В настоящее время существует довольно большой выбор отопительных приборов, с помощью которых можно эффективно организовать систему автономного отопления. Желание потребителей уменьшить зависимость от централизованных услуг по тепло и энергоснабжению вполне объяснимо. Экономия средств, затраченных на газовое отопление, является существенным фактором, на который обращают внимание жители частных домов.
К тому же не всегда есть технологическая возможность подключиться к централизованному газоснабжению. В такой ситуации на главные роли выходит котельная техника, работающая на твердом . Мощный твердотопливный котел является прекрасной альтернативой газовому оборудованию. Производители сумели не только повысить технологичность нагревательной техники этого типа, но и добиться значительного повышения эффективности твердотопливных агрегатов. Большая мощность и высокий коэффициент полезного действия твердотопливного котла, работающего на различных видах ископаемого и органического топлива, делают подобные аппараты востребованными и популярными.
Важным аспектом для того, что бы правильно выбрать нагревательный прибор для собственных нужд, является расчет мощности котла. Детально рассмотрим, как это сделать и на что следует обратить внимание.
Для чего необходимо делать расчет мощности нагревательного прибора
Внешний вид отопительной техники, высокие технологические характеристики, заявленные в техническом паспорте, дают только поверхностное представление о технических возможностях твердотопливного котла. Основным параметром, влияющим на ваш выбор, является мощность аппарата. В погоне за ней мы порой делаем скоропалительные выводы и переплачиваем, приобретая мощные агрегаты, не соответствующие реальным требованиям и поставленным задачам.
Цена-качество + тепловая отдача, соотношение имеет определяющее значение для любого отопительного оборудования. Фирмы-производители предлагают потребителю нагревательные котлы самых разных моделей, каждая из которых соответствует определенным условиям эксплуатации. Несмотря на это, в каждом отельном случае важно иметь понимание, как должен работать нагревательное устройство и на что будет расходоваться ресурс греющего агрегата. Рассчитанный с учетом потребностей и конструктивных особенностей помещения параметр работы отопительного прибора на твердом топливе, правильная установка оборудования, позволят вывести систему домашнего отопления на оптимальный режим работы.
Многие потребители задаются вопросом. Как рассчитать самостоятельно мощность собственного твёрдотопливного котла, что бы в дальнейшем не было проблем с работой системы отопления. Сложного ничего нет. Приложив минимум знаний и усилий, можно получить предварительные данные, дающие представление о том, какой должен быть нагревательный прибор и чем его лучше топить.
Мощность отопительного котла — теория и реальные факты
Нагревательный аппарат, работающий на угле, дровах или на другом органическом топливе выполняет определенную работу, связанную с подогревом теплоносителя. Величина работы котельного оборудования определяется объемом тепловой нагрузки, которую способен выдержать твердотопливный котел при сгорании определенного количества топлива. Соотношение расходуемого количества топлива, объем выделяемой тепловой энергии на оптимальных режимах работы оборудования и является мощностью котла.
Некорректно подобранный по мощности отопительный агрегат, не сможет обеспечить необходимую температуру котловой воды в отопительном контуре. Маломощные твердотопливные устройства не позволят автономной системе полностью реализовать ваши потребности в плане обогрева жилья и обеспечении работы ГВС. Возникнет необходимость увеличивать мощность автономного устройства. Мощный аппарат наоборот, создаст проблемы во время эксплуатации. Придется вносить конструктивные изменения в существующий отопительный комплекс для снижения тепловой нагрузки твердотопливного нагревательного устройства. Зачем зря жечь драгоценное топливо, если нет необходимости в таком количестве тепла.
Для справки: превышение мощности котла технологических параметров системы отопления, приводит к тому, что теплоноситель в контуре будет расходиться импульсивно. Частые включения и выключения нагревательного агрегата приводит к перерасходу топлива, снижению эксплуатационных возможностей отопительного оборудования в целом.
С теоретической точки зрения рассчитать оптимальный режим работы котельного оборудования не представляет сложности. Ориентировочно принято считать, что 10 кВт достаточно для отопления жилой площади в 10 м 2 . Данный показатель берется с учетом высокой теплоэффективности здания и стандартных конструктивных особенностей строения (высота потолка, площадь остекления).
В теории расчет делается на основе следующих параметров:
- площадь отапливаемого помещения;
- удельная мощность отопительного оборудования для обогрева 10 кв. м, с учетом климатических условий вашего региона.
В таблице показаны средние параметры котельного оборудования, применяемого потребителями в Московской области:
Параметры тепловой нагрузки выглядят оптимальными на бумаге, в теории, чего явно недостаточно применительно к местным условиям. Подобранный агрегат в реальности должен иметь избыточные возможности. В реальности надо ориентироваться на оборудование, способное работать с небольшим запасом мощности.
На заметку: Избыточная мощность твердотопливного котла позволит быстро выйти на оптимальный режим работы всю систему отопления в доме. Дополнительный ресурс должен превышать расчетные данные на 20-30%.
Реальные показатели нагрузки твердотопливных агрегатов зависят от совокупности самых разных факторов. Климатические условия региона, в котором вы проживаете, могут вносить коррективы при выборе нагревательного котла. Для средней полосы принято считать оптимальными следующие параметры мощности котельного оборудования:
- однокомнатная городская квартира – котел с выходной нагрузкой 4,16- 5 кВт;
- для двухкомнатной квартиры – оборудование номиналом в 5,85-6 кВт;
- трехкомнатной квартире будет достаточно иметь агрегат 8,71-10 кВт;
- четырехкомнатная квартира, жилой частный дом потребуют для отопления установки котла параметрами в 12-24 кВт.
