Рассчитать мощность твердотопливного котла для отопления дома. Расчет мощности котла, для отопления дома

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);

Автономное отопление — одно из самых необходимых и дорогих составляющих любого частного дома. От выбора типа системы отопления, произведенных расчетов, зависит то, насколько эффективно она будет действовать, ее теплопроизводительность, каких денежных затрат потребует обслуживание во время эксплуатации.

Схема монтажа электрического котла.

Для обогрева частного дома применяются системы отопления с котлами, использующими различное топливо.

Но расчет мощности котла отопления, к какому бы типу он ни принадлежал, производится по общей для всех систем простой формуле:

Wкот= S х Wуд/10

Обозначения:

Wкот — мощность котла в киловаттах;

S — общая площадь всех отапливаемых помещений дома в квадратных метрах;

Wуд — удельная мощность котла, необходимая для обогрева десяти квадратных метров площади помещения. Расчет делают с учетом климатической зоны, в которой находится регион.

Схема настенного газового котла.

Расчет для регионов России производят со следующими значениями мощности:

для районов Северной части страны и Сибири Wуд = 1,5-2 кВт на каждые 10 м²;

для Средней полосы требуется 1,2-1,5 кВт;

для Южных районов достаточна мощность котла в 0,7-0,9 кВт.

Важный параметр при расчете мощности котла — объем жидкости, которой заполнена система отопления. Его принято обозначать так: Vсист (объем системы). Расчет делается с использованием соотношения 15л/1кВт. Формула имеет следующий вид:

Vсист = Wкот х 15
Расчет мощности котла в примере
К примеру, регион — Средняя Полоса России, а площадь помещения — 100 м².

Известно, что для этого региона значение удельной мощности должно составлять 1,2-1,5 кВт. Возьмем максимальное значение в 1,5 кВт.

Исходя из этого получаем точное значение мощности котла и объема системы:

Wкот = 100 х 1,5: 10 = 15 кВт;

Vсист = 15 х 15 = 225 л.

Статья по теме: Способы обогрева открытых площадок
Полученное в этом примере значение в 15 кВт — это мощность котла при объеме системы 225 л, которая гарантирует в помещении площадью в 100 м² комфортную температуру в самые сильные морозы при условии, что помещение находится в Средней Полосе страны.

Виды отопительных систем
Независимо от того, какой котел применяется для нагрева, если теплоносителем является вода, то она относится к системам водяного отопления, для которых был сделан расчет. Они, в свою очередь, делятся на системы с естественной и принудительной циркуляцией воды.

Отопительная система с естественной циркуляцией воды

Схема котла на жидком топливе.

Принцип работы системы основан на разности физических характеристик горячей и холодной воды. Использование этих различий заставляет воду внутри труб перемещаться и переносить тепло от котла к радиаторам.

Горячая вода из котла поднимается по вертикальной трубе (главному стояку) вверх. Из нее разводкой труб расходится по магистралям. Так же через стояки (падающие), но движение идет вниз. Из падающих стояков вода расходится по радиаторам, отдает тепло. Вследствие остывания она становится тяжелее и через обратную разводку труб вновь попадает в котел, нагревается, и процесс повторяется.

При работе котла движение воды внутри системы идет непрерывно. Явление расширения воды при нагревании уменьшает ее плотность, а значит и массу, образуя в системе гидростатический напор. При 40°С масса воды в одном кубометре равна 992,24 кг, а при нагреве ее до 95°С, она становится значительно легче, один кубометр будет весить 962 кг. Эта разница в плотности и заставляет воду циркулировать.

Отопительная система с принудительной циркуляцией воды
Отличается более высоким циркуляционным давлением, которое создает центробежный насос. Обычно насосы устанавливают на линии, по которой отработавший, остывший теплоноситель возвращается обратно к котлу отопления. Давление в трубах, создаваемое работающим насосом, значительно выше, чем в системе с естественной циркуляцией. Поэтому вода в системе может перемещаться в любом направлении по горизонтальной и вертикальной осям.

Статья по теме: Фисташковый цвет в интерьере
Здесь особое подключение расширительного бака. В системах с естественной циркуляцией он подключается к главному стояку. При принудительной циркуляции место соединения находится перед насосом. Эта точка соединяется через специальный стояк с расширительным баком, который вынесен наверх выше самой высокой точки отопительной системы.

Сравнительный анализ котлов для систем водяного отопления

Схема котла на твердом топливе.

