От чего зависит мощность котла на газе. Как произвести расчеты мощности котла отопления для частного дома? Пример определения мощности котла
Главный вопрос, возникающий при необходимости устройства автономного отопления дома – как рассчитать мощность газового котла, чтобы зимой в жилых помещениях было комфортно, и при этом не допустить лишних затрат. Ошибочным будет мнение о том, что подобрать котел можно без расчета, просто установив агрегат с большим запасом мощности, так как все современные теплогенераторы оснащаются системами автоматики, позволяющими регулировать расход топлива. Однако установка котлоагрегата, мощность которого будет превышать реальные потребности в тепле, приведет, во-первых, к дополнительным расходам по приобретению самого котла и соответствующих комплектующих, во-вторых, к его неэффективной работе, что может вызвать сбои автоматики и повышенный износ оборудования.
Для крупных объектов котельные агрегаты подбираются проектировщиками на основании сложных расчетов, но для малоэтажных частных домов это вполне можно сделать самостоятельно, пользуясь упрощенными способами.
Расчет мощности котла
Настенный котел с обвязкой
Расчет мощности газового котла упрощенными методами можно произвести как для квартиры или дома, построенного по типовому проекту, так и для частного дома, сооруженного по индивидуальному проекту.
Расчет для типового дома
Для упрощенного расчета мощности котла для типового дома исходят из норматива необходимой удельной тепловой мощности котла Ум = 1 кВт/10 м2, означающего, что для поддержания комфортной температуры в помещении площадью 10 м2 требуется 1 кВт тепловой энергии. В расчете не учитывается объем помещений, так как во всех домах, построенных по типовым проектам, высота помещений не превышает 3 метров.
Формула для подсчета мощности котлоагрегата выглядит следующим образом:
Рм = Ум х П х Кр
- П – сумма всех площадей отапливаемых помещений;
- Кр – коэффициент, учитывающий климатические особенности регионов.
Так как в России климат в регионах значительно отличается, вводится поправочный коэффициент Кр, величина которого принимается:
- для регионов юга России – 0,9;
- для регионов средней полосы – 1,2;
- для московской области – 1,5;
- для северных регионов – 2,0.
Например, для квартиры или дома общей площадью 120 м2, расположенных в московской области необходимая мощность котла будет равна:
Рм = 120 х 1,5/ 10 = 18 кВт
В примере приведен расчет для котла, используемого только в целях отопления. В случае, когда необходимо рассчитать мощность двухконтурного агрегата, предназначенного, помимо отопления, и для горячего водоснабжения, следует увеличить полученную по формуле мощность примерно на 30 %. В этом случае оптимальная мощность котла будет равна: 18 х 1,3 = 23,4 кВт. Так как мощности котлов, предлагаемых производителями, приводятся в целых цифрах, то следует выбрать агрегат с наиболее близкой к расчетному показателю мощностью – 25 кВт.
Расчет мощности котла для индивидуального дома
Система отопления частного дома
Расчет мощности газового котла для дома, построенного по индивидуальному проекту, более точен, так как учитывает высоту помещений и некоторые другие параметры. Подсчет производится по формуле:
Рм = Тп х Кз
- Рм – необходимая расчетная мощность котельного агрегата;
- Тп – возможные тепловые потери здания;
- Кз – коэффициент запаса, принимаемый в пределах 1,15-1,2.
В свою очередь величина возможных теплопотерь здания рассчитывается по следующей формуле:
Тп = Оз х Рт х Кр
- Оз – общий объем отапливаемых помещений дома;
- Рт – разница температур наружного воздуха и воздуха внутри помещений;
- Кр – коэффициент, учитывающий рассеивание тепловой энергии и зависящий от типа ограждающих конструкций дома, вида заполнения оконных проемов, степени утепления здания.
Величина коэффициента рассеивания принимается для:
- зданий с низкой степенью теплозащиты, стены которых, например, выложены из кирпича без прослойки утеплителя со стандартными деревянными окнами, равным 2,0-2,9;
- для сооружений со средней степенью теплозащиты, двойными стенами с утеплителем, небольшим количеством окон, равным 1,0-1,9;
- для домов с высокой степенью тепловой защиты – утепленными полами, окнами с двойными стеклопакетами, деревянными каркасными, из бруса или оцилиндрованного бревна и т. п., равным 0,6-0,9.
Например, для дома со средней степенью теплозащиты, суммарным объемом отапливаемых помещений 630 м3 (двухэтажный, площадью одного этажа 100 м2, но высота помещений на 1 этаже 3,3 м, на 2 этаже – 3,0 м), разницей температур между наружным воздухом и воздухом в помещениях 45 (рассчитывается как разница между нормативной температурой в жилых помещениях, принимаемой равной 20 градусам, и температурой наиболее холодного периода года по данным СНиП для данного региона, к примеру, 25 градусов мороза) величина теплопотерь будет равна:
Тп = 630 х 45 х 1,0 = 28350 Вт.