Важно! Если речь идет о монтаже котельного оборудования на твердом топливе в частных домах и в загородных жилых постройках, необходимо ориентироваться на аппараты больших технологических возможностей. Для обогрева и обеспечения ГВС жилого дома площадью 150 м 2 и более, потребуется ставить твердотопливный котел 24 кВт и более. Все зависит от интенсивности работы отопительной системы и объема бытовых потребностей в горячей воде.
Выбирать отопительную технику необходимо всегда индивидуально, опираясь на расчетные данные и собственные потребности.
Варианты расчета мощности твердотопливных агрегатов
Точность ваших расчетов зависит от учета всех факторов и показателей, на которые мы обращали внимание выше. Для большей понятности можно выполнить ряд действий, которые дадут представление о том, как это делается.
Удельная мощность нагревательного прибора обозначается буквой W. Для регионов нашей страны с суровым климатом этот параметр составляет 1,2-2 кВт. В южных областях удельная величина обогревателя варьируется в пределах 0,7-0,9 кВт. Среднее значение в данном случае составляет 1.2-1,5 кВт.
Для начала определяем площадь помещений, подлежащих отоплению. Далее полученные данные площади делим на удельную величину мощности котла, установленного в доме на определенной территории. Полученный результат делим на 10, из расчета теоретического соотношения затраченной мощности отопительного оборудования на обогрев 10 кв. метров.
Например: рассчитываем предельную нагрузку нагревательного котла, работающего на угле для среднестатистического жилого дома, площадью в 150 м 2 .
- Жилая площадь составляет — 150 кв. метров.
- Удельная мощность отопительного аппарата для обогрева 10 м 2 составляет 1,5 кВт.
Используем для работы следующую формулу: W = (150 х 1.5)/10. В итоге получаем 22,5 кВт. Полученное значение является отправной точкой для того, что бы подобрать автономный котел на твердом топливе, учитывая технологические возможности отопительной системы и собственных бытовых нужд.
На заметку: найдя подобную модель отопительной техники, накиньте 20-30% мощности для повышения технологических возможностей всего отопительного оборудования. От количества жильцов в доме зависит нагрузка на систему ГВС, комфортная температура в доме при условии, что котел работает на оптимальных режимах.
Оптимальный выбор отопительной техники — нюансы и тонкости вопроса
Узнав для себя необходимые параметры мощности твердотопливного котла, который будет стоять у вас в доме, можно приступать к проектированию и монтажу отопительной системы. Следует знать, что заявленные данные о ресурсе тепловой нагрузки оборудования оказывают влияние на стоимость агрегата. Нагревательные устройства малой мощности имеют ограниченные технологические возможности и рассчитаны главным образом на обогрев малых по площади помещений. Это могут быть дачные дома, сауны и гостевые постройки загородного типа.
При необходимости возникает вопрос, как увеличить функциональность и эффективность твердотопливного прибора. В данном случае существуют разумные технические и инженерные решения, с помощью которых увеличение работоспособности котла даст ощутимый эффект.
На заметку: существенно увеличить эффективность устройства можно посредством установки в дымоходе дополнительного теплообменника, который будет получать тепло от выходящих в атмосферу летучих отходов горения. Экономайзер (дополнительный теплообменник) даст прирост в 20-30% к номинальной мощности котельного оборудования.
Использовать для автономного отопления жилых домов твердотопливные котлы большой мощности нецелесообразно. Подобное оборудование громоздко и требует для установки специального помещения большой площади. Учитывая размеры и огромную мощность промышленного котельного оборудования, следует помнить о значительном расходе топливного ресурса.
Такая техника идеально подходит для отопления в промышленных масштабах. Много тепла потребуется при обогреве крупных промышленных объектов и сооружений. Твердотопливные агрегаты с большой тепловой нагрузкой устанавливаются на предприятиях.
Выводы
Подбор нагревательной техники — задача сложная и ответственная. Не стоит сразу гнаться за моделями твердотопливных агрегатов, которые имеют большую мощность. В ряде случаев для отопления жилого дома вполне хватает установки агрегата с выходными параметрами в 24-36 кВт. При температуре за окном -30 0 С, такой котел даст возможность создать внутри помещения температуру в +20-22 0 С и нагреть воду в системе ГВС до показателей в 40-45 0 С.
В каждом отдельном случае можно сделать выбор в пользу того или иного вида нагревательной техники
Большая мощность котла может потребоваться в пиковых ситуациях, когда климатические условия заставляют работать систему отопления в усиленном режиме. Однако такие ситуации не являются систематическими, и большую часть времени ваш нагревательный прибор будет работать на пониженных режимах. Если у вас предполагается большой расход горячей воды в бытовых целях, то сразу следует ориентироваться на оборудование большей мощности. В современных частных домах больше 50% мощности нагревательного оборудования идет на обеспечение горячей водой обитателей дома. Подключение системы отопления «теплый пол» так же заставляют обращать внимание на котельное оборудование с большей мощностью.
Подбирать котел нужно не только исходя на его фактическую мощность. Здесь играет роль эксплуатационные возможности отопительной техники, способ и качество обслуживания котельного оборудования. Используя оптимальный вид топлива для своего нагревательного оборудования, наличие автоматики позволят вам добиться нормальной работы твердотопливного котла.
Для ответа на этот вопрос недостаточно лишь данных о его кубатуре. Чтобы правильно подобрать отопительное оборудование, нужна информация о теплопотерях дома.
Для обеспечения надлежащего комфорта пользования системой ГВС мощность двухконтурного котла должна быть значительно больше, чем в случае, когда котел лишь обогревает дом.
При строительстве или реконструкции дома возникает необходимость подбора мощности котла для обеспечения жилища теплом и горячей водой.
Без математики — ни шагу.
