего теплообменника, чем больше змеевик, тем больше тепловой энергии он передает воде в час. Более подробную информацию см. в техническом паспорте прибора.

img

Существуют оптимальные соотношения этих величин для среднего диапазона мощности бойлеров косвенного нагрева и времени достижения заданной температуры:

  • 100 л, Mo – 24 кВт, 14 мин;
  • 120 л, Mo – 24 кВт, 17 мин;
  • 200 л, Mo – 24 кВт, 28 мин.

При выборе водонагревателя рекомендуется, чтобы он нагревал воду примерно за полчаса. Исходя из этих требований, вариант 3 BKH является предпочтительным.

Каким должен быть запас хода

Эффективность выбора источника тепла с косвенным нагревателем для одновременного отопления и нагрева бытовой горячей воды определяется по формуле

  • M – полная мощность, кВт;
  • Mo- мощность источника, достаточная для обеспечения отопительной нагрузки дома, кВт;
  • Мгвс – мощность источника, необходимая для компенсации нагрузки бытовой установки горячего водоснабжения, кВт;
  • Kz – коэффициент запаса.

В случае попеременной работы установки отопления и горячего водоснабжения:

Очень важно! При расчете мощности системы отопления и горячего водоснабжения убедитесь, что мощность котла не превышает мощность бойлера. По этой причине выбирайте тепловую мощность в кВт таким образом, чтобы она могла покрыть как отопительную нагрузку, так и потребность в горячей воде с запасом.

Запас мощности рассчитывается исходя из конструкции отопительного прибора.

Для одноконтурных версий этот запас составляет 20,0%;
для двухконтурных версий 20,0%+20,0%.

Для приведенных выше примеров тепловая мощность котла будет одинаковой.

Для одновременной работы системы отопления и ГВС:

Мо = 24 кВт.
Мгвс = 24 кВт.
Kz= 1,4.

Мк= (24+24)* 1,4= 67,2 кВт.

С поочередной эксплуатацией систем отопления и горячего водоснабжения:

Таким образом, предварительный расчет мощности газового источника тепла не представляет сложности. Возможно, его можно использовать для первоначального выбора котельного оборудования.

Формула тепловой мощности котла

Тепловая мощность водогрейного котла – это количество тепла, которое передается теплоносителю (воде) при сжигании топлива в котле. Теплопроизводительность измеряется в гигакалориях (Гкал/ч) или мегаваттах (МВт/ч). 1 Гкал/час – это 40 кубических метров воды (40 м3/час), нагретых до 25 градусов Цельсия (25C) за один час. 1 Гкал/час = 1,16 МВт.

imgКаков КПД котла?

Коэффициент производительности водогрейного котла (COP) – это разница между количеством тепла, содержащегося в топливе, и количеством тепла, переданного теплоносителю (воде).

Как рассчитать тепловую мощность.
Формула для расчета тепловой мощности в калориях в час может быть представлена следующим образом
Q = (T1 – T2) * 40(м3/ч) / 1000, где T1 – T2 – разница температур в градусах Цельсия.

Итак, чтобы рассчитать мощность котельной, умножьте расход воды на разницу температур (разницу между “подачей” и “обраткой”) и разделите на 1 000. Мощность указывается в гигакалориях (Гкал).

Температура питательной воды (из котельной в тепловую сеть) – 55 °C

Температура обратной воды (из системы отопления в котельную) – 43 °C

Расход воды – 120 м3/ч (через насос)

(55 – 43) * 120 / 1000 = 1,44 Гкал. 1,44 Гкал * 1,16 = 1,67 МВт

Температура воды на входе в котел – 43C

Температура на выходе из котла – 51C

Расход воды в котле – 40 м3/ч

(51 – 43) * 40 / 1000 = 0,32 Гкал * 1,16 = 0,37 МВт.

Как рассчитать эффективность котла?

Формула для расчета КПД котла может быть представлена как

КПД = 100 – q2-q3-q4-q5-q6, где q2…q6 – тепловые потери котла.
Для расчета КПД котла разделите температуру дымовых газов котла (измеряется термометром в дымоходе котла) на 15 (снижение температуры дымовых газов на 12-15С, потери тепла уменьшаются на 1%), прибавьте 2 (потери от несгоревших химических соединений во вторичной топке 0,5-3%), прибавьте 3 (потери от несгоревших механических соединений во вторичной топке 1-5%), прибавьте 2 (размер оставшихся потерь). Полученное значение является приблизительным значением потери КПД в процентах, независимо от типа топлива и мощности котла.

Температура дымовых газов котла – 320 C

320 / 15 + 2 + 3 + 2 = 29,3% – общая потеря эффективности (q2…q6)

100 – 29,3 = 70,1% – КПД котла

Какова общая потеря КПД котла?

Потери тепла через дымовые газы – q2 – это наибольшее значение тепловых потерь котла. В современных котлах потери q2 составляют от 10 до 12% при работе котла на номинальной нагрузке.