Расчетная мощность котла тогда будет:
Рм = 28,35 х 1,2 = 34 кВт
Расчет мощности котла с помощью калькулятора на сайте производителя
Онлайн-калькулятор
Многие производители или компании, продающие отопительное оборудование, предлагают воспользоваться онлайн-калькуляторами на своих сайтах. Обычно для такого расчета требуется просто ввести в программу-калькулятор следующие параметры:
- величину температуры, которую нужно поддерживать в доме;
- температуру наружного воздуха в самый холодный период года;
- необходимость в горячем водоснабжении;
- наличие системы принудительной вентиляции;
- этажность дома;
- высоту помещений;
- характер конструкции перекрытий;
- параметры наружных стен – из какого материала, имеется или нет утеплитель;
- сведения о длине каждой наружной стены;
- сведения о количестве и размерах оконных проемов и характере их заполнения;
Все эти данные нетрудно определить самостоятельно, а затем только останется вставить их в соответствующие отделы программы и получить готовый расчет мощности котла.
Подробный видео урок по расчету:
Не забудьте оценить статью.
Подбирая котёл, иногда трудно определить его соответствие требованиям отопления конкретного дома. Вроде бы есть данные о размерах, внутреннем объёме. Но этого оказывается недостаточно. Современное определение требует знания показателя тепловых потерь, характерных для этого дома. Именно с тепловыми потерями связывается возможность выбора мощности будущего котла, который должен их компенсировать в ходе своей работы.
Неправильно выбранная мощность котла ведёт к дополнительным расходам топлива (газ, твёрдое и жидкое). О каждом варианте будет рассказано ниже, а пока нужно учесть, что в первом приближении, недостаточная мощность котла приводит к низкой температуре в системе отопления, вследствие медленного и недостаточного её прогрева. Мощность, которая превышает необходимую, приводит к работе системы в импульсном режиме. Это вызывает резкий рост расхода газа, износ газового клапана . Снижению расходов на отопление может способствовать правильный выбор мощности котла и расчёт системы отопления.
Методика расчета тепловых потерь
Расчёт тепловых потерь ведётся по определённым методикам, разнящимся от климатической зоны страны. Имея на руках подобные расчёты, намного проще сориентироваться в выборе всех приборов будущей отопительной системы. Обилие входящих данных, основных и вспомогательных, а также формализация расчётов, позволили ввести автоматизацию и проводить их с помощью компьютерных программ . Благодаря этому такие вычисления стали доступны для индивидуального исполнения на сайтах строительных компаний.
Разумеется, определиться с точными результатами сможет только специалист. Но и самостоятельное определение величины теплопотерь даст вполне зримые результаты с определением требуемой мощности. Введя данные, запрашиваемые программой, по параметрам дома (кубатура, материалы, утепление, окна и двери и т. п.), после выполнения предложенных действий, получается значение тепловых потерь. Полученная точность достаточна для определения требуемой мощности котла.
Использование домовых коэффициентов
Старым способом определения величины потерь тепла было использование домовых коэффициентов 3-х типов для индивидуального расчёта мощности газового котла по упрощённой методике:
- от 130 до 200 Вт/м2 - дома без теплоизоляции;
- от 90 до 110 Вт/м2 - дома с теплоизоляцией, 20−30 лет;
- от 50 до 70 Вт/м2 - теплоизолированный дом с новыми окнами, 21 век.
Зная величину своего коэффициента и площадь дома, путём перемножения получают искомое значение. Ещё проще определялась требуемая мощность во времена СССР. Тогда считалось, что 10 Квт на 100 метров площади в самый раз.
Однако, сегодня такой точности стало недостаточно.
На что влияет мощность котла
Если она слишком мала, то мощный котел на твёрдом топливе не будет «дожигать» остатки топлива из-за нехватки подачи воздуха, быстро засорится дымоход, а расход топлива будет чрезмерным. Котлы на газе или жидком топливе (ЖТ) станут быстро греть малое количество воды и выключать горелки. Это время горения окажется тем меньше, чем мощнее котлы. За такое короткое время удаляемые продукты сгорания не успеют прогреть дымоход, и там будет накапливаться конденсат. Образующиеся кислоты быстро приведут в негодность как дымоход , так и сам котёл.
Длительное время работы горелки позволяет дымоходу прогреться и конденсат исчезнет. Частое включение котла ведёт к износу его и дымохода, а также повышенному расходу топлива за счёт необходимости разогрева канала дымоотвода и самого котла. Для расчёта мощности котла на жидком топливе (дизеле), можно воспользоваться программой-калькулятором,
учитывающей множество особенностей, описанных выше (конструкции, материалы, окна, утеплитель), но экспресс-анализ можно произвести по приводимой методике.
Считается, что для обогрева 10 квадратов площади дома нужно 1−1,5 кВт котловой мощности. В расчёт не берётся ГВС в доме, имеющем качественное утепление, без теплопотерь, площадью 100 кв. м. Коэффициенты по уровню утепления, используемые для расчёта требуемой мощности котла ЖТ:
- 0,11 - квартира, 1-й и последний этажи многоквартирного дома;
- 0,065 - квартира в многоквартирном доме;
- 0,15 (0,16) - частный дом, стена 1,5 кирпича, без утеплителя;
- 0,07 (0,08) - частный дом, стена 2 кирпича, 1 слой утеплителя.
Для расчёта, площадь 100 кв. м. умножается на коэффициент 0,07 (0,08). Получаемая мощность 70−80 Вт на 1 кв. м. площади. Мощность котла резервируется на 10−20%, для ГВС резерв увеличивается до 50%. Такой расчёт очень приблизителен.