Основной информацией, необходимой для подбора мощности котла, являются теплопотери дома, которые он должен компенсировать. Их необходимо рассчитать. В каждой стране принята определенная методика расчета теплопотерь, которая учитывает местные климатические условия.
В Украине действует методика, изложенная в ДБН В 2.6-31:2006 «Тепловая изоляция сооружений», которая содержит требования к теплотехническим показателям ограждающих конструкций домов и сооружений и порядок их расчета.
Заказывая архитектору проект дома, вы вправе потребовать, чтобы проект содержал результаты таких расчетов. Исходя из них, вы сможете подобрать не только котел, но и отопительное оборудование для всех помещений. С использованием компьютерной программы. Производить расчет теплопотерь облегчают компьютерные программы, бесплатные версии которых распространяют многие фирмы, занимающиеся монтажом. Благодаря расширенным дополнительным функциям программа позволяет выполнять расчеты даже людям, которые-раньше никогда не сталкивались с проектированием. Но из-за отсутствия соответствующего опыта для проведения расчета им, скорее всего, потребуется значительно больше времени. По результатам таких расчетов лучше проконсультироваться со специалистом.
С помощью анкеты. Если у вас нет проекта с рассчитанными архитектором (проектантом)теплопотерями, можно попробовать определить их самостоятельно, используя упрощенные методы расчетов. Достаточно точными для небольших частных домов являются еще не очень распространенные у нас, но очень практичные анкеты.
В них поставлены вопросы, касающиеся: кубатуры дома, материала стен и их толщины; материала утеплителя и его толщины; количества окон и их размеров, количества камер в стеклопакетах и другие. На каждый из поставленных вопросов представлено несколько вариантов ответа. Нужно выбрать тот, который лучше всего описывает ваш дом. Каждому ответу соответствует определенное число. Производя математические действия с этими числами согласно приложенной инструкции, получим значение, которое описывает теплопотери вашего дома. Его точность вполне приемлема для подбора мощности котла. Заполнение анкеты и расчеты занимают всего лишь несколько минут. Приблизительно. Наиболее простым методом расчета теплопотерь дома является их определение с помощью условного коэффициента, который приблизительно составляет:
130-200 Вт/м- — для домов без теплоизоляции;
90-110 Вт/м- — для домов с теплоизоляцией, построенных в 80-90 годов XX века;
50-70 Вт/м2 — для домов с современными окнами, хорошо теплоизолированных и построенных, начиная с конца 90-х годов XX века.
Теплопотери определяют, умножая значение коэффициента на площадь дома. Эти расчеты очень приблизительны, они не учитывают количество и размеры окон, форму дома и его местоположение — факторы, которые значительно влияют на теплопотери дома. Такие расчеты не должны быть основным критерием при выборе котла, их можно использовать для оценки расчетов проектировщика. К сожалению, разница между этими результатами бывает значительной, поэтому таким образом можно выявить только грубую ошибку.
«На глаз ». Еще совсем недавно, когда топливо было дешевым, дома практически не утеплялись, а окна были негерметичными и никто не задумывался над понятием энергосбережения — монтажники подбирали мощность котла очень просто — 1 кВт на каждые 10 м- площади дома. Но сегодня нужно подбирать котел, опираясь на строгие расчеты.
Более высокий комфорт — более высокая мощность.
Двухконтурный котел мощностью 18 кВт позволяет комфортно использовать горячую воду только одному человеку. Открывание в это время второго крана приведет к значительному снижению напора и температуры горячей воды. Большая семья будет испытывать дискомфорт от работы ГВС, которую обеспечивает такой котел. Приобретение котла большей мощности, например 28 кВт, возможно, устранит дискомфорт при пользовании ГВС, но нужно взвесить, не будет ли минимальная мощность такого котла слишком большой по сравнению с потребностью в тепле для обогрева дома.
Чтобы котел работал в наиболее подходящем ему режиме, то есть с постоянной [приблизительно одинаковой) мощностью, используются гидравлические системы с четырехходовым смесительным клапаном.
Похожего эффекта, но за меньшие деньги, можно достичь, установив так называемый термогидравлический распределитель
Теплопотери и мощность котла.
Рассчитанные теплопотери дома равны его максимальной потребности в тепле, необходимом для поддержания в доме комфортной температуры — обычно +20°С. Максимальная потребность в тепле возникает в самые холодные дни, когда наружная температура опускается (в зависимости от температурной зоны) до -22°С. Следует учитывать, что такие морозы бывают лишь несколько дней в году, а иногда не наблюдаются несколько лет подряд. Тем не менее, котел должен эффективно функционировать на протяжении всего отопительного сезона, когда температура колеблется чаще всего вблизи нуля. В этом случае для обогрева дома достаточно котла наполовину меньшей {чем расчетная) мощности. Поэтому часто покупка котла большей мощности не имеет смысла — не только в связи с его более высокой ценой, но также с учетом понижения КПД его работы тогда, когда потребность в тепле будет значительно ниже расчетной. Недостаток тепла в холодные дни можно восполнить другими источниками, например камином или электрическими обогревателями.
Как совместить высокую мощность с низкой потребностью.
Лучше всего, если котел на протяжении всего времени работает с постоянной, номинальной мощностью. Но потребность в тепловой энергии (в зависимости от наружной температуры) все время меняется. Как решить эту задачу? Смесительные клапаны. Одним из способов такого решения является использование гидравлических систем с четырехходовым смесительным клапаном или с термогидравлическим распределителем. В таких системах температура воды, поступающая в радиаторы, регулируется не изменением мощности котла, а изменением положения регулирующего клапана и производительностью циркуляционных насосов. Благодаря этому котел постоянно работает в оптимальных условиях. Это очень хорошее, но достаточно дорогое решение.