Потери тепла при химическом недожоге – q3 – вызваны неполным сгоранием летучих компонентов топлива в топке котла. Причины химического недожога могут быть следующими: плохое образование смеси, общий недостаток воздуха, низкая температура в топке, особенно в зоне горения (верхняя часть объема топки). При достаточном избытке воздуха и хорошем перемешивании химический недожог зависит от теплового напряжения в камере сгорания (объем камеры сгорания / мощность котла). В современных питательных котлах при значениях теплового напряжения qv = 0,23 – 0,45 МВт/м3 несгоревшие химикаты составляют 0,5 – 2%, при увеличении qv (от 0,45 до 0,7) несгоревшие химикаты быстро увеличиваются и достигают 5%.

Потери тепла с механическим недожогом составляют q4 – сумму потерь тепла с уносом, шлакообразованием и шлакованием. Для стратифицированных горелок величина потери уноса зависит от тепловой нагрузки (читай мощности) в камере сгорания (МВт), деленной на площадь сгорания (qv / площадь решетки = qr ). С увеличением qr (т.е. с увеличением загрузки котла) резко возрастает доля несгоревшего топлива, уносимого с продуктами сгорания (потери на унос). Так, при увеличении qr с 0,93 до 1,63 (в 1,7 раза) величина переносимых убытков увеличилась с 3 до 21% (в 7 раз). Потери тепла со шлаком увеличиваются с ростом содержания золы в топливе и увеличением тепловой нагрузки. Потери тепла из-за шлакования зависят от способности топлива к спеканию, содержания мелких частиц в топливе и конструкции колосниковой решетки. Если используется охлаждаемая решетка, потери тепла при обрушении не превышают 0,5%. В современных питательных котлах потери тепла от механического недожога – q4 – составляют 1-5%.

Тепловые потери от внешнего охлаждения – q5 – возникают в результате того, что температура внешней поверхности котла всегда выше температуры окружающей среды. Котел с легкой рубашкой имеет величину потерь q5, равную 0,5%.

Прочие тепловые потери – q6 – сумма потерь с физическим теплом шлака, на охлаждение плит и балок, не включенных в систему циркуляции котла – обычно не превышают 0,5-2%.

Как рассчитать эффективность котельной?

Блочные котельные – это мобильные котельные установки, предназначенные для снабжения теплом и горячей водой бытового назначения как жилых, так и промышленных зданий. Все оборудование размещается в одном или нескольких блоках, которые затем стыкуются между собой, устойчивые к огню и перепадам температур. Прежде чем принять решение об этом виде энергоснабжения, необходимо правильно рассчитать мощность котельной.

Модульные котельные классифицируются по типу используемого топлива и могут быть твердотопливными, газовыми, жидкотопливными или их комбинацией.

Для обеспечения комфортных условий жизни дома, в офисе или на рабочем месте в холодное время года важно продумать хорошую и надежную систему отопления здания или помещения. Для расчета тепловой мощности котельной необходимо учесть несколько факторов и параметров здания.

Здания проектируются таким образом, чтобы минимизировать потери тепла. Однако, учитывая своевременное разрушение или технологические нарушения при строительстве, здание может иметь слабые места, через которые будет уходить тепло. Для того чтобы включить этот параметр в общий расчет мощности модульной котельной, тепловые потери должны быть либо исключены, либо включены в расчет.

Чтобы исключить потери тепла, необходимо провести специальные испытания, например, с помощью тепловизионной камеры. Он покажет все места, через которые уходит тепло и которые необходимо изолировать или герметизировать. Однако, если вы не решили устранить тепловые потери, при расчете мощности модульной котельной к полученной мощности необходимо добавить 10 процентов для покрытия тепловых потерь. Также необходимо учитывать теплоизоляцию здания, количество и размер окон и больших ворот. При больших въездных воротах необходимо добавить примерно 30 процентов мощности для покрытия тепловых потерь.

Расчет на основе площади поверхности

Самый простой способ определить необходимое потребление тепла – рассчитать мощность котельной в соответствии с площадью здания. За многие годы эксперты уже рассчитали стандартные константы для определенных параметров теплопередачи в помещениях. Таким образом, для обогрева 10 квадратных метров площади требуется в среднем 1 кВт тепловой энергии. Эти данные будут актуальны для зданий, построенных по технологиям с учетом теплопотерь и с высотой потолка не более 2,7 м. Теперь можно рассчитать необходимую мощность котла, исходя из общей площади здания.

Расчет по объему

Более точный расчет, чем предыдущий метод, основан на объеме здания. Высота потолка также может быть принята во внимание. Согласно строительным нормам, для обогрева 1 кубического метра в кирпичном здании требуется в среднем 34 Вт. В нашей компании мы используем различные формулы для расчета необходимой тепловой мощности, принимая во внимание теплоизоляцию здания, его расположение и требуемую температуру внутри здания.

Что еще следует учесть при расчете?

Для того чтобы полностью рассчитать мощность модульной котельной, необходимо учесть еще несколько важных факторов. Одним из них является горячее водоснабжение. Чтобы рассчитать это, подумайте, сколько воды будет ежедневно использоваться всеми членами семьи или предприятия. Таким образом, зная количество используемой воды, необходимую температуру и принимая во внимание время года, можно рассчитать правильную мощность котла. Как правило, к полученной цифре принято добавлять около 20% на нагрев воды.