В системах водяного отопления используются котлы, работающие на различных видах топлива, имеющих различную теплопроизводительность. Самые распространенные виды топлива для котлов:

электричество;

жидкое: мазут, дизельное топливо (солярка);

твердое топливо: уголь, дрова, прессованные брикеты, гранулы из отходов деревообработки, других горючих материалов.

Некоторые котлы универсальны, могут использовать различные источники энергии для своей работы. Например, жидкое и твердое топливо.

Электрические
При всем удобстве электрические котлы редко применяются для полноценного отопления. Их используют как вспомогательные или для обогрева отдельных помещений. Электрокотлы, имеющиеся в продаже, по мощности не превышают 15 кВт. Отопление дома электроэнергией обходится слишком дорого. Как показал расчет мощности отопительного котла, который был приведен выше, этого хватит для отопления дома общей площадью не более 100 м².

Газовые
Относительно дешевое топливо позволяет устанавливать такие котлы в домах большой жилой площади с подключенным магистральным трубопроводом газового снабжения. В эксплуатации они очень удобны.

На жидком топливе
Хотя цены на жидкое топливо постоянно растут, оно обходится дешевле электроэнергии примерно в 2 раза. У жидких видов топлива хорошая теплопроизводительность. На отопление жилого дома в 300 м² за сезон уйдет около 3 тонн горючего. Применение таких котлов целесообразно, но они требуют особого ухода.

На твердом топливе
Требуют постоянного присмотра. Исключение — котлы с автоматической подачей из бункера гранулированного горючего, со сложной системой слежения за параметрами мощности, скорости горения, температуры в помещениях. Выгодно использовать в районах с доступным, дешевым твердым топливом, в угольных регионах страны.

Комфортность пребывания людей в помещениях, особенно в зимнее время года, во многом зависит от температуры окружающего их воздуха. Поэтому среди инженерных коммуникаций, обустраиваемых в жилых помещениях, система отопления занимает первое место. В городских условиях вопросы обогрева квартир чаще всего решаются в централизованном порядке, однако в домах частной застройки их владельцам приходится обустраивать автономные системы отопления, основным элементом которых является водогрейный котел. Именно от технико-экономических характеристик последнего зависит эффективность работы всей системы.

Как рассчитать мощность котла

Расчет мощности котла выполняется с учетом площади обогреваемого объекта

Мощность отопительного котла – это основной показатель, характеризующий его возможности, связанные с оптимальным обогревом помещений во время пиковых нагрузок. Здесь главное – грамотно рассчитать, сколько тепла понадобится для их обогрева. Только в этом случае удастся правильно подобрать котел для отопления частного дома по мощности.

Для расчета мощности котла для дома применяют различные методики, в которых за основу берутся площадь или объем отапливаемых помещений. Совсем недавно необходимую мощность отопительного котла определяли при помощи так называемых домовых коэффициентов, установленных для разного вида домов в пределах (Вт/м. кв.):

130…200 – дома, не имеющие теплоизоляции;

90…110 – дома с частично утепленным фасадом;

50…70 – дома, построенные по технологиям ХХI века.

Умножив площадь дома на соответствующий домовой коэффициент, получали искомую мощность отопительного котла.
Расчет мощности котла по геометрическим размерам помещения

Зависимость мощности газового котла от площади помещения

Wкот = S*Wуд/10 , где:

Wкот – расчетная мощность котла, кВт;

S – общая площадь отапливаемого помещения, м. кв.;

Wуд – удельная мощность котла, которая приходится на каждые 10 м. кв. отапливаемой площади.

В общем случае принимают, что в зависимости от региона, в котором находится помещение, величина удельной мощности котла составляет (кВт\м. кв.):

для южных районов – 0,7…0,9;

для районов средней полосы – 1,0…1,2;

для Москвы и Московской области – 1,2…1,5;

для северных районов – 1,5…2,0.

Приведенную выше формулу расчета котла для отопления дома по площади применяют в тех случаях, когда водогрейный агрегат будет использоваться только для обогрева помещений, высотой не более 2,5 м.
Если предполагается, что в помещении будет установлен двухконтурный котел, который кроме обогрева должен обеспечивать пользователей горячей водой, полученную расчетную мощность необходимо увеличить на 25%.

Если высота отапливаемых помещений превышает 2,5 м., то полученный результат корректируют, умножая его на коэффициент Кв. Кв = Н/2,5, где Н – фактическая высота помещения, м.