Зная тепловые потери, можно сказать о требуемой величине вырабатываемого тепла. Обычно для комфорта в доме принимается значение +20 градусов по Цельсию . Поскольку в году бывает период минимальных температур, в эти дни потребность в количестве тепла резко возрастают. Учитывая периоды, когда температуры колеблются в районе средних за зиму, мощность котла может быть принята равной половине от полученного ранее значения. В этом случае в расчёт закладывается компенсация тепловых потерь за счёт иных источников тепла.
Решение проблемы избытка мощности
В случае низких потребностей в тепле, мощность котла становится заведомо высокой. Решений несколько. Во-первых, в этот период предлагается использование 4-х ходовых смесительных клапанов в гидравлических системах. Может быть применен термогидравлический распределитель
. Что позволяет регулировать нагрев воды без изменения котловой мощности, за счёт клапанов и циркуляционных насосов . Так обеспечивается оптимальный режим работы котла.
Ввиду дороговизны способа, рассматривается бюджетный вариант многоступенчатых горелок в недорогих газовых и ЖТ котлах. С наступлением указанного периода ступенчатый переход на пониженное горение, снижает мощность котла. Вариантом плавного перехода является модуляция или плавная регулировка, повсеместно используемая в настенных газовых приборах. Такая возможность почти не применена в конструкциях ЖТ котлов, хотя модуляционная горелка более передовой вариант, нежели смесительный клапан. Современные котлы на пеллетах уже оснащены системой регулировки мощности и автоматикой подачи топлива.
Для неискушённого потребителя наличие системы модуляционной горелки может показаться достаточным поводом отказаться от расчёта тепловых потерь дома, ну или, хотя бы ограничиться приблизительным их определением. Отнюдь, наличие такой функции не может решить все возникающие проблемы: если при включении котла, он начинает работать на максимуме мощности, то через время автомат снижает её до оптимума.
При этом мощный котёл в небольшой системе успевает нагреть воду и отключитьс я ещё до перехода модулируемой горелки ну нужный уровень горения. Вода остывает достаточно быстро, ситуация повторится «до кляксы». В результате работа котла проходит импульсами как с одноступенчатой мощной горелкой. Изменение мощности может достигать не более 30%, что в итоге приведет к сбоям с дальнейшим повышением внешней температуры. Стоит вспомнить, что речь идёт о сравнительно дешёвых приборах .
В более дорогих котлах конденсационного типа пределы модулирования шире. ЖТ котлы могут вызвать ощутимые затруднения при попытке использования в небольших и хорошо утеплённых домах. В таком доме, около 150 кв. м, для покрытия тепловых потерь хватает 10кВт мощности. В линейке ЖТ котлов, предлагаемых производителями, минимум мощности больше в два раза. И тут попытка применения такого котла может привести к ситуации ещё худшей, чем описанная выше.
В топке горит ЖТ (солярка), все видели чёрный шлейф за непрогретым и неотрегулированным дизелем. И тут в продуктах неполного сгорания обильно выпадает сажа, она и несгоревшие продукты капитально засоряют камеру сгорания . И теперь новенький котёл нужно срочно чистить, чтобы не снизить КПД, и восстановить теплообмен. И ведь, подбери сначала правильно мощность котла, не было бы всех описанных проблем.
На практике, следует выбирать мощность котла немного ниже тепловых потерь дома. Популярность и практическое использование получили котлы с ЦОГВС, т. е. двухконтурные, греющие воду для отопления и горячего водоснабжения. И среди этих двух функций на ЦО требуемая мощность меньше, чем для ГВС. Безусловно, такой подход сделал выбор мощности котла сложнее.
Способ получения ГВС в 2-х контурном котле - проточный нагрев. Т. к. время контакта (нагрева) проточной воды незначительно, мощность нагревателя котла должна быть высокой. Даже у маломощных двухконтурных котлов система ГВС имеет 18 кВт мощности и это только минимум, дающий возможность нормально душ принять. Наличие модуляционной горелки в таком приборе даст возможность работы с минимумом мощности в 6кВт, почти равной тепловым потерям в 100 метровом доме с качественной термоизоляцией.
В реальной жизни, средние, за сезон отопления, потребности составят не более 3 кВт
. Т. е. хотя ситуация и не идеальна, но приемлема. Способом понижения требуемой мощности системы ГВС является применение бака-накопителя для ГВС. И это очень похоже на одноконтурный котёл, оборудованный бойлером . Подключённый через теплообменник к котлу бойлер, имеет ёмкость не менее 100 литров.
Это минимум, рассчитанный на несколько точек водоразбора и одновременное пользование ими.
Такая схема позволяет снизить мощность котла , совмещённого с водогреем. В итоге задача выполнена и мощности котла достаточно для компенсации тепловых потерь (ЦО) и ГВС (бойлер). На первый взгляд, в результате, на время работы котла на бойлер, в систему обогрева горячая вода не пойдёт и в доме упадёт температура. На самом деле, чтобы так случилось, котёл должен отключиться на 3 - 4 часа. Процесс замещения нагретой воды из бойлера холодной, происходит постепенно. Практика использования нагретой воды говорит, что даже слив половины объёма, а это 50 литров при температуре около 85 градусов по Цельсию и столько же холодной, чтобы пользоваться, ведёт к остатку в баке половины объёма горячей и столько же холодной. Время нагрева составит не более 25 минут. Поскольку за один раз в семье такой объём не потребляется, время нагрева бойлера будет значительно меньше.
Пример определения мощности котла
Примерная методика определения мощности газового котла из расчёта удельной его мощности (Руд) на 10 кв. м и с учётом условий климатических зон, отапливаемой площади - П.