Очень важным параметром является расположение отапливаемого здания. Чтобы использовать географические данные для расчетов, следует обратиться к Национальным строительным стандартам и нормам, где можно найти карту средних летних и зимних температур. В зависимости от местоположения следует применять соответствующий коэффициент. Например, число 1 подходит для центральной России. Но в северной части страны коэффициент составляет 1,5-2. Таким образом, после получения определенного числа в предыдущих исследованиях, необходимо умножить полученную мощность на коэффициент, в результате чего будет известна конечная мощность для текущего региона.

Итак, прежде чем рассчитать мощность котельной для конкретного дома, необходимо собрать как можно больше данных. В Сыктывкарском районе есть дом, построенный из кирпича, с соблюдением технологии и всех мер по предотвращению теплопотерь, площадью 100 кв. м и высотой потолков 3 м. Таким образом, общий объем здания составит 300 м. Поскольку дом кирпичный, мы должны умножить это число на 34 Вт. Вы получаете 10,2 кВт.

Учитывая северный регион, частые ветра и короткое лето, эту эффективность необходимо умножить на 2. Это означает, что для комфортного проживания или работы необходимо 20,4 кВт. Примите во внимание, что определенная часть мощности будет использоваться для нагрева воды, не менее 20%. Но лучше взять 25% и умножить на фактически необходимую мощность. В результате получается цифра 25,5. Однако для надежной и стабильной работы котельной системы необходимо предусмотреть 10% резерв, чтобы она не работала в условиях непрерывного потребления. Общая мощность составляет 28 кВт.

Этот нехитрый способ позволяет рассчитать мощность, необходимую для отопления и горячего водоснабжения, и теперь вы можете смело выбирать модульные котельные с мощностью, соответствующей числу, указанному в расчете.

Тепловой расчет котла

Тепловой расчет котла

При тепловом расчете парогенератора или водогрейного котла выполняется тепловой баланс для определения КПД брутто и расчетного расхода топлива.

Расчет производится следующим образом:

1. определяется количество доступного тепла. Расчет тепла котла для твердого и жидкого топлива (кДж/кг)

Расчет тепла котла для газообразного топлива (кДж/м3)

где Qн p – валовая теплотворная способность сгорания твердого и жидкого топлива, кДж/кг, определяемая в соответствии с таблицами 2-7, а в случае отсутствия данных на основе анализа проб топлива; Qн c – теплотворная способность сухой массы газа, кДж/м3 , принимается по таблице 2-8, а в случае отсутствия данных – на основании анализа проб газа; Qw – теплота, подводимая к котлоагрегату воздухом, нагретым снаружи агрегата вытяжным паром, отработанным паром или другим теплоносителем в воздухоподогревателе, установленном перед воздухоподогревателем, кДж/кг или кДж/м3 ; itl – физическое тепло, вносимое топливом, кДж/кг или кДж/м 3 ; Qф – QK – тепло, поступающее в агрегат при распылении жидкого топлива водяным паром, кДж/кг; QK – тепло, поступающее при разложении карбонатов (учитывается только при сжигании шифера).

Когда воздух предварительно нагревается в радиаторе, количество тепла, подводимого воздухом, составляет кДж/кг или кДж/м3 ,

где I°вп – энтальпия теоретического объема воздуха на входе в воздухонагреватель после предварительного нагрева радиатора; определяется по температуре воздуха после радиатора tvp линейной интерполяцией I°в в таблице 3-7; I°hv – энтальпия теоретического объема холодного воздуха при его расчетной температуре.

Энтальпия холодного воздуха рассчитывается по формуле

где (cƟ)in получено из температуры воздуха в таблице 3-4; при обычно предполагаемой температуре холодного воздуха tx.n = 30 °C, формула (4-17) становится I°х. н = 39,8 \/°.

это отношение объема воздуха на входе в котел (воздухонагреватель) к теоретически необходимому объему воздуха, формула (4-16) читается следующим образом

где ∆αт, ∆αpl, ∆αвп – забор воздуха для печи, системы пылеприготовления и воздухонагревателя; берется из таблиц 3-5 и 5-9.

Теплотворная способность, кДж/кг или кДж/м3 ,

где ttl – температура топлива, °С (для твердого топлива принимается 20 °С, для мазута в зависимости от его вязкости 90 – 130 °С)tl – удельная теплоемкость топлива, кДж/(кг*К).

Удельная теплоемкость мазута

здесь Wp – содержание влаги по массе топлива, %; sstl – удельная теплоемкость сухой массы топлива, кДж/ (кг*К), принятая для бурого угля 1, 1,3; каменного угля 1,09; углей типа А, ПА, Т – 0,92.

Физическую теплоту топлива следует учитывать при предварительном подогреве от внешнего источника тепла (паровой подогрев мазута, паровые сушилки для твердого топлива и т.д.).