В этом случае конечная формула выглядит следующим образом: P = (S*Wуд/10)*Кв

Эта методика расчета необходимой мощности, которой должен обладать отопительный котел, подходит для небольших зданий с утепленным чердаком, наличием теплоизоляции стен и окон (двойные стеклопакеты) и т. д. В остальных случаях результат, полученный в результате приблизительного расчета, может привести к тому, что приобретенный котел не сможет работать в штатном режиме. При этом избыточная или недостаточная мощность способствует появлению ряда нежелательных для пользователя проблем:

снижение технико-экономических показателей работы котла;

сбой в работе систем автоматики;

быстрый износ деталей и комплектующих;

образование конденсата в дымоходе;

засорение дымохода продуктами неполного сгорания топлива и пр.;

Для получения более точных результатов нужно принимать во внимание величину фактических теплопотерь через отдельные элементы зданий (окон, дверей, стен и пр.).

Уточненный расчет мощности котла

Мощность двухконтурного котла должна быть больше из-за ГВС

Расчет системы отопления, включающей в свой состав отопительный котел, должен осуществляться индивидуально для каждого объекта. Кроме его геометрических размеров, важно учесть ряд таких параметров:

наличие принудительной вентиляции;

климатический пояс;

наличие горячего водоснабжения;

степень утепления отдельных элементов объекта;

наличие чердака и подвала и пр.

В общем виде формула для уточненного расчета мощности котла имеет следующий вид:
Wкот = Qt*Kзап , где:

Qt – теплопотери объекта, кВт.

Кзап – коэффициент запаса, на величину которого рекомендуется увеличить расчетную мощность объекта. Как правило, его величина находится в пределах 1,15…1,20 (15-20%).

Прогнозируемые потери тепла определяются по формулам:

Qt = V*ΔT*Kp/860, V = S*H ; где:

V – объем помещения, м. куб.;

ΔT – разница между наружной и внутренней температурой воздуха, °С;

Кр – коэффициент рассеивания, зависящий от степени теплоизоляции объекта.

Коэффициент рассеивания выбирается исходя из типа здания и степени его теплоизоляции.

Объекты без теплоизоляции: ангары, деревянные бараки, сооружения из гофрированного железа и пр. – Кр = 3,0…4,0.

Здания с низким уровнем теплоизоляции: стены в один кирпич, деревянные окна, шиферная или железная крыша – Кр принимают равным в пределах 2,0…2,9.

Дома со средней степенью теплоизоляции: стены в два кирпича, небольшое количество окон, стандартная крыша и т. д. – Кр составляет 1,0…1,9.

Современные, хорошо утепленные здания: теплый пол, окна с двойными стеклопакетами и т. д. – Кр находится в диапазоне 0,6…0,9.

Чтобы облегчить потребителю поиск отопительного котла, многие производители размещают на своих сайтах и сайтах дилеров специальные калькуляторы. С их помощью, введя в соответствующие поля необходимую информацию, можно с большой долей вероятности определить, на какую площадь рассчитан, например, котел мощностью 24 кВт.

Как правило, такой калькулятор осуществляет расчет по следующим данным:

усредненное значение температуры наружного воздуха в самую холодную неделю в зимнее время года;

температура воздуха внутри объекта;

наличие или отсутствие горячего водоснабжения;

данные о толщине наружных стен и перекрытий;

материалы, из которых выполнены перекрытия и наружные стены;

высота потолков;

геометрические размеры всех наружных стен;

количество окон, их размеры и подробное описание;

информация о наличии или отсутствии принудительной вентиляции.

Обработав полученные данные, калькулятор выдаст заказчику искомую мощность отопительного котла, а также укажет тип и марку агрегата, удовлетворяющего запросу. Пример расчета линейки газовых котлов, предназначенных для обогрева домов разной площади, приведен в таблице:

Примечание к столбцу 11 : Нс – навесной атмосферный котел, А – котел напольного типа, Нд – турбированный котел настенного типа.

По приведенным выше методикам осуществляют расчет мощности газового котла. Однако их вполне можно применять и для расчета мощностных характеристик водогрейных агрегатов, работающих на других видах топлива.
Учет теплопотерь

Без учета теплопотерь трудно правильно рассчитать мощность котла

Приступая к разработке системы автономного отопления, необходимо в первую очередь выяснить, сколько тепла уходит на улицу при самых сильных морозах через так называемые ограждающие конструкции. К ним относятся стены, окна, пол и крыша. Только определив величину теплопотерь, можно будет озаботиться подбором источника тепла соответствующей мощности. При этом нужно учесть, что потеря теплоты зданием в зимнее время года происходит не только через ограждающие конструкции. Значительная часть генерируемого тепла (до 30%) расходуется на нагрев холодного воздуха, поступающего с улицы за счет естественной вентиляции.