- 0,7−0,9 - юг;
- 1,2−1,5 кВт - средняя полоса;
- 1,5−2,0 кВт - север
Мощность котла определяется Рк = (П*Руд)/10; где Руд = 1;
Объём воды в системе Осист = Рк*15 ; где на 15 л воды принят 1 кВт
Так для дома из примера с ЖТ котлом, на севере, расчёт будет выглядеть так:
Рк = 100*2/10 = 20 (кВт);
Подбор газового котла оптимальной мощности возможен только после проведения расчетов. В техдокументации на котельное оборудование указывается его тепловая мощность – ТМК. Данный параметр означает мощность, которую способен передать котел на внешние приборы (отопление, вентиляция, приготовление ГВС) с учетом его КПД. Но эта величина никоим образом не информирует пользователя, какую площадь можно обогреть при помощи конкретной модели котла.
Проблема в том, что любое здание, даже утепленное, отдает часть тепла наружному воздуху через такие конструкции, как стены, потолки, полы, окна и двери. Поэтому без теплового расчета здания трудно не ошибиться в правильном выборе котла.
В этой статье:
Какие параметры нужно учесть
Теплопотери частного дома
При выборе котельного оборудования для отопления дома необходимо учитывать:
- климатические условия региона (в формулу расчета входит значение средней температуры за самую холодную неделю в году);
- заданная температура воздуха внутри отапливаемых помещений;
- необходимость в организации горячего водоснабжения;
- потери тепла от принудительной вентиляции (если таковая имеется в доме);
- этажность здания;
- высота потолка;
- конструкция и материалы перекрытий;
- толщина наружных стен и материалы, из которых они были возведены;
- геометрические размеры наружных стен;
- конструкция пола (толщина слоев и материалы, из которых они сооружены);
- размеры, количество окон и дверей и их тип (толщина стекла, количество камер и пр.).
Тепловые потери дома
На величину теплопотерь строения оказывают большое влияние:
- тип чердака (утепленный, неутепленный);
- наличие или отсутствие подвального помещения.
Чтобы наглядно показать зависимость теплопотерь дома от материалов , используемых при его строительстве, предлагаем рассмотреть небольшую сравнительную таблицу.
Из таблицы видно, что деревянный дом теряет тепла меньше, чем, кирпичный, соответственно, и котел в первом случае потребуется менее мощный, чем для кирпичного дома.В строительных нормах расписаны показатели теплопроводности по всем строительным материалам.
Нечто подобное наблюдается и в отношении окон .
Только они характеризуются не теплопроводностью, а наоборот – коэффициентом сопротивления теплоотдачи: чем выше цифра, тем меньше тепла выпустит из дома окно (по-другому этот показатель называется R-фактор).
Как видим, чем больше камер в конструкции окна, тем выше его сопротивляемость теплопотерям. Большую роль играет и газовая смесь, которой заполняются камеры стеклопакетов.Как рассчитать ТМК газового котла
В первую очередь — тепловой расчет самого здания
Тепловую мощность отопительного котла можно посчитать двумя способами:
- полным;
- упрощенным.
Первый способ предполагает проведение расчетов с учетом теплотехнических свойств всех строительных материалов , задействованных в строительстве дома и его отделке. Из данных, указанных в вышеприведенных таблицах, видно, насколько важно выполнить полный расчет.
Но работа эта непростая, при отсутствии определенного опыта, с ней справиться сложно.
Обычно этим занимаются проектировщики в проектных организациях. Хотя при большом желании можно вооружиться СНиПами и попробовать всё сделать самостоятельно.
Коэффициент теплопроводности строительных материалов
Коэффициенты теплопроводности распространенных стройматериалов
Для определения количества теплопотерь через ограждающие конструкции, надо рассчитать коэффициент теплопроводности стройматериалов, из которых они состоят.
Исходными данными для расчета являются:
- а(вн) – коэффициент, определяющий интенсивность теплопередачи от воздуха в помещении потолку и стенам. Это постоянная величина, равная 8,7.
- а(нр) – еще один постоянный коэффициент, равный 23. Он характеризует интенсивность отдачи тепла от стен и потолка наружному воздуху.
- К – теплопроводность стройматериалов, из которых состоят потолок и стены. Данные берутся из строительных норм. Для некоторых материалов теплопроводность приведена в таблице стройматериалов (см. выше).
- Д – толщина слоев строительных материалов.
После сбора всех исходных данных можно приступать к расчету коэффициента теплопередачи по формуле:
Кт = 1/
Кт рассчитывается для потолка и стен по отдельности.
Принцип расчета Кт пола тот же, но здесь есть некоторые нюансы: правильный подход требует деления площади пола на 4 зоны, располагаемые от наружных стен к центру. Для упрощения расчетов можно теплопотери через конструкцию пола без подогрева принять равными 10%.
Расчет теплопотерь через окна и двери
Исходными данными для этой части расчета являются:
- Кст – коэффициент теплопередачи стеклопакета или стекла (указывается производителем).
- F ст. – площадь застекленной поверхности окна.
- Кр – коэффициент теплопередачи оконной рамы (указывается производителем).
- F р – площадь оконной рамы.
- Р – периметр застекленной поверхности окна.
Коэффициент теплопередачи окон (Ко) рассчитывается по формуле:
Кст. х F ст. + Кр х F р + Р/F, где F – площадь окон.