Тепло, которое вводится в оборудование через форсунку при распылении паров жидкого топлива, кДж/кг,

где iф – энтальпия пара, используемого для распыления топлива, определяемая по таблицам для пара в соответствии с его параметрами, кДж/кг.

Тепловыделение при разложении карбоната, кДж/кг

где k – коэффициент разложения карбонатов (для расслоенного горения 0,7; для камерного горения 1,0); (С02)рк – содержание углекислого газа в карбонатах в рабочей массе, %.

Для промышленных парогенераторов и водогрейных котлов, работающих на твердом топливе, Q P p = = Q H pи для газового обжига Qp p = Q H c. При сжигании тяжелого мазута Q P P = QH P + itl.

Определяются потери тепла от механической неполноты сгорания (только для сжигания твердого топлива). Значения механических потерь при неполном сгорании для различных печей и видов топлива приведены в таблицах 5-1 – 5-4.

3.1 Определение потерь тепла от дымовых газов (%)

где яr – энтальпия дымового газа, определенная по таблице 3-7 для соответствующих значений ах и выбранной температуры дымового газа, кДж/кг или кДж/м3; Ib° – энтальпия теоретического объема холодного воздуха, определенная при /” = 30 °С по формуле (4-17); иux коэффициент избытка воздуха в дымовых газах, определяемый по формуле (3-29). Для того чтобы определить потери тепла с дымовыми газами, необходимо выбрать температуру дымовых газов (Irx). Выбор делается на основе технико-экономических расчетов при условии оптимального использования топлива и расхода металла на задние поверхности нагрева. Однако, чтобы избежать низкотемпературной коррозии при температуре металла ниже температуры точки росы, необходимо выбирать более высокие температуры отходящих газов, чем экономически целесообразно, или принимать специальные меры для защиты воздухонагревателя.

Поверхностную коррозию на радиаторе можно предотвратить (без специальных защитных мер), если температура металлической стенки радиатора примерно на 10 К выше температуры точки росы.

Для парогенераторов среднего и высокого давления производительностью более 75 т/ч обычно предполагается более низкая температура отходящих газов, чем для парогенераторов низкого давления. Для парогенераторов низкого давления с задними поверхностями нагрева рекомендуется температура отходящих газов не ниже следующих значений (°C):

Если сжигается сернистое топливо, можно применить специальные меры защиты от коррозии, покрыв поверхность нагрева воздухонагревателя кислотостойкой эмалью или изготовив воздухонагреватель из неметаллических материалов (керамика, стекло и т.д.).

4. определены потери тепла из-за химической неполноты сгорания. Значения этих потерь для различных печей и видов топлива приведены в таблицах 5-1 – 5-4.

(5) Тепловые потери, связанные с внешним охлаждением, рассчитываются (в %) по формулам:

где qном. и q w 5nom – тепловые потери от внешнего охлаждения при номинальной нагрузке парогенератора и водогрейного котла, приведенные в таблицах 4-1 и 4-2 соответственно; Dном. -D – номинальная нагрузка парогенератора, т/ч; Nnom – номинальная мощность водогрейного котла, МВт; N – номинальная мощность водогрейного котла, МВт.

6.Определить физические потери тепла от шлака и потери на охлаждение от огневых балок и перекрытий, не включенных в контур котла, %,

где αsl =1 – αул. – доля золы в топливе, переведенная в нижнюю золу; αα зола берется из таблиц 5-1, 5-2 и 5-4 в зависимости от метода сжигания топлива; (сƟ)зола – энтальпия золы, кДж/кг; определяется по табл. 3-4 для температуры золы (шлака) 600 °С при обработке сухого шлака; Nohl – поверхность поглощения излучения балок и панелей, м2 (для панелей учитывается только боковая поверхность, обращенная к топке); Q и Qw. do – чистая мощность парогенератора водогрейного котла (см. ниже).

В случае сжигания в камере твердого шлакоудаления q6sl может быть опущено при Aȵ,>2,5QНет.*10 -3 . Учитывая, что промышленные паровые и водогрейные котлы, оснащенные стратифицированными топками, работают на низкозольном топливе, тепловыми потерями n в этом случае можно пренебречь.

Определите общий КПД парогенератора или водогрейного котла (%) из уравнения обратного теплового баланса

Определите эффективный КПД парового или водогрейного котла (кВт), используя формулы

где Dpe – расход производства перегретого пара, кг/с; Dн.п. – расход генерируемого насыщенного пара и пара, подаваемого потребителям вне пароперегревателя, кг/с; iп.п., iw, iн.д., ikpp – энтальпия перегретого пара, питательной воды на входе в индивидуальный водяной экономайзер, насыщенного пара и кипящей воды в барабане парогенератора, кДж/кг; Dапрель – расход продувочной воды, кг/с; Gc – расход воды через водогрейный котел, кг/с; dx. w, Кв – энтальпия холодной и горячей воды (на входе и выходе отопительного котла), кДж/кг;

(здесь p – непрерывная продувка парогенератора, %, учитывается только при p≥2 %).