Общее количество тепла, необходимое для обогрева помещения определяют по формуле:

Q = Qконстр + Qвозд , где:

Qконстр – количество тепла, теряемого через однотипную конструкцию, Вт;

Qвозд – количество тепла, расходуемого на подогрев воздуха, поступающего с улицы, Вт.

Суммируя полученные в результате расчетов величины определяют общую тепловую нагрузку на систему отопления всего здания.

Все обмеры осуществляют по внешней стороне здания, в обязательном порядке захватывая его углы. В противном случае расчет теплопотерь будет неточным.

В помещениях существуют и другие пути утечки тепла, например через кухонную вытяжку, открытые двери и окна, щели в конструкциях и пр. Однако количество тепла, потерянного по этим причинам, практически не превышает 5% от величины общих тепловых потерь и поэтому при расчетах не учитывается.

Расчет потерь тепла через ограждающие конструкции

Сложность расчета заключается в том, что его нужно провести для каждого помещения отдельно, внимательно осматривая, измеряя и оценивая состояние каждого его элемента, соседствующего с окружающей средой. Только в этом случае можно учесть все тепло, уходящее из дома.

По результатам произведенных замеров определяется площадь S каждого элемента ограждающих конструкций, которая затем вставляется в базовую формулу для расчета количества теряемой тепловой энергии:

Qконстр = 1/R*(Tв-Tн)*S*(1+Σβ), R = δ/λ; где:

R – термическое сопротивление материала конструкции, м. кв.°С/Вт;

δ – теплопроводность материала конструкции, Вт/м°С);

λ – толщина материала конструкции, м;

S – площадь наружного ограждения, м. кв.;

Tв – температура воздуха внутри помещения, °С;

Tн – самая низкая температура воздуха в зимнее время года, °С;

β – теплопотери, которые зависят от ориентации здания.

Если конструкция состоит из нескольких материалов, например, стена из кирпича с утеплителем, величина термического сопротивления R рассчитывается отдельно для каждого из этих материалов, а затем суммируется.

Теплопотери, зависящие от ориентации здания, выбираются исходя из того, куда ориентирован ограждающий элемент:

на северную сторону – β = 0,1;

на запад или юго-восток – β = 0,05;

на юг и ли юго-запад – β = 0.

Расчет тепловых потерь через элементы ограждающих конструкций осуществляют для каждого помещения в здании, а затем суммируя их, получают прогнозируемую величину общих потерь тепла в нем. После этого переходят к расчету в следующем помещении. В результате проведенной работы владелец дома сможет выявить пути максимальной утечки тепла и устранить причины их появления.

Расчет тепла, расходуемого на подогрев вентиляционного воздуха

Количество тепла, которое расходуется на подогрев вентиляционного воздуха, достигает в отдельных случаях 30% от общих потерь тепловой энергии. Это достаточно большая величина, игнорировать которую нецелесообразно. Для расчета количества тепла, которое вынужденно будет расходоваться на подогрев приточного воздуха, используется формула:

Qвозд = c*m* (Tв-Tн) , где:

c – теплоемкость воздушной смеси, величина которой составляет 0,28 Вт/кг°С;

m – массовый расход воздуха, поступающего в помещение с улицы, кг.

Массовый расход воздуха, поступающий в помещение извне, определяют, принимая, что воздух обновляется во всем доме 1 раз в течении часа. В этом случае, сложив объемы всех помещений, получают объемную величину расхода воздуха. Затем, используя значение плотности воздуха, его объем переводят в массу. Здесь нужно учесть тот факт, что плотность воздуха зависит от его температуры.

Подставляя все известные величины в вышеприведенную формулу, определяют количество теплоты, необходимое для подогрева приточного воздуха.

Часто встречаемые ошибки

Расчет автономной системы отопления – это сложный процесс, состоящий из нескольких взаимосвязанных, поэтапно проводимых процедур:

Расчет тепловых потерь объекта.

Определение температурного режима отдельных помещений и здания в целом.

Расчет мощности отопительных радиаторных батарей.

Гидравлический расчет отопительной системы.

Расчет мощности отопительного котла.

Определение общего объема системы автономного отопления.

Тепловой расчет системы отопления – это не теоретические изыскания, а точный и обоснованный результат, практическая реализация которого позволит правильно подобрать все необходимые компоненты и обустроить эффективную систему отопления, без проблем функционирующую в течение многих лет.