По этой же формуле рассчитывается коэффициент теплопередачи дверей .
При этом вместо значений стекла и рам подставляются значения материалов, из которых изготовлены двери.
Для упрощения расчетов можно пользоваться следующими данными:
Для определения теплопотерь условный коэффициент умножается на общую площадь дома.Такой способ дает лишь приблизительный результат. В нем не учтено количество окон, конфигурацию дома и его местоположение. Но для предварительной оценки теплопотерь он вполне годится.
Упрощенный метод
Мощность отопительного котла определяется как сумма мощностей, необходимых для обогрева каждого отапливаемого помещения. То есть расчеты, описанные в предыдущих разделах, проводятся для каждой комнаты в отдельности.
При этом проектировщики обязаны учесть и количество светильников, людей, находящихся в помещении, и даже работу бытовой техники.
К счастью, в большинстве случаев можно обойтись без столь сложных и дорогостоящих теплотехнических расчетов. Жилые дома обычно строятся с учетом климатических условий конкретного региона, поэтому можно подобрать необходимую величину ТМК по упрощенной схеме.
За основу такого расчета принято допущение, что удельная мощность всего дома равняется сумме удельных мощностей каждого помещения. В этом случае при выполнении расчетов оперируют экспериментальными значениями удельной мощности дома в зависимости от региона.
Данные таблицы справедливы для хорошо утепленных деревянных и железобетонных домов со стандартной высотой потолка 2.7 метра.Мощность котла на 10 кв. м рассчитывается по формуле :
- W = S х W уд/10, где
- W – расчетная мощность котла
- S — сумма площадей помещений
- Wуд – удельная мощность дома (см. таблицу выше)
Пример
Типовой план дома на 300 кв.м (для примера)
Для примера рассчитаем мощность газового котла для дома, расположенного в Московской области. Общая площадь постройки составляет 300 кв. м.
Примем величину удельной мощности (согласно четвертой таблице), равную 1.5.
- W = 300 х 1,5/10 = 45 кВт
Для высоких потолков
Если высота потолков отличается от стандартных значений, в этом случае мощность котла отопления рассчитывается по формуле:
- Мк = ТхКз , где
- Мк – мощность котла
- Т – предполагаемые теплопотери
- Кз – коэффициент запаса
Тепловые потери Т рассчитываются по формуле:
- Т = VхРхКр/860 , где
- V – объем помещения (в м куб.)
- Р – разность наружной и внутренней температур
- Кр – коэффициент рассеивания
Для зданий, сложенных из кирпича, Кр составляет 2 – 2,9, для слабо утепленных построек – 3-4.
И последнее: если вы предполагаете, что котел будет обеспечивать дом и горячей водой, увеличьте расчетную мощность на 25%.
Централизованная система отопления доступна не во всех районах РФ, а в некоторых регионах стоимость услуг ЖКХ просто запредельна. Из-за этого в частных и многоквартирных домах монтируют автономные комплексы во главе с котлом. Выбор зависит от условий проживания (наличие или отсутствие газовой магистрали, электросетей и тому подобное) и бюджета на покупку. Но прежде чем приступить к поиску прибора, нужно провести расчет мощности котла.
В процессе проектирования здания всегда участвуют инженеры-теплотехники, которые проводят комплекс сложных расчетов и подбирают оптимальные системы горячего водоснабжения (ГВС) и отопления. Но что делать, если нет возможности заказать профессиональную проектировку? Как правильно рассчитать мощность твердотопливного газового и электрического котла?
Расчет по площади дома
Задача отопления в том, чтобы не только нагреть помещение, но и в дальнейшем компенсировать теплопотери. Очень часто можно встретить устаревший вариант – расчет на квадратный метр жилья. То есть за аксиому принимается утверждение, что на 1 кв. м. площади при высоте потолка до 2,5 м требуется 100 Вт тепловой энергии. Полученный результат корректируется на удельный показатель мощности для разных климатических зон России (СНиП 23-01-99, СП 131.13330.2012 «Строительная климатология»). Усреднено:
- Для северных областей – 1,5-2.
- В средней полосе – 1,2-1,5.
- Южные регионы – 0,7-0,9.
Простейший расчет мощности котла отопления по площади проводится по формуле:
W = q * S, где:
- q – это удельный коэффициент мощности для заданного региона;
- S – общая площадь жилья.
Это верно для домов, построенных в 50-60 гг. прошлого века. Сейчас продавцы отопительного оборудования используют уточняющие поправки: запас в 15 и 20 % для одно- и двухконтурного.
Московская область. Имеется дом кирпичный 1-этажный, общая площадь – 80 кв. м. Мощность = (80 * 100) * 1,2 = 9 600 Вт. Одноконтурный котел – 11,04 кВт, двухконтурный с приоритетом ГВС – 11,52.
Разумеется, подобный расчет нельзя назвать корректным, поскольку не учитываются реальные теплопотери дома с учетом его габаритов, материала и толщины ограждающих конструкций, наличия или отсутствия утепляющих слоев, формата окон и так далее. Есть еще один ключевой фактор, о котором редко упоминают продавцы – возможность саморегулирования. Современные газовые и электрические котлы управляются автоматикой, имеют предельные температуры включения и выключения и группу безопасности (защита от перегрева, «сухого» хода и прочее). Твердотопливные же чаще всего требуют постоянного наблюдения, все операции проводятся вручную. Термоаккумуляторы для излишков тепла устанавливают немногие, поэтому без постоянного контроля велик риск перегрева и выхода из строя всей системы. Для подобных котлов необходим тщательный расчет.