9.Должен быть определен расход топлива (кг/с или м3/с), подаваемого в топку парогенератора или водогрейного котла;

10.В случае сжигания твердого топлива расчетный расход топлива (кг/с) определяется с учетом потерь тепла из-за механической неполноты сгорания.

Рассчитанный расход топлива вводится во все формулы, которые используются для расчета общего объема продуктов сгорания и количества тепла. При расчете удельных объемов продуктов сгорания (см. табл. 3-6) и энтальпий (табл. 3-7) поправка на потери тепла из-за механической неполноты сгорания не вводится.

11.Для следующих расчетов определяется коэффициент сохранения тепла

Расчет мощности твердотопливных котлов

При выборе твердотопливного котла важно учитывать его мощность. Этот параметр определяет количество тепла, которое может производить котел при подключении к системе отопления. Это напрямую определяет, сможете ли вы обеспечить необходимое количество тепла в своем доме с помощью такого оборудования.

Например, пеллетный котел с низкой мощностью будет в лучшем случае охлаждать помещение. Также не стоит устанавливать котел со слишком большой мощностью, так как он всегда будет работать в экономичном режиме, что снизит его эффективность.

Поэтому для расчета необходимой мощности устройства следует придерживаться определенных правил.

Как рассчитать мощность отопительного котла, зная объем отапливаемого помещения?

В этом случае расчет производится по следующей формуле:

  • Q – количество тепла в кВт/ч,
  • V – объем отапливаемого помещения в кубических метрах,
  • ΔT – разница между температурой снаружи и внутри дома,
  • K – поправочный коэффициент на потерю тепла,
  • 850 – это число, по которому произведение трех вышеуказанных параметров может быть переведено в кВт/ч.

Значение K может иметь следующие значения:

  • 3-4 – если конструкция здания упрощенная и деревянная или выполнена из профнастила;
  • 2-2.9 – здание имеет низкую теплоизоляцию. Такое помещение имеет простую конструкцию, длина 1 кирпича равна толщине стены, окна и крыша имеют упрощенную конструкцию;
  • 1-1.9 – конструкция здания считается стандартной. Такие дома имеют двойные кирпичные перекрытия и несколько простых окон. Кровля обычная;
  • 0,6-0,9 – Строительство зданий считается улучшенным. Такое здание имеет окна с двойным остеклением, подстилающий слой пола толстый, стены кирпичные и с двойной изоляцией, а крыша имеет теплоизоляцию из хорошего материала.

Ниже приведена ситуация, в которой можно применить эту формулу.

Площадь дома составляет 200 квадратных метров, высота стен – 3 метра, теплоизоляция – высший класс. Температура окружающей среды вокруг дома не опускается ниже -25 °C. Таким образом, ΔT = 20 – (-25) = 45 °C. Оказывается, чтобы узнать количество тепла, необходимого для обогрева дома, нужно произвести следующий расчет: Q = 200*3*45*0,9/850 = 28,58 кВт/ч.

Не округляйте предыдущий результат, так как к котлу может быть еще подключена система горячего водоснабжения.

Если вода для стирки нагревается другим способом, то полученный результат сам по себе не нуждается в корректировке, и этот этап расчета является окончательным.

Как рассчитать, сколько тепла требуется для нагрева воды?

Чтобы рассчитать потребление тепла в этом случае, добавьте расход тепла на горячую воду к предыдущему значению. Для расчета можно использовать следующую формулу:

  • c – удельная теплоемкость воды, которая всегда равна 4200 Дж/кг*К,
  • m – масса воды в кг,
  • Δt – разница температур между нагретой водой и сетевой водой.

Например, средняя семья использует 150 литров горячей воды. Теплоноситель, который нагревает котел, имеет температуру 80 °C, а температура водопроводной воды составляет 10 °C, поэтому Δt = 80 – 10 = 70 °C.

Qv = 4200*150*70 = 44 100 000 Дж или 12,25 кВтч.

Затем выполните следующие действия:

  1. Предположим, что за один раз необходимо нагреть 150 литров воды, что означает, что емкость теплообменника косвенного нагрева составляет 150 литров. Таким образом, к 28,58 кВт/ч мы должны добавить 12,25 кВт/ч. Это связано с тем, что Qzag меньше 40,83, что означает, что в помещении будет прохладнее, чем ожидаемые 20°C.
  2. Если вода нагревается порциями, т.е. емкость промежуточного теплообменника составляет 50 литров, то значение 12,25 необходимо разделить на 3 и умножить на 28,58. После этого расчета Qзаг будет равен 32,67 кВт/ч. Полученное таким образом значение является мощностью, необходимой котлу для обогрева помещения.

Как рассчитать по площади?

