Как правильно рассчитать мощность котла: рабочая формула

Слабая мощность котла пустит насмарку всё, включая уровень жизни. Из-за превышенной мощности, система заработает импульсами: потребление топлива вырастет, а срок службы оборудования сократится. Может закипеть котёл. Или мозги. Как рассчитать правильно, какие параметры учитывать, что такое теплопотери и другие вопросы покупателей о мощности котлов читайте здесь.

Как просто рассчитать мощность котла отопления?

Рассчитать примерную мощность котла для дома можно по площади и по объёму.

1) Упрощённый вариант вычислений по площади: 10 кВт на 100 м² дома (или отапливаемой площади). И это цифра покажет лишь минимальную мощность, ниже которой опускаться нельзя.

Для учёта климатических зон разработали коэффициенты, которые корректируют эту формулу:

• Средняя полоса России – это 1-1,5;
• Северные районы – это 1,5-2;
• Южные территории – 0,7-0,9;
• Москва и Подмосковье – 1,2-1,5.

Чтобы приблизиться к реалистичной цифре, нужно ещё учесть возможные теплопотери. Для этого к минимальному значению прибавляют 10-15%. Если потолки выше 2,7 метра, то делим высоту потолков по факту на высоту стандартную. Получаем ещё один поправочный коэффициент.

Пример:

Посчитаем мощность котла для дома в Подмосковье. Потолки – 3 метра, площадь – 150 м². Котёл нужен двухконтурный – для тепла и горячего водоснабжения.

По формуле получается 15 кВт – минимальное значение мощности для будущего котла. Далее, к цифре 15 добавляем 10% теплопотерь, умножаем на климатический коэффициент 1,2. Потолки выше 2,7м, поэтому умножаем полученную цифру на коэффициент 1,1.

Мощность котла = 15 кВт (минимум) + 10% (теплопотери) * 1,2 * 1,1 =21,7, округляем до 22 кВт.

2) Вторая формула от объёма: 1 м3 – 40 Вт. Плюс накрутки, которые включили в первую формулу, кроме потолочного коэффициента. Подсчитаем по этой формуле тот же дом в Подмосковье.

Мощность котла =((150 м²*3м)* 40 Вт + 10%) * 1,2 * 1,1 =23522 Вт ≈ 24 Квт. Разница между первым и вторым расчётом в 2 кВт. Вариант расчета мощности котла по объему воздуха является наиболее правильным.

На этом можно было бы прекратить читать эту статью. Но разница между примерным и точным расчётом в нескольких нюансах. Что за нюансы — спросите вы. Ответ на этот вопрос заложен в следующих пунктах.

Примерный подбор котла

Например, для отопления жилища общей площадью, равной 350 м2, расположенной на территории Подмосковья, расчет будет следующим: W = S * Wуд/10 = 350 * 1.35/10 = 47.25 кВт. В примере полученный показатель следует округлить, получается, что подбирать надо устройство с мощностью около 50 кВт.

Другой пример. Определение мощности для дома площадью 230 м2, расположенного на севере России:W = S * W уд/10 = 230 * 1.7/10 = 39.1 кВт. В этом случае нужно подбирать устройство, отталкиваясь от значения 39.1 кВт, что при округлении будет равно 40, но нужно взять запас мощности, поэтому можно применить 43.

Вычисление просто и не требует профессиональных знаний. Нужно просто учитывать исходные параметры помещения, взять правильное значение удельной силы W уд относительно климатического пояса.

Какой котел вы планируете покупать для частного дома?

Газовый

Электрический

Какие параметры, кроме объёма и площади, влияют на выбор котла? И почему это важно?

Упрощённая формула расчёта зачастую приводит к покупке неподходящего котла. Каждый дом индивидуален, а теплопотери в процентах не могут быть равны для всех домов. Перед подсчётом мощности считают данные конкретного дома:

1) Замерить площадь стен, окон, дверей;

2) Уточнить толщину стен, указать тип отделки и материал, высоту потолков;

3) Понаблюдать минимальную температуру дома в морозы;

4) Определить желаемую температуру в результате установки котла;

5) Выписать значения теплопроводности для материалов, из которых строили дом.