Теплопотери дома и мощность отопительного котла
Расчет термопотерь вполне можно сделать через специальные онлайн-программы или калькуляторы. Или самостоятельно по алгоритму, приведенному ниже. Корректный расчет ГВС и котла отопления зависит от того, сколько тепла в сутки теряется через стены, окна, пол, потолок, вентиляцию, а также примерного объема потребляемой горячей воды. Для вычисления первого фактора учитываются:
- Сопротивление теплопередаче (R) каждой ограждающей конструкции.
- Разница температур внутри и снаружи жилья.
В инженерной теплотехнике используется следующая формула для вычисления сопротивления термопередаче различных материалов:
R = ΔT / q, где:
- q – количество тепла, теряемое 1 кв. м ограждающей конструкции (Вт/м²);
- ΔT – разница между температурой в самую холодную неделю года и средней внутри помещения (°С). Как правило, в справочниках приводится ΔT = 50 °С (Т наруж = -30 °С, Т внутр = +20 °С.).
Стандартные значения R для различных стеновых материалов и окон приведены в таблице:
Из таблиц очевидно, что, к примеру, приобретение электрического котла с запасом мощности 30 %, которые якобы должны компенсировать потери тепла через окно – лишняя трата денег. Двухкамерный стеклопакет теряет в 2 раза меньше тепла, чем обычное однорамное остекление, а это ежемесячная экономия более 50 кВт.
Точный расчет системы отопления частного дома включает корректировку на собственные данные в регионе или области. Формула немного видоизменяется:
R 2 = R 1 х ΔT 2 / ΔT 1 , где:
- R 1 – теплопотери при ΔT = 50 °С;
- R 2 – теплопотери при ΔT по данным пользователя;
- ΔT 1 – норматив 50 °С;
- ΔT 2 – показатель, рассчитанный по вашим параметрам.
Московская область. Имеется дом кирпичный 1-этажный, общая площадь – 80 кв. м, принудительная вентиляция. Подбирается электрический одноконтурный котел. Рассчитаем теплопотери для 1 комнаты со следующими характеристиками:
- Площадь – 40 кв. м (8 * 5).
- Количество наружных стен – 2 шт.
- Высота потолка – 3 м.
- Толщина стен – 76 см.
- Окна (двойной стеклопакет) – 4 шт, 1,8 * 1,2.
- Пол – настильный деревянный с утеплением.
- Над потолком – чердачное нежилое помещение.
- Требуемая температура внутри – +20 °С.
- Предельная зимняя на улице – -30 °С.
1. Площадь наружных стен (без оконных проемов) S1 = (8 + 5) * 3 – 4 * (1,2 * 1,8) = 30,36 кв. м.
2. Площадь оконных проемов В2 = 4 * 1,2 * 108 = 8,64 м²
3. Площадь пола S3 и потолка S4 идентична = 40 кв. м.
4. Площадь внутренних стен не учитывается при расчете, так как теплопотерь нет.
5. Сопротивление теплопередаче для кирпичной стены: R = 50 / 0.592 = 84,46 м²*°C ⁄ Вт.
6. Термопотери для каждой поверхности:
- Q стен = 30,36 * 84,46 = 2564,2 Вт
- Q окон = 8.64 * 135 = 1166.4 Вт
- Q пола =40 * 26 = 1040 Вт
- Q потолка = 40 * 35 = 1400 Вт
- Q общие = 6170,6 Вт
Таким образом, ежедневные суммарные утечки тепла 1 комнаты составляют 6,17 кВт в самую холодную погоду. Разумеется, чем выше температура воздуха снаружи, тем меньше потери. Если предположить, что полученный показатель идентичен для оставшейся площади дома, то примерная мощность электрического котла по объему помещения – 12,3 кВт.
Какие еще факторы влияют на выбор?
Специалисты рекомендуют корректировать расчет котла для отопления по уровню теплопотерь на величину запаса мощности – 15-30 %. Дело в том, что значительные утечки тепла происходят посредством вентиляции, особенно принудительной. Также возможны скачки напряжения в электроагрегатах, перепады давления воды и газа в магистралях для котлов, недостаточная или излишняя подача воздуха для поддержания горения в твердотопливных устройствах.
Добросовестные установщики систем всегда предупреждают – в паспорте котла указывается номинальная мощность. Эта величина порой значительно отличается от полезной (действительной) мощности. Дело в том, что редко какие котлы (кроме конденсационных) имеют КПД более 95 %. Газовые и твердо- или жидкотопливные агрегаты теряют до 20 % в процессе работы – они просто «улетают» в вытяжку или дымоход. Поясним на примере:
- Поскольку вентиляция принудительная, требуемая мощность составляет: 12,3 + 20 % = 14,76 кВт.
- Котел DAKON РТЕ-М 16: максимальная потребляемая мощность – 16,6, КПД = 99,1 %.
- То есть, 16,6 – (100 – 99,1) % = 16,45 кВт. Такой котел обеспечит отопление в полном объеме, не выходя на предельные показатели в работе, и прослужит достаточно долго.
- Если же выбирается газовый Ariston CLAS SYSTEM 15 CF 16,5 кВт с КПД = 91,2 %, то: 16,5 – (100 – 91,2) % = 15,04.
- За счет вытяжки теряется еще до 20 %: 15,04 – 20 % = 12,03 кВт.