Основная ошибка, которую совершают многие владельцы частных домов – игнорирование некоторых этапов расчета. Они считают, что для решения вопроса достаточно выбрать котел помощнее, ориентируясь лишь на данные ориентировочного расчета его мощности по площади помещения. Такой подход грозит излишними эксплуатационными затратами и часто приводит к тому, что котел будет работать постоянно, радиаторные батареи будут горячими, а в помещении будет холодно. В этом случае необходимо вернуться к первоначальному состоянию и произвести полный расчет системы отопления. Только после этого можно приступить к устранению недостатков, вызванных критическими ошибками в расчетах.

От автора: приветствуем вас, уважаемые читатели! В частных домах с автономным отоплением важно поддерживать стабильную температуру в жилых помещениях. Чтобы решить эту задачу, котел отопления должен производить определенное количество тепловой энергии, которого будет достаточно для восполнения утраты тепла через двери и окна.
Кроме того, стоит предусмотреть запас мощности на случай аномально низких температур либо предполагаемого увеличения площади частного дома. Как рассчитать мощность котла отопления? Об этом вы узнаете в данном материале.
Первый шаг для определения производительности котла - это расчет потери тепла здания в целом или отдельного помещения. Этот расчет, называемый теплотехническим, считается одним из самых трудоемких в отрасли, потому что для его проведения нужно учесть множество различных показателей.
Более подробно об этом вы узнаете, просмотрев видео, посвященное расчету теплопотерь.
Какие факторы влияют на «утечку» тепла? В первую очередь, это материалы, которые были использованы при возведении здания. Важно учесть все: фундамент, стены, пол, чердак, перекрытия, дверные проемы и окна. Помимо этого, рассматривается тип разводки системы, наличие в доме теплых полов.
Зачастую принимается во внимание и бытовая техника, выделяющая во время эксплуатации тепло. Однако столь детальный подход необходим не всегда. Есть немало методов, позволяющих рассчитать необходимую производительность газового котла без глубокого погружения в тему.
Расчет с учетом площади помещения
Чтобы понять приблизительную производительность теплового агрегата, важно учесть такой показатель, как площадь помещения. Безусловно, эти данные будут не совсем точными, так как вы не рассматриваете высоту потолков. Например, для средней полосы России 1 кВт под силу отопить 10 кв. метров площади. То есть, если ваше жилье имеет площадь 160 кв. метров, то мощность отопительного котла должна быть не менее 16 кВт.
Как включить в эту формулу информацию о высоте потолков или о климате? Об этом уже позаботились специалисты, которые вывели эмпирическим путем коэффициенты, позволяющие вносить в расчеты определенные корректировки.
Так, приведенная выше норма - 1 кВт на 10 кв. метров - подразумевает высоту потолка 2,7 метров. Для более высоких потолков необходимо будет вычислить поправочный коэффициент и произвести перерасчет. Для этого высоту потолка нужно поделить на стандартные 2,7 метров.
Предлагаем рассмотреть конкретный пример: высота потолка 3,2 метра. Расчет коэффициента выглядит так: 3,2/2,7=1,18. Этот показатель можно округлить до 1,2. Как использовать полученную цифру? Напомним, что для отопления помещения площадью 160 кв. метров нужно 16 кВт мощности. Этот показатель нужно умножить на коэффициент 1,2. Результат - 19,2 кВт (округляем до 20 кВт).
в северных регионах 1,5–2,0;
в Подмосковье 1,2–1,5;
в средней полосе 1,0–1,2;
на юге 0,7–0,9.