Многоступенчатые горелки.
В небольших и не очень дорогих системах с газовыми или жидкотопливными котлами вопрос адаптации производительности котла к актуальной потребности в тепле решается с помощью многоступенчатых горелок. Когда не нужна полная мощность, котел, оснащенный такой горелкой, работает с более низкой мощностью (более низкая ступень горелки). Более совершенным вариантом являются горелки с плавной регулировкой мощности, так называемой модуляцией. Они повсеместно используются в навесных газовых котлах. В жидкотопливных котлах они встречаются значительно реже. Котел с модуляционной горелкой является более дешевым и менее хлопотным вариантом, чем система со смесительным клапаном. Не требуется никаких дополнительных элементов — вся необходимая арматура смонтирована в корпусе котла, Регулировка мощности возможна также в современных твердотопливных котлах, которые работают на пеллетах и оснащенных автоматизированной системой подачи топлива (к сожалению, дорогих).
Модуляция не является идеальным решением.
Котел с модуляционной горелкой вырабатывает энергию, равную текущей потребности в тепле. На первый взгляд, можно было бы предположить, что при выборе такого котла не нужно точно определять теплопотери дома. Ведь зная их лишь приблизительно, можно купить котел большей мощности, который в любом случае будет работать с необходимой на определенный момент мощностью. К сожалению, на практике модуляция мощности котла не полностью решает все вопросы. Сразу после включения котел начинает работать с максимальной мощностью, по истечению некоторого времени его автоматика начинает снижать мощность до оптимального уровня. Если мощный котел будет работать в небольшой системе, то в условиях, когда потребность в тепле небольшая (т. е. наружная температура около нуля или выше), вода в системе нагреется еще до того, как горелка достигнет необходимого уровня модуляции и котел отключится. Вода в системе быстро остынет и ситуация повторится. Котел будет работать в импульсном режиме — так, как будто он оснащен одноступенчатой горелкой большой мощности. Модуляция мощности возможна лишь в ограниченном диапазоне, который обычно составляет не меньше, чем 30% максимальной мощности. Поэтому слишком большая максимальная мощность котла приведет к возникновению сложностей с адаптацией его производительности при более высокой наружной температуре. Есть котлы с более широким диапазоном модуляции мощности, но это более дорогие конденсационные котлы.
Жидкотопливный котел не для маленького дома.
Достаточно большие затруднения возникают при подборе жидкотопливного котла для небольшого дома. Для компенсации теплопотерь хорошо утепленного дома площадью около 150 м: обычно достаточно котла мощностью не более 10 кВт, а мощность представленных на рынке жидкотопливных котлов минимум в два раза выше. Работа жидкотопливного котла в импульсном режиме (то есть частое включение и выключение) еще более неблагоприятна для него, чем для газового котла. Сразу после включения жидкотопливной горелки из продуктов сгорания выделяется много сажи и продуктов неполного сгорания, которые засоряют камеру сгорания котла. Поэтому ее придется часто чистить, иначе слой сажи будет затруднять теплообмен, и КПД котла снизится, то есть он будет потреблять больше топлива.
Центральное отопление -это только начало.
Большинства описанных проблем, которые возникают, теоретически можно избежать, подобрав котел с мощностью, которая не превышает, а даже немного ниже расчетных теплопотерь дома. Но на практике энергия котла обычно используется не только для системы ЦО, но и для подогрева воды системы ГВС. В небольших, хорошо утепленных домах мощность, необходимая для обогрева дома значительно меньше, чем та, которая нужна для быстрого нагрева требуемого количества воды системы ГВС. Это усложняет проблему оптимального выбора котла.
Мощность котла и горячая вода.
Двухконтурный котел нагревает воду для системы ГВС проточным способом. Время протекания воды через теплообменник является непродолжительным, поэтому котел должен обладать высокой мощностью, чтобы за это время мог нагреть достаточное количество воды, Самые маломощные двухконтурные котлы имеют мощность 18 кВт, потому что это тот минимум, который еще позволяет приготовить достаточное (для принятия душа) количество горячей воды. Если такой котел будет оснащен модуляционной горелкой, он сможет работать с минимальной мощностью около 6 кВт, то есть приближенной к максимальным потерям тепла в хорошо утепленном доме площадью около 100 м-. На практике на протяжении большей части отопительного сезона потребность в мощности для отопления такого дома, скорее всего, будет составлять около 3 кВт. Следовательно, это не идеальная, но приемлемая ситуация.
Одним из способов снижения необходимой мощности двухконтурного котла является использование накопительного бака для горячей воды системы ГВС. Тогда котел может нагревать воду медленнее, потому что после открывания крана в распоряжении имеется запас теплой воды в накопительном баке. Чем больше его объем, тем дольше он может восполнять недостающее количество приготовленной котлом воды системы ГВС. Поэтому мощность котла может быть ниже.
Одноконтурный котел с бойлером.
Объем бойлера косвенного нагрева (накопительного водонагревателя с теплообменником), который подключен к одноконтурному котлу, обычно составляет более 100 литров. Благодаря этому одновременное использование горячей воды несколькими потребителями не приводит к исчерпанию ее запаса на протяжении нескольких минут, следовательно, мощность котла, работающего совместно с водонагревателем, может быть ниже, чем мощность двух-контурного котла. Поэтому можно считать, что мощности котла, которая необходима для компенсации теплопотерь дома, достаточно также для нагрева воды в бойлере. Однако, подбирая мощность одноконтурного котла, лучше посчитать, сколько времени будет занимать нагрев воды в бойлере, Это можно сделать с помощью формулы:
Т = mc B (t 2 — t 1) / P,
где: Т — время нагрева воды (с); m — масса воды в бойлере (кг); с B — удельная теплоемкость воды — 4,2кДж/(кг х К); t2 — температура, до которой должна быть нагрета вода (°С); t 1 — начальная температура воды в бойлере (°С); Р — мощность котла (кВт).