Очевидно, что эта модель не «потянет» наше помещение.
Зная расчетную мощность, несложно подобрать котел для двухконтурной системы – в паспорте всегда указывается планируемые показатели для каждого из контуров. Для твердотопливных котлов высокой мощности можно приобрести теплоаккумулятор, который отлично сохранит излишки выработанного тепла. Таким образом достигается оптимальный результат: достаточный уровень отопления и минимизация затрат.
Статьи Котел для автономного отопления зачастую выбирается по принципу как у соседа. А между тем это важнейший прибор, от которого зависит комфорт в доме. Здесь важно правильно выбрать мощность, так как ни ее излишек, ни тем более недостача пользы не принесут.
Теплоотдача котла – зачем нужны расчеты
Система отопления должна полностью восполнить все теплопотери в доме, для чего и проводится расчет мощности котла. Здание постоянно выделяет тепло наружу. Теплопотери в доме бывают различными и зависят от материала контруктивных частей, их утепления. Это влияет на расчетные показатели теплового генератора. Если подходить к расчетам максимально серьезно, следует заказать их у специалистов, по результатам подбирается котел и рассчитываются все параметры.
Самому рассчитать теплопотери не очень сложно, но требуется учитывать множество данных о доме и его составляющих, их состоянии. Более легким способом является применение специального прибора для определения тепловых утечек – тепловизора. На экране небольшого прибора отображаются не расчетные, а фактические потори. Он наглядно показывает места утечек, и можно принять меры для их устранения.
А может, никакие расчеты не нужны, просто взять мощный котел и дом теплом обеспечен. Не все так просто. В доме действительно будет тепло, комфортно, пока не придет пора кое о чем задуматься. У соседа такой же дом, в доме тепло, а за газ он платит намного меньше. Почему? Он рассчитал необходимую производительность котла, она у него на треть меньше. Приходит понимание – совершена ошибка: покупать котел без расчета мощности не следует. Потрачены лишние деньги, часть топлива расходуется впустую и, что кажется странным, недогруженный агрегат быстрее изнашивается.
Слишком мощный котел можно догрузить для нормальной работы, например, задействовав для нагрева воды или подключить ранее не отапливаемое помещение.
Котел с недостаточной мощностью не обогреет дом, будет постоянно работать с перегрузкой, что приведет к преждевременному выходу из строя. Да и топливо он будет не просто потреблять, а жрать, и все равно хорошего тепла в доме не будет. Выход один – установить другой котел. Деньги ушли на ветер – покупка нового котла, демонтаж старого, установка другого – все не бесплатно. А если учесть еще моральные страдания из-за совершеной ошибки, возможно, отопительный сезон, пережитый в холодном доме? Вывод однозначный – покупать котел без предварительных расчетов нельзя.
Рассчитываем мощность по площади – основная формула
Наиболее простой способ расчета необходимой мощности прибора теплогенерации – по площади дома. При анализе расчетов, проведенных на протяжении многих лет, была выявлена закономерность: 10 м 2 площади можно отопить должным образом, используя 1 киловатт теплоэнергии. Это правило справедливо для зданий со стандартными характеристиками: потолок высотой 2,5–2,7 м, утепление среднее.
Если жилье вписывается в эти параметры, измеряем его общую площадь и приблизительно определяем мощность теплового генератора. Результаты расчетов всегда округляем в сторону увеличения и немного увеличиваем, чтобы иметь в запасе некоторую мощность. Используем очень простую формулу:
W=S×W уд /10:
- здесь W – это искомая мощность теплового котла;
- S – общая отапливаемая площадь дома с учетом всех жилых и бытовых помещений;
- W уд – удельная мощность, необходимая для отопления 10 квадратных метров, корректируется для каждого климатического пояса.
Для наглядности и большей ясности рассчитаем мощность теплогенератора для кирпичного дома. Он имеет размеры 10×12 м, умножаем и получаем S – общую площадь, равную 120 м 2 . Удельную мощность – W уд принимаем за 1,0. Производим расчеты по формуле: площадь 120 м 2 умножаем на удельную мощность 1,0 и получаем 120, делим на 10 – в результате 12 киловатт. Именно котел отопления мощностью 12 киловатт подойдет для дома со средними параметрами. Это исходные данные, которые будем корректировать в ходе дальнейших расчетов.
На рынке очень много агрегатов с подобными характеристиками, например, твердотопливные котлы из линейки «Куппер Эксперт» от компании Теплодар, мощность которых варьируется от 15 до 45 киловатт. Более подобно ознакомиться с остальными характеристиками и узнать цену можно на официальном сайте производителя https://www.teplodar.ru/catalog/kotli/.
Корректируем расчеты – дополнительные моменты
На практике жилье со средними показателями встречается не так уж часто, поэтому при расчетах системы учитываются дополнительные параметры. Об одном определяющем факторе – климатической зоне, регионе, где будет использоваться котел, речь уже шла. Приведем значения коэффициента W уд для всех местностей:
- средняя полоса служит эталоном, удельная мощность составляет 1–1,1;
- Москва и Подмосковье – результат умножаем на 1,2–1,5;
- для южных регионов – от 0,7 до 0,9;
- для северных областей она поднимается до 1,5–2,0.
В каждой зоне наблюдаем определенный разброс значений. Поступаем просто – чем южнее местность в климатической зоне, тем ниже коэффициент; чем севернее, тем выше.
