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.
| График зависимости котла и площади |
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.
| Загородный дом |
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.
Сколько электроэнергии потребляет электрокотел
Ответим прямолинейно: электрический котел потребляет ровно столько, сколько выдает в виде тепла. То есть если вам для отопления нужно 10 кВт/ч то, котел должен именно столько потребить.
Рассчитаем, сколько энергии потребляет электрический котел отопления в месяц на дом площадью 100 кв.м.
Сразу оговоримся: в реальности количество тепла, которое нужно подвести, зависит от теплопотерь дома, а они — от материала стен, количества окон, дверей и других нюансов. Чтобы узнать точное количество тепла, необходимое вашему помещению, а также вычислить сколько котел при этом будет потреблять — вы можете заказать у нас тепловой расчет помещения.
Здесь же мы возьмем общепринятую норму: при грубом расчете требуется 1 кВт/ч на 10 квадратных метров помещения. Значит, для обогрева дома площадью 100 кв.м потребуется котел на 10 кВт.
Рассчитаем его максимальное потребление за сутки, месяц и зимний сезон:
В сутки:
24 (часа)*10 (кВт) = 240 кВт. Переведем в затраты в рубли, учитывая, что в среднем по тарифам на электричество в Свердловской области 1 кВт обходится в 4 рубля
240 (кВт) * 4 (руб) = 960 рублей
В месяц: 960 (руб в сутки) * 30 (дней) = 28 800 рублей
В зимний сезон посчитаем, взяв за отопительный период время с 15 октября по 31 марта — 136 дней): 136 (дней) * 240 (расход кВт за сутки) = 32 640 кВт — потребуется на отопление в сезон.
Переведем в расход в рублях по тому же тарифу:
32 640 кВт * 4 (руб) = 130 560 рублей — максимальные затраты на электричество за отопительный сезон для дома площадью 100 квадратных метров.
Сведем данные в таблицу:
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.
| Материал стены | Толщина стены и материала термическое сопротивление | Необходимая толщина для дома |
| Кирпич (1600 кг/м³ — плотность) | 510 мм (если делать кладку в два кирпича), R=0,73 °С·м²/Вт | 1380 мм 2190 мм |
| Брус деревянный | 150 мм, R=0,83 °С·м²/Вт | 355 мм 565 мм |
| Керамзитобетон (1200 кг/м³ — плотность.) | 300 мм, R=0,58 °С·м²/Вт | 1025 мм 1630 мм |
| Щит деревянный (внутри заполнение минеральной ватой + слой внутренней и наружной обшивки по 25 мм) | 150 мм, R=1,84 °С·м²/Вт | 160 мм 235 мм |
| Арболит | 0,80-0,17Вт/м² | — |
| Пенобетон | 0,14-0,38 Вт/м² | — |
| Газобетон | 0,18-0,28 Вт/м² | — |
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:
| Поверхность | Теплопотери в % |
| Крыша и вентиляция | 20-25% |
| Фундамент, если он примыкает к грунту | до 15% |
| Стены, окна и двери | 10-15% |
| Первый этаж и не отапливаемые помещения, подвал, например | до 15% |
А также значение имеет: насколько отличается уличная температура от внутренней, климатический регион, сила и направление ветра, как стоит дом относительно частей света.
| Теплопотери |
Максимальные затраты на электричество при отоплении дома 100 м2
| Стоимость 1 кВт/ч, руб | Стоимость отопления в сутки, руб | Стоимость отопления в месяц, руб | Стоимость отопления в сезон, руб |
| 4 | 960 | 28800 | 130560 |
Безусловно, котел вряд ли будет эксплуатироваться весь сезон без остановки. Но сколько конкретно электрокотел будет работать — как мы уже писали выше — зависит от утепления, теплопотерь, максимальных зимних температур в вашем регионе, то есть от условий конкретного помещения.
Период работы котла в сутки может составлять как 18 часов, так и 7. Если вы ориентировочно знаете, сколько часов в сутки нужно для обогрева вашего дома, то сможете вычислить потребление и затраты по приведенному выше примеру.