Как это работает? Если ваш дом находится южнее Москвы (в средней полосе), то нужно использовать коэффициент 1,2 (20 кВт*1,2=24 кВт). Для жителей южных областей - например, Ставропольского края - берется коэффициент 0,8. Таким образом, теплозатраты на отопление становятся более скромными (20 кВт*0,8=16 кВт).
Однако это еще не все. Вышеупомянутые значения можно считать верными, если заводской или будут работать исключительно на отопление. Предположим, что вы хотите возложить на него функции нагрева воды. Тогда к конечной цифре добавляем еще 20%. Позаботьтесь о запасах мощности для пиковых температур в лютые морозы, а это еще 10%.
Вы будете удивлены результатами этих расчетов. Приведем конкретные примеры.
Дом в средней полосе России с отоплением и ГВС потребует 28,8 кВт (24 кВт+20%). На холода добавляется еще 10% мощности 28,8 кВт+10%=31,68 кВт (округляем до 32 кВт). Как видите, эта последняя цифра в 2 раза выше первоначальной.
Расчеты для дома в Ставрополье будут несколько отличаться. Если добавить к указанным выше показателям мощность на обогрев воды, то вы получите 19,2 кВт (16 кВт+20%). А еще 10% «запаса» на холод дадут вам цифру 21,12 кВт (19,2+10%). Округляем до 22 кВт. Разница не столь велика, но, тем не менее, эти показатели нужно учитывать.
Как видите, при расчете мощности отопительного котла очень важно учитывать хотя бы один дополнительный показатель. Обратите внимание, что формула, касающаяся отопления для квартиры, и она же для частного дома отличаются друг от друга. В принципе, рассчитывая данный показатель для квартиры, вы можете пойти по тому же пути, учитывая коэффициенты, отображающие каждый фактор. Однако есть более простой и быстрый способ, который позволит за один раз внести коррективы.
Расчет мощности котла отопления для частного дома и квартиры будет выглядеть несколько иначе. Коэффициент для домов - 1,5. Он позволяет учесть теплопотери посредством пола, фундамента и крыши. Это число можно использовать при среднем утеплении стен: кладка в 2 кирпича, либо стены из аналогичных материалов.
Для квартир этот показатель будет отличаться. Если над вашей квартирой находится отапливаемое помещение, то коэффициент - 0,7, если вы живете на последнем этаже, но с отапливаемым чердаком - 0,9, с неотапливаемым чердаком - 1,0. Как применить эту информацию? Мощность котла, которую вы посчитали по указанной выше формуле, нужно откорректировать, используя эти коэффициенты. Таким образом, вы получите достоверную информацию.
Перед нами параметры квартиры, которая находится в городе в средней полосе России. Чтобы рассчитать объем котла, нам нужно знать площадь квартиры (65 кв. метров) и высоту потолков (3 метра).
Первый шаг: определение мощности по площади - 65 м2/10 м2=6,5 кВт.
Второй шаг: поправка на регион - 6,5 кВт*1,2=7,8 кВт.
Третий шаг: газовый котел будет использоваться для нагрева воды (добавить 25%) 7,8 кВт*1,25=9,75 кВт.
Четвертый шаг: поправка на сильные холода (добавить 10%) - 7,95 кВт*1,1=10,725 кВт.
Результат нужно округлить, и получится 11 кВт.
Подводя итог, отметим, что эти расчеты будут одинаково верными для любых отопительных котлов, вне зависимости о того, какой вид топлива вы используете. Точно такие же данные актуальны и для электрического отопительного прибора, и для газового котла, и для того, который работает на жидком энергоносителе. Самое главное - это показатели эффективности и производительности устройства. Теплопотери не зависят от его типа.
Если вас интересует, как потратить меньший объем теплоносителей, то следует уделить внимание утеплению жилого помещения.
Мощности по СНиПам
При расчете мощности отопительного котла для квартиры ориентируйтесь на нормы СНиПа. Этот метод еще называют «расчетом мощности по объему». СНиП показывает количество тепла, нужного для обогрева одного кубического метра воздуха в типовых постройках, а именно: на то, чтобы прогреть 1 куб. метр в панельном доме, уйдет 41 Вт, а в кирпичном доме - 34 Вт.
Если вы знаете высоту потолка и площадь квартиры, то сможете рассчитать объем. А потом эту цифру умножают на указанную выше норму и получают необходимую мощность котла вне зависимости от разновидности топлива - это правило работает и для отопления в квартире.
Предлагаем провести расчеты и узнать мощность котла для квартиры площадью 74 кв. метра с потолками высотой 2,7 метра, которая находится в кирпичном доме.
Первый шаг: вычислить объем - 74 м 2 *2,7 м=199,8 куб. метра.
Предположим, что надо рассчитать тот же показатель для квартиры, находящейся в . Тогда формула будет выглядеть вот так: 199,8*41 Вт=8191 Вт. Как вы уже заметили, все показатели по теплотехнике округляются в большую сторону, но в данном случае, если принять во внимание наличие хороших металлопластиковых окон, то мощность можно посчитать, как 8 кВт.
Это не конечная цифра. Далее нужно учесть такие показатели, как регион проживания и необходимость подогрева воды с помощью котла. Не менее актуальной будет и 10%-ная поправка на аномальный холод зимой. Однако в квартирах, в отличие от домов, очень важны такие показатели, как локализация комнат и этажность. Важно принимать во внимание, сколько стен в квартире являются внешними. Если наружная стена всего одна, то коэффициент 1,1, если две - 1,2, если три - 1,3.
Благодаря расчетам вы получите окончательное значение мощности отопительного прибора, когда учтете все вышеупомянутые показатели. Если хотите получить достоверный теплотехнический расчет, опытные специалисты рекомендуют обратиться в профильные организации, которые специализируются на этом.
Применение современных технологий
В завершение поговорим об инновационных методах расчета мощности котла, которые учитывают не только площадь отопления, но и другие важные данные. Речь идет об использовании тепловизора. Он покажет, в каких местах в квартире наиболее интенсивно происходит теплопотеря. У этого метода есть дополнительное преимущество - вы сможете улучшить теплоизоляцию жилища.
Не менее эффективно и удобно производить расчеты с помощью специализированной программы-калькулятора. Она рассчитает показатель вместо вас - от пользователя требуется только ввести цифры по квартире или дому. Правда, не совсем понятно, насколько точен алгоритм, заложенный в основу программы. В любом случае, специалисты рекомендуют пересчитать показатели в ручном режиме по формулам, о которых шла речь в данном материале.
Всего доброго и до новых встреч!