Например : время нагрева воды, имеющей температуру 10°С (принято считать, что это температура холодной воды, поступающей в водонагреватель), до 50°С в 200-литровом бойлере котлом мощностью 12 кВт будет составлять: 200 х 4,2 х (50 — 10J/12 = 2800 (с) = 46,7 (мин).
Это достаточно долго , особенно учитывая, что во время нагрева воды в бойлере, из котла, работающего на полную мощность, в систему ЦО теплая вода не поступает. За это время в помещениях может стать прохладно.
Однако следует отметить, что ситуация, при которой весь объем воды имеет температуру 10°С, может произойти только после отключения котла минимум на несколько часов. На практике холодная вода поступает в бойлер по мере расходования горячей. Даже при ее интенсивном использовании, например, при очень быстром наполнении ванны до краев, из такого большого бойлера будет использовано около половины горячей воды. После этого температура воды (горячей, смешанной с холодной) в бойлере будет составлять около 30°С. В этом случае время нагрева воды составит 23 минуты и его можно считать удовлетворительным. Разовое потребление горячей воды в доме на одну семью обычно значительно ниже, поэтому вода в бойлере будет нагреваться еще быстрее.
Вариант решения проблемы . Проблему совместного использования мощности котла для системы ЦО и для подготовки воды ГВС можно решить радикальным способом: купив два независимых прибора — котел для системы ЦО и водонагреватель для ГВС. Но это, безусловно, дорогое решение.
Почему не более мощный?
Что происходит, если котел обладает слишком большой мощностью?
Его производительность можно регулировать, только лишь изменяя количество поступающего в топку воздуха. Работая с мощностью, меньшей номинальной {то есть с недостачей воздуха), топливо будет сгорать не полностью, поэтому его расход будет больше. Кроме того, несгоревшие соединения будут уходить в дымоход, вызывая его более быстрое засорение.
Газовый или жидкотопливный котел, работающий с современной системой ЦО (содержащей небольшое количество воды), после включения горелки очень быстро нагревает воду в системе до нужной температуры и выключает горелку. Время работы горелки будет тем меньше, чем больше мощность котла. Может случиться так, что оно будет слишком коротким и продукты сгорания не смогут прогреть дымоход до нормальной температуры. Тогда в дымоходе будет выпадать конденсат, который, соединяясь с другими продуктами сгорания, образует кислоты, разрушающие дымоход, а иногда и сам котел.
Если горелка работает продолжительное время, отходящие газы прогревают дымоход до высокой температуры, благодаря чему конденсат не будет образовываться, а возникший в начальной фазе работы горелки, — испарится.
При частом включении и выключении котел потребляет больше топлива, чем при непрерывной работе, потому что при каждом включении часть энергии будет расходоваться на нагрев элементов котла и дымохода. Кроме того, частые изменения температуры отрицательно влияют на его прочность.
Слишком мощный твердотопливный котел использует большее количество топлива, а тепловая энергия в любом случае не будет полностью использована для отопления
Слишком мощный газовый котел будет часто включаться, что снижает его энергоэффективность и ускоряет износ элементов.
Как использовать избыток мощности котла?
Если вы все же купили котел, мощность которого значительно выше расчетной потребности в тепле для обогрева дома, условия его работы можно значительно улучшить, установив бак-аккумулятор (называемый еще буферный бак).
Такое решение, используемое в системах с солнечными коллекторами, рекомендуется использовать прежде всего в системах с твердотопливными котлами. Благодаря баку-аккумулятору , независимо от кратковременной потребности в тепле, котел может работать с номинальной мощностью, при которой он обладает наивысшим КПД. Бак-аккумулятор полностью заполнен водой.
В системах с твердотопливным котлом его оптимальный объем можно определить из расчета: 10 л на каждый квадратный метр отапливаемой площади. Когда на улице относительно тепло, автоматические регулировочные клапаны ограничивают приток горячей воды в радиаторы, направляя ее в теплообменник хорошо теплоизолированного бака-аккумулятора, нагревая находящуюся там воду. Большой ее объем (для дома площадью 100 м: он должен быть 1000 л) на протяжении времени работы котла аккумулирует из системы большое количество избыточной тепловой энергии.
Когда топливо в котле перегорит, и его топка остынет, в радиаторы начнет поступать теплая вода из буферного бака. Благодаря этому система отопления по-прежнему будет функционировать надлежащим образом.
Системы отопления с большим количеством воды имеют значительную тепловую инерцию, благодаря которой горелки газовых и жидкотопливных котлов работают в более благоприятных условиях. Периоды работы горелки и перерывов между ними являются более продолжительными — дольше длится нагрев большего количества воды, которая затем дольше остывает. Однако реакция системы на изменения наружной температуры происходит медленнее, из-за чего сложнее поддерживать в помещениях комфортную температуру.
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);
Преимущества и недостатки газовых котлов
Котел является основной частью отопительной системы. Он вырабатывает необходимое для комфортных условий количество тепла и обеспечивает горячее водоснабжение. При наличии рядом с домом газопровода, оптимальным вариантом будет установка газового котла. Он имеет свои плюсы и минусы. Преимуществами газового оборудования являются экономичность, высокая мощность, простота эксплуатации, котлы средней мощности могут устанавливаться даже на кухне, компактные размеры и экологичность (котел выделяет в атмосферу наименьшее количество вредных веществ).