Сравнить затраты на отопление разных видов топлива, более точно посчитать потребление разных видов котлов можно, воспользовавшись нашим калькулятором:
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:
| Вариант | Площадь дома, м² | Отопление, кВт | Рекомендуемое количество приборов | Сколько человек проживает | Бойлер ГВС, л/кВт | Тёплый пол, м² | Тёплый пол, кВт | Суммарная мощность | Мощность котла | Стандартный ряд котлов, Кат, Нс/А/Нд |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| 2 | 150 | 19 | 10 | 4 | 100/28 | 16 | 0,75 | 48 | 28 | 28/27/28 |
| 3 | 200 | 22 | 11 | 4 | 100/28 | 20 | 1 | 51 | 28 | 28/27/28 |
| 4 | 250 | 25,5 | 17 | 4 | 160/33 | 20 | 1 | 60 | 33 | 32/35/36 |
| 5 | 300 | 27 | 20 | 6 | 160/33 | 30 | 1,5 | 62 | 34 | -/35/36 |
| 6 | 350 | 31 | 26 | 6 | 200/33 | 40 | 2 | 66 | 39 | -/44/44 |
| 7 | 400 | 4 | 30 | 6 | 200/36 | 50 | 2,5 | 70 | 43 | -/44/44 |
| 8 | 450 | 36 | 44 | 8 | 300/36 | 60 | 3 | 75 | 45 | -/53/52 |
Скорость теплоносителя
Затем, используя полученные значения расхода теплоносителя, необходимо для каждого участка труб перед радиаторами вычислить скорость движения воды в трубах по формуле:
,
где V — скорость движения теплоносителя, м/с;
m — расход теплоносителя через участок трубы, кг/с
ρ — плотность воды, кг/куб.м. можно принять равной 1000 кг/куб.м.
f — площадь поперечного сечения трубы, кв.м. можно посчитать по формуле: π * r2, где r — внутренний диаметр, деленный на 2
Калькулятор скорости теплоносителя
m = л/с; труба мм на мм; V = м/с
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:
| Ремонт котла |
- 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.
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.
| Четырехходовый смесительный клапан |
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.
| Газовая горелка многоступенчатая |
В твердотопливных котлах также бывает встроена настройка мощности и автоматическая подача топлива. Это помогает решить вопрос с избытком мощности при изменениях внешней температуры.
| Устройство автоматической подачитоплива ЖТ-котла |
Определение количества радиаторов для однотрубных систем
Есть еще один очень важный момент: все вышеизложенное справедливо для двухтрубной системы отопления, когда на вход каждого из радиаторов поступает теплоноситель с одинаковой температурой. Однотрубная система считается намного сложнее: там на каждый последующий отопительный прибор вода поступает все более холодная. И если хотите рассчитать количество радиаторов для однотрубной системы, нужно каждый раз пересчитывать температуру, а это сложно и долго. Какой выход? Одна из возможностей — определить мощность радиаторов как для двухтрубной системы, а потом пропорционально падению тепловой мощности добавлять секции для увеличения теплоотдачи батареи в целом.
В однотрубной системе вода на каждый радиатор поступает все более холодная
Поясним на примере. На схеме изображена однотрубная система отопления с шестью радиаторами. Количество батарей определили для двухтрубной разводки. Теперь нужно внести корректировку. Для первого отопительного прибора все остается по-прежнему. На второй поступает уже теплоноситель с меньшей температурой. Определяем % падения мощности и на соответствующее значение увеличиваем количество секций. На картинке получается так: 15кВт-3кВт=12кВт. Находим процентное соотношение: падение температуры составляет 20%. Соответственно для компенсации увеличиваем количество радиаторов: если нужно было 8шт, будет на 20% больше — 9 или 10шт. Вот тут и пригодится вам знание помещения: если это спальня или детская, округлите в большую сторону, если гостиная или другое подобное помещение, округляете в меньшую
Принимаете во внимание и расположение относительно сторон света: в северных округляете в большую, в южных — в меньшую
В однотрубных системах нужно в расположенных дальше по ветке радиаторах добавлять секции
Этот метод явно не идеален: ведь получится, что последняя в ветке батарея должна будет иметь просто огромные размеры: судя по схеме на ее вход подается теплоноситель с удельной теплоемкостью равной ее мощности, а снять все 100% на практике нереально. Потому обычно при определении мощности котла для однотрубных систем берут некоторый запас, ставят запорную арматуру и подключают радиаторы через байпас, чтобы можно было отрегулировать теплоотдачу, и таким образом компенсировать падение температуры теплоносителя. Из всего этого следует одно: количество или/и размеры радиаторов в однотрубной системе нужно увеличивать, и по мере удаления от начала ветки ставить все больше секций.
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.
| Промерзание 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.