Этот расчет является более точным, так как учитывает множество нюансов. Он рассчитывается по следующей формуле:

Q = 0,1*S*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7, здесь

  1. 0,1 кВт – это количество тепла, необходимое на квадратный метр.
  2. S – площадь обогреваемого помещения.
  3. k1 показывает потери тепла из-за конструкции окна и имеет следующие значения:
  • 1.27 – окно имеет один стеклопакет;
  • 1.0 – помещение имеет окна с двойным остеклением;
  • 0,85 – окно с тройным остеклением.
  1. k2 – тепло, теряемое через площадь поверхности окна (Sw). Sw Относится к площади пола Sf. Его значения следующие:
  • 0,8 при Sw/Sf = 0,1;
  • 0,9 при Sw/Sf = 0,2;
  • 1 для Sw/Sf = 0,3;
  • 1,1 при Sw/Sf = 0,4;
  • 1,2 при Sw/Sf = 0,5.
  1. k3 – утечка тепла через стены. Это может выглядеть следующим образом:
  • 1.27 – низкое качество теплоизоляции;
  • 1 – стена дома толщиной в 2 кирпича или сам дом имеет изоляцию толщиной 15 см;
  • 0,854 – хорошая теплоизоляция.
  1. k4 указывает на количество тепла, потерянного из-за температуры снаружи здания. Он имеет следующие значения:
  • 0,7 при tz = -10 °C;
  • 0,9 при tzc = -15°C;
  • 1,1 при tzc = -20°C;
  • 1,3 для -25 °C;
  • 1,5 для tz = -30 °C.
  1. k5 показывает, сколько тепла теряется из-за внешних стен. Он имеет следующие значения:
  • 1.1 в здании с одной наружной стеной;
  • 1.2 в здании с двумя наружными стенами
  • 1.3 в здании с 3 наружными стенами
  • 1.4 в здании с 4 наружными стенами.
  1. k6 указывает на количество тепла, необходимое дополнительно, и зависит от высоты потолка (H). Он имеет следующие значения:
  • 1 для H = 2,5 м;
  • 1,05 для H = 3,0 м;
  • 1,1 для H = 3,5 м;
  • 1,15 для H = 4,0 м;
  • 1,2 для H = 4,5 м.
  1. k7 показывает, сколько тепла было потеряно. Это зависит от типа здания, расположенного над отапливаемым помещением. Он имеет следующие значения:
  • 0,8 отапливаемого помещения;
  • 0,9 теплый чердак;
  • 1 холодный чердак.

Возьмем для примера те же начальные условия, только параметр окна – тройное остекление и 30% площади пола. Здание имеет 4 наружные стены и холодный чердак над ними.

Расчет будет следующим: Q = 0,1*200*0,85*1*0,854*1,3*1,4*1,05*1 = 27,74 кВтч. Это значение должно быть увеличено на количество тепла, необходимого для бытовой горячей воды, если она подключена к бойлеру.

Приведенные выше методы очень полезны, когда необходимо рассчитать мощность отопительного котла.

Расчет фактической мощности котла с длинной топкой на примере котла Kupper Praktik 8 “Теплодар”

Конструкция большинства котлов рассчитана на конкретный вид топлива, на котором будет работать данный прибор. Если для котла используется топливо другой категории, которая ему не присвоена, КПД котла значительно снизится. Также важно помнить о возможных последствиях использования топлива, которое не поставляется производителем котельного оборудования.

Сейчас мы продемонстрируем процесс расчета на примере котла производителя “Теплодар”, модель “Kupper Praktik 8”. Прибор предназначен для систем отопления в домах и других помещениях площадью до 80 м². Этот котел также является универсальным и может работать не только в закрытых системах отопления, но и в открытых с принудительной циркуляцией теплоносителя. Этот котел имеет следующие технические характеристики:

  1. возможность использования древесины в качестве топлива;
  2. В среднем она сжигает 10 кусков дров в час;
  3. Мощность этого котла составляет 80 кВт;
  4. Объем загрузочной камеры составляет 300 литров;
  5. Эффективность равна 85%.

Предположим, что владелец использует для отопления осиновые дрова. 1 кг этого вида древесины дает 2,82 кВт/ч. За один час котел потребляет 15 кг древесины, поэтому он отдает 2,82*15*0,87 = 36,801 кВтч тепла (0,87 – коэффициент полезного действия).

Этого недостаточно для отопления помещения со 150-литровым теплообменником, но если ГВС имеет 50-литровый теплообменник, мощности этого котла будет достаточно. Чтобы получить желаемую мощность 32,67 кВт/ч, необходимо использовать 13,31 кг осиновых дров. Рассчитайте по формуле (32,67/(2,82*0,87) = 13,31). В этом случае потребность в тепле была определена с помощью объемного расчета.

Вы также можете самостоятельно рассчитать время, необходимое котлу для сжигания всех дров. Масса одного литра осиновых дров составляет 0,143 кг. Следовательно, 294*0,143 = 42 кг древесины поместится в грузовом пространстве. Этого количества дров достаточно, чтобы согреваться более 3 часов. Это слишком мало, поэтому в данном случае необходимо найти котел, у которого камера сгорания в два раза больше.

Вы также можете поискать топливный котел, который рассчитан на несколько видов топлива. Например, котел от того же производителя “Теплодар”, только модели “Kupper PRO 22”, который может работать не только на дровах, но и на угле. При этом при использовании разных видов топлива будет разная мощность. Расчеты производятся самостоятельно, с учетом эффективности каждого вида топлива в отдельности, а затем выбирается наилучший вариант.