Тепловое сопротивление материалов

Зачем это нужно? Ключевой параметр, влияющий на выбор котла – это теплопотери дома. Дома с одинаковой площадью и объёмом, но отличающейся степенью утепления, потребуют разное по мощности оборудование.

Куда уходит тепло:

А также значение имеет: насколько отличается уличная температура от внутренней, климатический регион, сила и направление ветра, как стоит дом относительно частей света.

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.

Система отопления
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.

Как посчитать мощность с учётом теплопотерь?

Что такое теплопотери? Допустим, на улице мороз -20 градусов, дома средняя температура равна +20 градусов. Эти величины уравновешиваются через обмен энергией. Происходят тепловые потери. Вычислить мощность котла с высокой точностью помогает величина теплопотерь при суровых условиях погоды.

Шаг 1

Потери тепла определяются по формуле: Q = Qкрыши + Qстен + Qпола + Qдверей + Qокон,

Где крайнее значение Q – это теплопотери каждой поверхности дома.

Каждое значение Q вычисляется по формуле: Q = S* T/R

Где Q – потери тепла в Вт, S – площадь конкретной поверхности в м², T – разница уличной температуры и комнатной в градусах, R – справочные данные теплового сопротивления по типам материалов.

Шаг 2

В эту формулу дополнительно закладывают непроизвольные теплопотери сквозь щели, вентиляцию, вытяжку, открывание дверей и проветривание через окна. Для самостоятельного расчёта без программы добавляют дополнительно 5% от общей цифры утечек.

Шаг 3

Дальше переходим к определению мощности котла. Всего две формулы на выбор:

Ркот. = (Sпомещ.*Pуд. ) / 10, где Ркот. — мощность котла, Sпомещ. — суммарная площадь комнат в доме, где планируется отопление, Pуд. — удельная мощность по условиям климата.

Ркот. = (Qпотерь*Sот. площ. ) / 100, где Ркот. — мощность котла, Qпотерь – теплопотери, Sот. площ. – суммарная площадь отапливаемых комнат.

Шаг 4

Для электрического и газового котла можно воспользоваться таблицей для проверки:

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:

1. Расчет тепловых потерь объекта.
2. Определение температурного режима отдельных помещений и здания в целом.
3. Расчет мощности отопительных радиаторных батарей.
4. Гидравлический расчет отопительной системы.
5. Расчет мощности отопительного котла.
6. 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.

Зачем считать, если можно купить котёл с запасом мощности?

Иногда у котлов имеется резерв производительности. Это хорошо, когда резерв не более 25%. Особенно, когда семья планирует развивать площадь: достроить бассейн, баню, или другую отапливаемую зону. Когда требуемая мощность превышена значительно, собственник тратит лишние деньги, а оборудование работает внештатном режиме:

• Ломается или даёт сбои;
• Снижается КПД системы;
• Котёл большей мощности стоит дороже;
• Расходуется больше топлива, чем требуется для обогрева дома;
• Понадобится более мощный и дорогой насос;
• В доме будет очень жарко;
• Автоматическое регулирование затрудняется, может закипеть котёл;
• Котел начинает тактовать — включаться и выключаться за короткий промежуток времени, изнашиваются узлы оборудования;
• В дымоходе появляется конденсат. При горении конденсат вступает в реакцию с выбросами и образуется кислота. Она разрушает дымоход и иногда котёл.

Вывод: при частом включении и выключении тратится больше топлива, чем при непрерывной работе. Покупка котла с превышением мощности не только не имеет смысла, но и вредна для бюджета и оборудования.

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!

Как решить проблему высокой мощности и слабой потребности?