Основа любого отопления — котел. От того, насколько верно подобраны его параметры зависит будет ли тепло в доме. А чтобы параметры были верными необходимо расчет мощности котла. Это не самые сложные вычисления — на уровне третьего класса, нужен будет только калькулятор и некоторые данные по вашем владениям. Со всем справитесь сами, своими руками.

Общие моменты

Чтобы в доме было тепло, система отопления должна восполнять все имеющиеся потери тепла в полном объеме. Тепло уходит через стены, окна, пол, крышу. То есть, при расчете мощности котла, необходимо учитывать степень утепления всех этих частей квартиры или дома. При серьезном подходе у специалистов заказывают расчет теплопотерь здания, а по результатам уже подбирают котел и все остальные параметры системы отопления. Задача эта не сказать что очень сложная, но требуется учесть из чего сделаны стены, пол, потолок, их толщину и степень утепления. Также учитывают какие стоят окна и двери, есть ли система приточной вентиляции и какова ее производительность. В общем, длительный процесс.

Есть второй способ определить теплопотери. Можно по факту определить количество тепла, которое теряет дом/помещение при помощи тепловизора. Это небольшой прибор, который на экране отображает фактическую картину теплопотерь. Заодно можно увидеть где отток тепла больше и принять меры по устранению утечек.

Определение фактических теплопотерь — более легкий способ

Теперь о том, стоит ли брать котел с запасом по мощности. Вообще, постоянная работа оборудования на грани возможностей негативно сказывается на сроке его службы. Потому желательно иметь запас по производительности. Небольшой, порядка 15-20% от расчетной величины. Его вполне достаточно для того, чтобы оборудование работало не на пределе своих возможностей.

Слишком большой запас невыгоден экономически: чем мощнее оборудование, тем дороже оно стоит. Причем разница в цене солидная. Так что, если вы не рассматриваете возможность увеличения отапливаемой площади, котел с большим запасом мощности брать не стоит.

Расчет мощности котла по площади

Это самый простой способ подобрать котел отопления по мощности. При анализе многих готовых расчетов была выведена средняя цифра: на отопление 10 квадратных метров площади требуется 1 кВт тепла. Эта закономерность справедлива для помещений с высотой потолка в 2,5-2,7 м и средним утеплением. Если ваш дом или квартира подходят под эти параметры, зная площадь вашего дома, вы легко определяете приблизительную производительность котла.

Чтобы было понятнее, приведем пример расчета мощности котла отопления по площади. Имеется одноэтажный дом 12*14 м. Находим его площадь. Для этого умножаем его длину и ширину: 12 м * 14 м = 168 кв.м. По методике, делим площадь на 10 и получаем требуемое количество киловатт: 168 / 10 = 16,8 кВт. Для удобства использования цифру можно округлить: требуемая мощность котла отопления 17 кВт.

Учет высоты потолков

Но в частных домах потолки могут быть выше. Если разница составляет всего 10-15 см, ее можно не учитывать, но если высота потолков более чем 2,9 м, придется делать перерасчет. Для этого находит поправочный коэффициент (поделив фактическую высоту на стандартную 2,6 м) и на него умножают найденную цифру.

Пример поправки на высоту потолков . В здании высота потолков — 3,2 метра. Требуется пересчитать мощность котла отопления для данных условий (параметры дома те же, что в первом примере):

Как видите, разница вполне приличная. Если ее не учесть, нет гарантии, что в доме будет тепло даже при средних зимних температурах, а уж о сильных морозах и говорить не приходится.

Учет региона проживания

Что еще стоит учесть, так это местоположение. Ведь понятно, что на юге требуется намного меньше тепла, чем в Средней Полосе, а для тех, кто живет на севере «подмосковной» мощности явно будет недостаточною. Для учета региона проживания тоже есть коэффициенты. Даны они с некоторым диапазоном, так как в рамках одной зоны климат все-таки сильно меняется. Если дом находится ближе к южной границе, применяют меньший коэффициент, ближе к северной — больший. Стоит учитывать также и наличие/отсутствие сильных ветров и выбирать коэффициент с их учетом.