Сколько энергии могут дать различные виды топлива?

В данном случае цифры следующие:

  1. При сжигании 1 кг сухих опилок или мелкой стружки хвойных пород КПД составляет 3,2 кВтч. Предположим, что 1 литр высушенных опилок весит 1 100 кг.
  2. Ольховая древесина имеет более высокую теплоотдачу и дает 3 кВт/ч, при весе 300 грамм.
  3. Деревья, относящиеся к лиственным породам, дают 1 кВт при весе 300 грамм.
  4. Уголь из камня дает почти 5 кВт при весе 400 грамм.
  5. Торф из Беларуси дает 2eW, весом 340 грамм.

Некоторые производители топлива включают информацию о периоде горения одной загрузки, но не предоставляют информацию о том, сколько топлива сгорает за 1 час.

В такой ситуации необходимо произвести дополнительные расчеты:

  • Определите максимальную массу топлива, которая может быть размещена в грузовом ящике.
  • Определите, какое количество тепла котел может обеспечить на данном виде топлива;
  • Какова будет тепловая мощность через 1 час. Эту цифру необходимо разделить на период времени, в течение которого сжигается общее количество дров.

В итоге, данные, полученные в результате всех расчетов, покажут фактическую мощность, которую твердотопливный котел сможет произвести за 1 час.

Как рассчитать мощность котла центрального отопления?

Система центрального отопления доступна не во всех областях Российской Федерации, а в некоторых регионах стоимость жилья и коммунальных услуг просто непомерно высока. По этой причине в частных и жилых домах устанавливают автономные комплексы, управляемые котлом. Выбор зависит от жилищных условий (наличие или отсутствие газовой сети, электричества и т.д.) и бюджета, выделенного на покупку. Однако прежде чем приступить к поиску устройства, необходимо произвести расчет мощности котла.

Инженеры-теплотехники всегда участвуют в процессе проектирования зданий для проведения сложных расчетов и выбора оптимальных систем горячего водоснабжения (ГВС) и отопления. Но что делать, если нет возможности заказать профессиональный дизайн? Как правильно рассчитать мощность газового и электрического твердотопливного котла?

Расчеты в зависимости от размера дома

Задача отопления – не только согреть помещение, но и компенсировать потери тепла. Очень часто можно встретиться с устаревшим вариантом – расчетом за квадратный метр. Это означает, что 100 ватт тепловой энергии на 1 квадратный метр принимается за аксиому. Полученный результат корректируется по показателю удельной мощности для различных климатических зон России (СНиП 23-01-99, СП 131.13330.2012 “Строительная климатология”). В среднем:

  • Для северных регионов – 1,5-2.
  • В центральной полосе – 1,2-1,5.
  • Южные регионы – 0,7-0,9.

Простейший расчет мощности отопительного котла по площади производится по формуле:

  • q – удельный коэффициент мощности для данного региона;
  • S – общая площадь жилого помещения.

Это относится к домам, построенным в 1950-60-х годах. В настоящее время продавцы отопительных приборов используют уточняющие поправки: Резерв 15 и 20 % для одинарных и двойных контуров.

Московская область. Имеется 1-этажный кирпичный дом общей площадью 80 кв.м. Мощность = (80 * 100) * 1,2 = 9 600 Вт. Одноконтурный котел – 11,04 кВт, двухконтурный с приоритетом ГВС – 11,52.

Конечно, такие расчеты нельзя назвать корректными, поскольку они не учитывают фактические теплопотери дома, принимая во внимание его размеры, материал и толщину ограждающих конструкций, наличие или отсутствие теплоизоляционных слоев, формат окон и так далее. Есть еще один ключевой фактор, о котором продавцы редко упоминают, – способность к саморегулированию. Современные газовые и электрические котлы управляются автоматически, имеют ограничения по температуре включения/выключения и группу безопасности (защита от перегрева, сухого хода и т.д.). С другой стороны, твердотопливные системы обычно требуют постоянного контроля, а все операции выполняются вручную. Мало кто устанавливает тепловые аккумуляторы для избыточного тепла, поэтому без постоянного контроля высок риск перегрева и выхода из строя всей системы. Для таких котлов требуются тщательные расчеты.

Тепловые потери домохозяйства и мощность котла

Вы можете легко рассчитать теплопотери в вашем доме с помощью специальных программ или онлайн-калькуляторов. Или самостоятельно, используя приведенный ниже алгоритм. Правильный расчет котла центрального отопления и горячей воды зависит от того, сколько тепла теряется в день через стены, окна, пол, потолок, вентиляцию и примерного количества используемой горячей воды. Чтобы рассчитать первый коэффициент, рассмотрим:

  • Сопротивление теплопередаче (R) каждой оболочки здания.
  • Разница температур внутри и снаружи жилища.