Недостатками такого котла можно считать требование специального разрешения на его установку, риск утечек газа, наличие определенных требований к помещению, в котором будет находиться котел, и наличие автоматического отключения газа при утечке или недостаточной вентиляции. В любом случае, если вы решили установить газовое отопительное оборудование, у вас возникнет вопрос о том, как рассчитать мощность газового котла.
Расчет газового котла: первый способ
Правильно произведенный расчет мощности котла является гарантией надежной и эффективной работы отопительной системы. Основой расчета является обеспечение дома оптимальной температурой. Чаще всего основным источником тепла в доме или коттедже является именно котел. Для того чтобы рассчитать необходимые параметры и записать полученные данные, понадобятся следующие материалы и инструменты:
- рулетка;
- бумага, ручка;
- калькулятор.
Эффективность системы отопления полностью зависит от мощности котла. Избыточная мощность приводит к перерасходу топлива, а недостаточная — к невозможности поддержания нужной температуры в доме, особенно в зимнее время года. Мощность газового котла определяют исходя из следующих параметров: удельная мощность агрегата из расчета на 10 м2 с учетом климатических условий определенного региона (Wуд), площадь отапливаемых помещений (S). Удельная мощность, в зависимости от климатической зоны может принимать различные значения: 1,2-1,5 кВт — для средней полосы России, 0,7-0,9 — для южных областей и 1,5-2,0 кВт — для северных областей.
Расчет мощности котла производят с помощью формулы Wкот = (S * Wуд)/10. Для удобства расчета за удельную мощность чаще всего принимают единицу. Мощность соответственно рассчитывается как 10 кВт на 100 м2. Другим важным параметром является объем теплоносителя, циркулирующего в системе (Vсист). При подсчетах используют пропорцию 1 кВт: 15 л (мощность агрегата: объем жидкости. Формула будет иметь такой вид: Vсист = Wкот 15
В качестве примера будет приведен расчет мощности газового котла и требуемого объема теплоносителя для отопления дома площадью 100 м2, расположенного в северном районе. Максимальная удельная мощность для северных районов равна 2 кВт, тогда:
- Wкот = 100 2 / 10 = 20 кВт;
- Vсист = 20 15 = 300 л.
Для того чтобы расчет был более точным, можно воспользоваться специальным калькулятором, учитывающим еще и желаемую постоянную температуру в доме, самую низкую среднегодовую температуру, параметры помещений, толщину и материал стен, вид перекрытий и количество окон.
Перед приобретением котла необходимо внимательно изучить его технические характеристики и технический паспорт.
Так вы будете уверены в его тепловой мощности, ведь в некоторых случаях вместо мощности, отдаваемой системе могут указываться технические характеристики горелки, не представляющие никакого интереса для потребителей.
Второй способ подсчета мощности оборудования
При выбора котла необходимо учитывать информацию о теплопотерях помещения, которые нужно будет компенсировать. Их необходимо рассчитать. Обычно это делает архитектор, разрабатывающий проект дома. С помощью этих данных можно выбрать котел требуемой мощности. Рассчитать теплопотери можно с использованием специальных программ, имеющих расширенные возможности, с помощью которых расчеты могут делать даже те, кто никогда не сталкивался с проектированием.
Если проекта дома и расчетов теплопотерь нет, их можно определить и самостоятельно при помощи упрощенного метода расчетов. Анкеты достаточно точны для небольших частных домов. В них имеются вопросы, касающиеся материала и толщины стен, количества и размеров окон и типа стеклопакетов. Для каждого вопроса имеется несколько вариантов ответа. Для каждого ответа предлагается свое число.
http:
Расчет котла производят при помощи этих чисел, в результате получится значение, отражающее теплопотери дома. Оно вполне подойдет для определения мощности агрегата. Для заполнения анкеты и произведения вычислений потребуется всего несколько минут. Наиболее простым методом расчета теплопотерь является их вычисление с помощью условного коэффициента, имеющего следующие значения:
- от 130 до 200 Вт/м2 — дома без теплоизоляции;
- от 90 до 110 Вт/м2 — дома с теплоизоляцией, построенные 20-30 лет назад;
- от 50 до 70 Вт/м2 — современные теплоизолированные дома с новыми окнами, построенные в 21 веке.
Для определения теплопотери коэффициент умножают на площадь дома, однако расчеты эти являются примерными, они не берут во внимание количество и размеры окон, расположение и форму дома, сказывающиеся на теплопотерях. Этот расчет не является основным при выборе котла.
http:
Вычисленные теплопотери отражают максимальную потребность дома в тепле, необходимом для поддержания нормальной температуры. Наибольшая потребность в тепле возникает при температурах ниже -22°С. Такие морозы, обычно, бывают несколько дней в году, а то и вовсе не бывают несколько лет. А котел должен работать весь отопительный сезон, когда температура в среднем равна нулю. В таком случае для обогрева дома потребуется половина расчетной мощности оборудования. Котел большей мощности приобретать не стоит, это приводит не только к лишним тратам, но и понижает его КПД. Нехватку тепла в сильные холода можно компенсировать другими приборами, например, камином или электрическим обогревателем.В любой системе отопления, использующей жидкий теплоноситель, ее «сердцем» является котел. Именно здесь происходит преобразование энергетического потенциала топлива (твёрдого, газообразного, жидкого) или электричества в тепло, которое передаётся теплоносителю, и уже им разносится по всем отапливаемым помещениям дома или квартиры. Естественно, возможности любого котла не беспредельны, то есть ограничены его техническо-эксплуатационными характеристиками, указанными в паспорте изделия.
Одной из ключевых характеристик является тепловая мощность агрегата. Проще говоря, он должен обладать способностью выработать в единицу времени такое количество тепла, которого было бы достаточно для полноценного обогрева всех помещений дома или квартиры. Подбор подходящей модели «на глаз» или по каким-то уж чересчур обобщенным понятиям может привести к ошибке в ту или иную сторону. Поэтому в данной публикации постараемся предложить читателю хоть и не профессиональный, но все же обладающий достаточно высокой степенью точности алгоритм, как рассчитать мощность котла для отопления дома.