Пример корректировки по зонам. Пусть дом, для которого делаем расчет мощности котла, находится на севере Подмосковья. Тогда найденная цифра 21 кВт умножается на 1,5. Итого получаем: 21 кВт * 1,5 = 31,5 кВт.

Как видите, если сравнивать с первоначальной цифрой, полученной при расчете по площади (17 кВт), полученная в результате использования всего двух коэффициентов, значительно отличается. Почти в два раза. Так что эти параметры необходимо учитывать.

Мощность двухконтурного котла

Выше шла речь о расчете мощности котла, который работает только на отопление. Если вы планируете еще и воду греть, необходимо производительность еще увеличить. В расчет мощности котла с возможностью подогрева воды для бытовых нужд закладывают 20-25% запаса (умножить надо на 1,2-1,25).

Чтобы не пришлось покупать очень мощный котел, надо дом максимально

Пример: корректируем под возможность ГВС. Найденную цифру 31,5 кВт умножаем на 1,2 и получаем 37,8 кВт. Разница солидная. Обратите внимание, что запас на подогрев воды берется уже после учета в расчетах местоположения — температура воды от местоположения тоже зависит.

Особенности расчета производительности котла для квартир

Расчет мощности котла для отопления квартир высчитывается по той же норме: на 10 квадратных метров 1 кВт тепла. Но коррекция идет по другим параметрам. Первое, что требует учета — наличие или отсутствие неотапливаемого помещения сверху и снизу.

если внизу/вверху находится другая отапливаемая квартира, применяется коэффициент 0,7;

если внизу/верху неотапливаемое помещение, никаких изменений не вносим;

отапливаемый подвал/чердак — коэффициент 0,9.

Стоит также при расчетах учесть количество стен, выходящих на улицу. В угловых квартирах требуется большее количество тепла:

при наличии одной внешней стены — 1,1;

две стены выходят на улицу — 1,2;

три наружные — 1,3.

Это основные зоны, через которые уходит тепло. Их учитывать обязательно. Можно еще принять во вминание качество окон. Если это стеклопакеты, корректировки можно не вносить. Если стоят старые деревянные окна, найденную цифру надо умножить на 1,2.

Также можно учесть такой фактор, как месторасположение квартиры. Точно также требуется увеличивать мощность, если хотите покупать двухконтурный котел (для подогрева горячей воды).

Расчет по объему

В случае с определением мощности котла отопления для квартиры можно использовать другую методику, которая основывается на нормах СНиПа. В них прописаны нормы на отопление зданий:

на обогрев одного кубометра в панельном доме требуется 41 Вт тепла;

на возмещение теплопотерь в кирпичном — 34 Вт.

Чтобы использовать этот способ, надо знать общий объем помещений. В принципе, этот подход более правильный, так как он сразу учитывает высоту потолков. Тут может возникнуть небольшая сложность: обычно мы знаем площадь свой квартиры. Объем придется высчитывать. Для этого общую отапливаемую площадь умножаем на высоту потолков. Получаем искомый объем.

Пример расчета мощности котла для отопления квартиры. Пусть квартира находится на третьем этаже пятиэтажного кирпичного дома. Ее общая площадь 87 кв. м, высота потолков 2,8 м.

Находим объем. 87 * 2,7 = 234,9 куб. м.

Округляем — 235 куб. м.

Считаем требуемую мощность: 235 куб. м * 34 Вт = 7990 Вт или 7,99 кВт.

Округляем, получаем 8 кВт.

Так как вверху и внизу находятся отапливаемые квартиры, применяем коэффициент 0,7. 8 кВт * 0,7 = 5,6 кВт.

Округляем: 6 кВт.

Котел будет греть и воду для бытовых нужд. На это дадим запас в 25%. 6 кВт * 1,25 = 7,5 кВт.

Окна в квартире не меняли, стоят старые, деревянные. Потому применяем повышающий коэффициент 1,2: 7,5 кВт * 1,2 = 9 кВт.

Две стены в квартире наружные, потому еще раз умножаем найденную цифру на 1,2: 9 кВт * 1,2 = 10,8 кВт.

Округляем: 11 кВт.

В общем, вот вам эта методика. В принципе, ее можно использовать и для расчета мощности котла для кирпичного дома. Для других типов стройматериалов нормы не прописаны, а панельный частный дом — большая редкость.