Следующая формула используется в теплотехнике для расчета сопротивления теплопередаче различных материалов:

  • q – количество тепла, теряемого через 1 квадратный метр ограждающей конструкции здания (Вт/м²);
  • ΔT – это разница между самой холодной неделей года и средней внутренней температурой (°C). Как правило, в справочниках указывается ΔT = 50 °C (Tза пределами = -30 °C, Tвнутренний = +20 °С.).

Стандартные значения R-values для различных материалов стен и окон приведены в таблице:

Из таблиц видно, что, например, покупка электрического котла с 30% запасом мощности, который якобы должен компенсировать потери тепла через окно, является ненужной тратой денег. Окна с двойным остеклением теряют в два раза меньше тепла, чем традиционные окна с одинарным остеклением, в результате чего ежемесячная экономия составляет более 50 кВт.

Точный расчет системы отопления частного дома предполагает внесение поправки на собственные данные региона или области. Формула немного изменена:

  • R1 – тепловые потери при ΔT = 50 °C;
  • R2 – тепловые потери при ΔT по данным пользователя;
  • ΔT1 – стандартные 50 °C;
  • ΔT2 – ставка, рассчитанная в соответствии с вашими параметрами.

Московская область. Имеется кирпичный 1-этажный дом, общая площадь – 80 кв.м., принудительная вентиляция. Выбранный электрический одноконтурный котел. Давайте рассчитаем теплопотери для 1 комнаты со следующими параметрами:

  • Площадь – 40 квадратных метров (8*5).
  • Количество наружных стен – 2.
  • Высота потолка – 3 м.
  • Толщина стен – 76 см.
  • Окна (стеклопакеты) – 4 штуки размером 1,8 * 1,2.
  • Пол – деревянный с изоляцией.
  • Нежилое чердачное пространство над потолком.
  • Необходимая внутренняя температура – +20°C.
  • Внешний зимний предел – -30°C.

1. поверхность наружных стен (без оконных проемов) S1 = (8 + 5) * 3 – 4 * (1,2 * 1,8) = 30,36 кв. м.

2. площадь оконного проема B2 = 4 * 1,2 * 108 = 8,64 кв.м.

3. площадь пола S3 и площадь потолка S4 одинаковы = 40 квадратных метров.

4. площадь внутренних стен не включается в расчет, поскольку там нет потерь тепла.

5. сопротивление теплопередаче для кирпичной стены: R = 50 / 0,592 = 84,46 м²*°C ⁄ W.

6. потери тепла для каждой поверхности:

  • Qстены = 30.36 * 84.46 = 2564.2 W
  • Qwindows = 8,64 * 135 = 1166,4 Вт
  • Qпол =40 * 26 = 1040 W
  • Qпотолок = 40 * 35 = 1400 W
  • Qвсего = 6170,6 ватт

Таким образом, суточная потеря тепла в 1 комнате составляет 6,17 кВт в самую холодную погоду. Очевидно, что чем выше наружная температура, тем меньше потери. Если предположить, что полученное значение идентично для остальной части дома, то приблизительная мощность электрокотла на объем помещения составляет 12,3 кВт.

Какие еще факторы влияют на этот выбор?

Специалисты рекомендуют скорректировать расчет котла для отопления по уровню теплопотерь на величину запаса мощности – 15-30%. Дело в том, что через вентиляцию, особенно принудительную, происходит значительная потеря тепла. Также возможны скачки напряжения в электроагрегатах, колебания давления воды и газа в трубах котла и недостаточная или избыточная подача воздуха для поддержания горения в твердотопливных агрегатах.

Добросовестные установщики систем всегда предупреждают: в паспорте котла указана номинальная мощность. Это значение иногда значительно отличается от полезной (фактической) производительности. Дело в том, что редко какой котел (за исключением конденсационных котлов) имеет КПД выше 95%. Агрегаты газообразного и твердого или жидкого топлива теряют до 20% в процессе эксплуатации – они просто “улетают” в дымоход или карниз. Рассмотрим пример:

  • Так как вентиляция принудительная, то требуемая мощность составляет: 12,3 + 20 % = 14,76 кВт.
  • Котел DAKON RTE-M 16: Максимальная потребляемая мощность составляет 16,6, а КПД – 99,1 %.
  • Это означает, что 16,6 – (100 – 99,1) % = 16,45 кВт. Такой котел обеспечит полное отопление без превышения предела в работе и будет достаточно долговечным.
  • Если выбран газовый котел Ariston CLAS SYSTEM 15 CF 16,5 кВт с КПД = 91,2 %, то: 16,5 – (100 – 91,2) % = 15,04.
  • До 20 % больше теряется при вытяжке: 15,04 – 20 % = 12,03 кВт.

Очевидно, что эта модель не сможет “потянуть” нашу комнату.

Зная расчетную мощность, легко выбрать котел для двухконтурной системы – в спецификации всегда указываются плановые значения для каждого контура. Для твердотопливных котлов с высокой мощностью можно приобрести теплоаккумулятор, который будет отлично сохранять избыток вырабатываемого тепла. Таким образом, достигается оптимальный результат: достаточный уровень отопления и минимальные затраты.

«Июль в Швейцарии» — издательский дом
«Июль в Швейцарии» — издательский дом