В идеальной ситуации котёл работает с постоянной, номинальной мощностью. При этом наружная температура постоянно меняется, а бывают и вовсе аномальные скачки. Что делать? Помогут четырёхходовые смесительные клапаны в гидравлической системе. Или вариант с термогидравлическим распределением. Эти устройства решают проблему не корректировкой мощности котла, а подстраивают регулирующий клапан. Или меняется скорость работы циркуляционного насоса. Температура теплоносителя в батареях становится комфортной, не нарушая оптимальных условий котла. Это решение имеет минус – высокая цена.

Для газовых и жидкотопливных котлов эту ситуацию решает многоступенчатые горелки. Более низкая ступень снижает мощность котла при необходимости. Продвинутые модели имеют в конструкции плавную регулировку мощности горелок – модуляцию. Это дешевле и не так хлопотно, как первый вариант.

В твердотопливных котлах также бывает встроена настройка мощности и автоматическая подача топлива. Это помогает решить вопрос с избытком мощности при изменениях внешней температуры.

Точное вычисление тепловой мощности

Степень теплоизоляции и ее эффективность зависят от того, насколько качественно она сделана и от конструктивных особенностей зданий. Основная часть теплопотерь приходится на наружные стены (примерно 40%), затем следуют оконные конструкции (около 20%), а крыша и пол – это 10%. Остальное тепло покидает дом через вентиляцию и двери. Поэтому расчет тепловой мощности системы отопления должен учитывать данные нюансы. Для этого используют поправочные коэффициенты:

• К1 зависит от типа окон. Двухкамерным стеклопакетам соответствует 1, обычному остеклению – 1,27, трехкамерному окну – 0,85;
• К2 показывает степень теплоизоляции стен. Находится в пределе от 1 (пенобетон) до 1,5 для бетонных блоков и кладки в 1,5 кирпича;
• К3 отражает соотношение между площадью окон и пола. Чем больше оконных рам, тем сильнее потери тепла. При 20% остекления коэффициент равен 1, а при 50% он увеличивается до 1,5;
• К4 зависит от минимальной температуры снаружи здания на протяжении отопительного сезона. За единицу принимают температуру -20 °C, а затем на каждые 5 градусов прибавляют или вычитают 0,1;
• К5 учитывает количество наружных стен. Коэффициент для одной стены равен 1, если их две или три, тогда он составляет 1,2, когда четыре – 1,33;
• К6 отражает тип помещения, которое находится над определенной комнатой. При наличии сверху жилого этажа величина поправки – 0,82, теплого чердака – 0,91, холодного чердака — 1,0;
• К7 – зависит от высоты потолков. Для высоты 2,5 метра это 1,0, а для 3-х метров — 1,05.

Когда все поправочные коэффициенты известны, делают расчет мощности системы отопления для каждого помещения, используя формулу:

• Qi=qхSiхK1хK2хK3хK4хK5хK6хK7, где q =100 Вт/м², а Si – площадь комнаты.

Расчетная величина увеличивается, если коэффициент больше 1 или уменьшает, если он меньше единицы. Узнав данный параметр для каждого помещения, узнают величину мощности всей отопительной системы согласно формуле: Q=Σ Qi, i = 1…N, где N – это общее количество помещений в здании (про

Что будет, если купить котёл меньшей мощности?

Когда собственник ошибся с мощностью в меньшую сторону, это так же плохо, как и переизбыток. Система работает на пределе. Снижается срок службы. Дом отапливается недостаточно, возможно промерзание системы при аномальных морозах.

Выбор труб отопления

По мощности радиатора подбираем трубы отопления по таблице:

Как видим, для рассчитанной системы отопления нужна полипропиленовая труба 25 мм.

В нашем доме, условно, 4 комнаты по 20 кв. метров. Значит суммарная мощность радиаторов 2500 Вт×4=10 кВт. По суммарной мощности можно было бы, подобрать котел отопления мощностью 10 кВт. Но для пиковых нагрузок увеличиваем мощность на 20%, получаем, что нужен котел отопления 12 кВт. Такие котлы есть в продаже.

Это весь упрощенный расчет системы отопления.