Банальный вопрос – для чего знать необходимую мощность котла
Несмотря на то что вопрос действительно кажется риторическим, все же видится необходимость дать парочку пояснений. Дело в том, что некоторые хозяева домов или квартир все же умудряются допускать ошибки, впадая в ту или иную крайность. То есть приобретая оборудование или заведомо недостаточной тепловой производительности, в надежде сэкономить, или сильно завышенной, чтобы, по их мнению, гарантировано, с большим запасом обеспечить себя теплом в любой ситуации.
И то, и другое – совершенно неправильно, и негативно сказывается как на обеспечении комфортных условий проживания, так и на долговечности самого оборудования.
- Ну, с недостаточностью теплотворной способности все более-менее ясно. При наступлении зимних холодов котел станет работать на полную свою мощность, и не факт, что при этом в помещениях будет комфортный микроклимат. Значит, придется «нагонять тепло» с помощью электрический обогревательных приборов, что повлечет лишние немалые расходы. А сам котел, функционирующий на пределе своих возможностей, вряд ли протянет долго. В любом случае уже через год-другой владельцы жилья однозначно осознают необходимость замены агрегата на более мощный. Так или иначе, цена ошибки получается весьма впечатляющей.
- Ну а почему бы не приобрести котел с большим запасом, чем же это может помешать? Да, безусловно, качественный обогрев помещений будет обеспечен. Но теперь перечислим «минусы» такого подхода:
Во-первых, котел большей мощности сам по себе может стоить значительно дороже, и назвать такую покупку рациональной – сложно.
Во-вторых, с возрастанием мощности практически всегда увеличиваются габариты и масса агрегата. Это ненужные сложности при установке, «украденное» пространство, что бывает особо важно, если котел планируется разместить, например, на кухне или в другом помещении жилой зоны дома.
В-третьих, можно столкнуться с неэкономичностью работы системы отопления – часть затраченных энергоресурсов будет расходоваться, по сути, впустую.
В-четвертых, избыточная мощность – это регулярные длительные отключения котла, которые, кроме того, сопровождаются остыванием дымохода и, соответственно, обильным образованием конденсата.
В-пятых, если мощное оборудование никогда не нагружается должным образом, на пользу ему это не идет. Подобное утверждение может показаться парадоксальным, но так оно и есть – износ становится выше, длительность безаварийной эксплуатации существенно снижается.
Цены на популярные отопительные котлы
Избыток мощности котла будет уместен лишь в том случае, если к нему планируется подключить систему подогрева воды для хозяйственных нужд – бойлер косвенного нагрева. Ну или тогда, когда в перспективе предполагается расширение системы отопления. Например, в планах хозяев – возведение жилой пристройки к дому.
Способы проведения расчета необходимой мощности котла
По правде говоря, проведение теплотехнических расчетов всегда лучше доверять специалистам – слишком уж много нюансов приходится принимать во внимание. Но, понятно, что такие услуги оказываются не бесплатно, поэтому многие хозяева предпочитают взять на себя ответственность за выбор параметров котельного оборудования.
Давайте посмотрим, какие способы расчета тепловой мощности чаще всего предлагаются на просторах интернета. Но для начала уточним вопрос, что конкретно должно влиять на это параметр. Так проще будет разобраться в достоинствах и недостатках каждого из предлагаемых методов расчета.
Какие принципы являются ключевыми при проведении расчетов
Итак, перед системой отопления стоят две главных задачи. Сразу же уточним, что между ними нет четкого разделения – напротив, наблюдается очень тесная взаимосвязь.
- Первая – это создание и поддержание в помещениях комфортной для проживания температуры. Причем этот уровень нагрева должен распространяться на весь объем помещения. Безусловно, в силу физических законов, температурная градация по высоте все равно неизбежна, но она не должна сказываться на ощущении комфортности пребывания в комнате. Получается, что должна быть в состоянии прогреть определённый объем воздуха.
Степень комфортности температуры, безусловно – величина субъективная, то есть разные люди ее могут оценивать по-своему. Но все же принято считать, что этот показатель находится в области +20 ÷ 22 °С. Обычно именно такой температурой и оперируют при проведении теплотехнических расчетов.
Об этом же говорят и нормативы, установленные действующими ГОСТ, СНиП и СанПиН. Вот, например, в таблице ниже приведены требования ГОСТ 30494-96:
Тип помещения Уровень температуры воздуха, °С оптимальный допустимый Жилые помещения 20÷22 18÷24 Жилые помещения для регионов с минимальными зимними температурами от - 31 °С и ниже 21÷23 20÷24 Кухня 19÷21 18÷26 Туалет 19÷21 18÷26 Ванная, совмещенный санузел 24÷26 18÷26 Кабинет, помещения для отдыха и учебных занятий 20÷22 18÷24 Коридор 18÷20 16÷22 Вестибюль, лестничная клетка 16÷18 14÷20 Кладовые 16÷18 12÷22 Жилые помещения (остальные - не нормируются) 22÷25 20÷28
- Вторая задача – это постоянная компенсация возможных тепловых потерь. Создать «идеальный» дом, в которой полностью бы отсутствовали утечки тепла - проблема из проблем, практически нерешаемая. Можно лишь свести их к предельному минимуму. А путями утечки в той или иной мере становятся практически все элементы конструкции здания.