Приведем пример корректировки по регионам. Предположим, что дом, для которого рассчеты проводились раньше, расположен в Сибири с морозами до 35°. Берем W уд равное 1,8. Тогда полученное число 12 умножаем на 1,8, получаем 21,6. Закругляем в сторону большего значения, выходит 22 киловатта. Разница с первоначальным результатом почти вдвое, а ведь учитывалась всего одна поправка. Так что корректировать расчеты необходимо.
Кроме климатических условий регионов, для точных расчетов учитываются и другие поправки: высота потолка и теплопотери здания. Среднестатистическое значение высоты потолков – 2,6 м. Если высота значительно отличается, высчитываем значение коэффициента – фактическую высоту делим на среднюю. Предположим, высота потолка в здании из ранее рассматриваемого примера 3,2 м. Считаем: 3,2/2,6=1,23, округляем, выходит 1,3. Выходит, для обогрева дома в Сибири площадью 120 м 2 с потолками 3,2 м требуется котел 22 кВт×1,3=28,6, т.е. 29 киловатт.
Также очень важно для правильных расчетов принимать во внимание теплопотери здания. Тепло теряется в любом доме, независимо от его конструкции и вида топлива. Через слабо утепленные стены может уйти 35% теплого воздуха, через окна – 10% и больше. Неутепленный пол заберет 15%, а крыша – все 25%. Даже один из этих факторов, если он присутствует, следует принимать во внимание. Используют специальное значение, на которое умножают полученную мощность. Он имеет такие показатели:
- для кирпичного, деревянного или дома из пеноблоков, которому более 15 лет, с хорошим утеплением, К=1;
- для других домов с неутепленными стенами К=1,5;
- если у дома, кроме неутепленных стен, не утеплена крыша К=1,8;
- для современного утепленного дома К=0,6.
Вернемся к нашему примеру для расчетов – дому в Сибири, для которого по нашим расчетам понадобится нагревательное устройство мощностью 29 киловатт. Предположим, что это современный дом с утеплением, тогда К= 0,6. Подсчитываем: 29×0,6=17,4. Добавляем 15–20%, чтобы иметь запас на случай экстремальных морозов.
Итак, мы рассчитали требуемую мощность теплогенератора, используя следующий алгоритм:
- 1. Узнаем общую площадь отапливаемого помещения и делим на 10. Число удельной мощности при этом игнорируется, нам нужны средние исходные данные.
- 2. Учитываем климатическую зону, где находится дом. Ранее полученный результат умножаем на коэффициентый показатель региона.
- 3. Если высота потолка отличается от 2,6 м, учитываем и это. Узнаем коэффициентное число, поделив фактическую высоту на стандартную. Мощность котла, полученную с учетом климатической зоны, умножаем на это число.
- 4. Делаем поправку на теплопотери. Предыдущий результат умножаем на коэффициентный показатель теплопотерь.
Выше речь шла исключительно о котлах, которые используются исключительно для отопления. Если прибор используется для нагрева воды, рассчетную мощность следует увеличить на 25%. Обращаем внимание, что резерв для подогрева рассчитывается после коррекции с учетом климатических условий. Полученный после всех расчетов результат довольно точный, его можно использовать для выбора любого котла: газового, на жидком топливе, твердотопливного, электрического.
Ориентируемся на объем жилья – используем нормативы СниП
Рассчитывая отопительное оборудование для квартир, можно ориентироваться на нормы СНиП. Строительные нормы и правила определяют, сколько тепловой энергии понадобится, чтобы нагреть 1 м 3 воздуха в зданиях типовой постройки. Такой способ называют расчетом по объему. В СНиП приводятся такие нормы расхода тепловой энергии: для панельного дома – 41 Вт, для кирпичного – 34 Вт. Расчет простой: объем квартиры умножаем на норму расхода теплоэнергии.
Приводим пример. Квартира в кирпичном доме площадью 96 кв.м., высота потолков – 2,7 м. Узнаем объем – 96×2,7=259,2 м 3 . Умножаем на норму – 259,2×34=8812,8 Вт. Переводим в киловатты, получаем 8,8. Для панельного дома расчеты проводим аналогично – 259,2×41=10672,2 Вт или 10,6 киловатт. В теплотехнике округление проводят в большую сторону, но, если принять во внимание энергосберегающие пакеты на окнах, то можно округлить и в меньшую.
Полученные данные о мощности оборудования являются исходными. Для более точного результата понадобится коррекция, но для квартир она осуществляется по другим параметрам. Первым делом учитывается наличие неотапливаемого помещения или его отсутствие:
- если этажом выше или ниже располагается отапливаемая квартира, применяем поправку 0,7;
- если такая квартира не отапливается, ничего не меняем;
- если под квартирой подвал или над ней чердак – поправка равна 0,9.
Учитываем также количество наружных стен в квартире. Если на улицу выходит одна стена, применяем поправку 1,1, две –1,2, три – 1,3. Методику расчета мощности котла по объему можно применить и для частных кирпичных домов.
Итак, рассчитать необходимую мощность отопительного котла можно двумя способами: по общей площади и по объему. В принципе, полученными данными можно пользоваться, если дом среднестатистический, умножив их на 1,5. Но если существуют значительные отклонения от средних параметров в климатической зоне, высоте потолков, утеплении, лучше провести коррекцию данных, потому что первоначальный результат может значительно отличаться от окончательного.