©Obotoplenii.ru

Другие стать раздела: Схемы отопления

• Гидрострелка (гидравлическая стрелка) отопления: всё самое важное
• Двухтрубная схема отопления: вертикальная, горизонтальная
• Насосная схема отопления
• Однотрубная схема отопления: особенности, проблемы
• Особенности лучевой (коллекторной) схемы отопления частного дома
• Принципиальная схема топочной — пример рабочего чертежа топочной с газовым настенным котлом
• Схема отопления с естественной циркуляцией
• Схема отопления, коллекторная разводка труб
• Схемы монтажа котлов Галан от производителя
• Упрощенный расчет системы отопления

Зачем обращаться к специалисту?

Мы выяснили, что покупать котёл от площади неправильно. Важно учитывать теплопотери здания. Например, дом в 300 м² может отопить котёл в 15кВт, если все поверхности капитально утеплили. А в дом 150 м² может потребоваться оборудование на 30кВт при тонких стенах и не утеплённой крыши и вентиляции.

На эту тему есть сотни нормативов и регламентов, есть десятки формул. Иногда одно противоречит другому, или нормативы изменяются и непрофессионалу сложно разобраться, актуальны ли эти требования. Можно это все посчитать, вооружившись стопкой справочников. Или обратиться к специалистам, которые сделают точный расчёт в программе и объяснят все тонкости. Помогут сэкономить деньги, время, смоделируют эффективную систему отопления дома.

Корректировка расчетов

Большая часть жилых помещений, обладающих средними показателями, встречаются довольно редко, поэтому надо выполнить корректировку вычислений.

Характеристикой при определении показателя «W» является уровень теплопотерь. Это явление присуще любым домам, независимо от того, из чего он построен, как сильно утеплен. Если стены дома утеплены обычным материалом, то потеря тепла может достигать 35 процентов, еще 10 процентов уйдет на окна. Пол без утеплителя может терять до 15 процентов, а крыша до 25.

При выполнении вычислений применяются следующие значения, которые умножаются на рассчитанную мощность:

• Дом современного типа с хорошим утеплителем: К=0.6;
• С не утепленными стенами и крышей: К=1.8;
• Отсутствует утепление стен: К=1.5;
• Дом из дерева, кирпича или пеноблока, которому свыше 15 лет, обладающий хорошим утепление: К=1.

Возвращаясь к проведенным выше расчетам, где мощность котла определена как 50 киловатт, принимая, что дом современного типа и хорошо утеплен, получаем: 50 * 0.6 = 30 кВт.

Во втором примере получено значение 43 киловатт, для него получаем: 43 * 1.5 = 64.5 кВт (округляем до 65). Исходными данными считалось нахождение дома на севере страны, соответственно следует добавить к полученному значению до 20 процентов, так как на севере зимой сильные морозы, показатель будет 78.

Что представляет собой теплотехнический расчёт?

Расчёт тепловых потерь является основополагающим документом, призванным решать такую задачу, как организация теплоснабжения сооружения. Он определяет суточное и годовое потребление тепла, минимальную потребность жилого либо промышленного объекта в тепловой энергии и тепловые потери для каждого помещения. Решая такую задачу, как теплотехнический расчёт, следует учитывать комплекс характеристик объекта:

1. Тип объекта (частный дом, одноэтажное либо многоэтажное здание, административное, производственное или складское).
2. Количество проживающих в здании либо работающих в одну смену человек, количество точек подачи горячей воды.
3. Архитектурная часть (габариты крыши, стен, полов, размеры дверных и оконных проёмов).
4. Специальные данные, например, количество рабочих дней в году (для производств), продолжительность отопительного сезона (для объектов любого типа).
5. Температурные режимы в каждом из помещений объекта (их определяет CHиП 2.04.05-91).
6. Функциональное назначение (складское производственное, жилое, административное или бытовое).
7. Конструкции крыши, наружных стен, полов (тип утепляющих прослоек и применяемых материалов, толщина перекрытий).