Элемент конструкции здания Примерная доля от общих тепловых потерь Фундамент, цоколь, полы первого этада (по грунту или над неотапливаемым повалом) от 5 до 10% Стыки строительных конструкций от 5 до 10% Участки прохода инженерных коммуникаций через сроительные консрукции (трубы канализации, водопровода, газоснабжения, электрические или коммункационные кабели и т.п.) до 5% Внешние стены, в зависимости от уровня термоизоляции от 20 до 30% Окна и двери на улицу около 20÷25%, из них порядка половины - из-за недостаточной герметизации коробок, плохой подгонки рам или полотен Крыша до 20% Дымоход и вентиляция до 25÷30% Для чего давались все эти довольно пространные объяснения? А лишь для того, чтобы у читателя возникла полная ясность, что при расчетах волей-неволей необходимо учитывать оба направления. То есть и «геометрию» отапливаемых помещений дома, и примерный уровень тепловых потерь из них. А количество этих утечек тепла, в свою очередь, зависит еще от целого ряда факторов. Это и разница температур на улице и в доме, и качество термоизоляции, и особенности всего дома в целом и расположения каждого из его помещений, и другие критерии оценки.
Возможно, вас заинтересует информация о том, какие подходят
Теперь, вооружившись этими предварительными познаниями, перейдем к рассмотрению различных методов расчета необходимой тепловой мощности.
Расчет мощности по площади отапливаемых помещений
Предлагается исходить их условного соотношения, что для качественного обогрева одного квадратного метра площади помещения необходим расходовать 100 Вт тепловой энергии. Таким образом, поможет высчитать, какая :
Q = Sобщ / 10
Q - требуемая тепловая мощность системы отопления, выраженная в киловаттах.
Sобщ - суммарная площадь отапливаемых помещений дома, квадратных метров.
Делаются, правда, оговорки:
- Первая - высота потолка помещения в среднем должна составлять 2.7 метра, допускается диапазон от 2,5 до 3 метров.
- Вторая - можно сделать поправку на регион проживания, то есть принять не жесткую норму 100 Вт/м², а «плавающую»:
То есть формула при этом примет несколько иной вид:
Q = Sобщ × Qуд / 1000
Qуд - взятое из показанной выше таблицы значение удельной тепловой мощности на квадратный метр площади.
- Третья - расчет справедлив для домов или квартир со средней степенью утепления ограждающих конструкций.
Тем не менее, несмотря на упомянутые оговорки, такой расчет никак нельзя назвать точным. Согласитесь, что он в большей мере зиждется на «геометрии» дома и его помещений. А вот теплопотери практически в расчет не принимаются, если не считать довольно-таки «размытых» диапазонов удельной тепловой мощности по регионам (которые тоже с весьма туманными границами), и ремарки, что стены должны иметь среднюю степень утепления.
Но что бы то ни было, такой метод все же пользуется популярностью, именно за свою простоту.
Понятно, что к полученному расчетному значению необходимо добавить эксплуатационный резерв мощности котла. Чрезмерно завышать его не следует – специалисты советуют останавливаться на диапазоне от 10 до 20%. Это, кстати, касается всех методов расчета мощности отопительного оборудования, о которых речь пойдет ниже.
Расчет необходимой тепловой мощности по объему помещений
По большому счету, этот способ расчета во многом повторяет предыдущей. Правда, исходной величиной здесь уже выступает не площадь, а объем – по сути, та же площадь, но умноженная еще на высоту потолков.
А нормы удельной тепловой мощности здесь принимаются такие:
- для кирпичных домов – 34 Вт/м³;
- для панельных домов – 41 Вт/м³.
Даже исходя из предлагаемых значений (из их формулировки) становится понятно, что эти нормы были установлены для многоквартирных домов, и применяются в основном для расчета потребности в тепловой энергии для помещений, подключенных к центральной системе отделения или к автономному котельному пункту.
Совершенно очевидно, что во главу угла вновь ставится «геометрия». А вся система учета тепловых потерь сводится лишь к различиям в теплопроводности кирпичных и панельных стен.
Одним словом, точностью такой подход к расчетам тепловой мощности тоже не отличается.
Алгоритм расчета с учетом особенностей дома и его отдельных помещений
Описание методики расчета
Итак, предложенные выше методы дают лишь обще представление о необходимом количестве тепловой энергии для отопления дома или квартиры. Уязвимое место у них общее – практически полное игнорирование возможных тепловых потерь, которые рекомендуется считать «среднестатистическими».
Но вполне возможно провести и более точные вычисления. В этом поможет предлагаемый алгоритм расчета, который воплощен, кроме того, в форме онлайн-калькулятора, который будет предложен ниже. Просто перед началом вычислений имеет смысл пошагово рассмотреть сам принцип их проведения.
Прежде всего – важное замечание. Предлагаемая методика предполагает оценку не всего дома или квартиры по общей площади или объему, а каждого отапливаемого помещения в отдельности. Согласитесь, что комнаты равной площади, но различающиеся, скажем, количеством внешних стен, потребуют и разное количество тепла. Нельзя поставить знак равенства между помещениями, имеющими существенную разницу в количестве и площади окон. И таких критериев оценки каждой из комнат – немало.
Так что будет правильнее рассчитать необходимую мощность для каждого из помещений по отдельности. Ну а потом простое суммирование полученных значений приведет нас к искомому показателю общей тепловой мощности для всей системы отопления. То есть, по сути, для ее «сердца» — котла.
Еще одно замечание. Предлагаемый алгоритм не претендует на «научность», то есть он напрямую не основывается на каких-то конкретных формулах, установленных СНиП или иными руководящими документами. Однако, он проверен практикой применения и показывает результаты с высокой степенью точности. Различия с итогами профессионально проведенных теплотехнических расчетов – минимальны, и никак не сказываются на правильном выборе оборудования по его номинальной тепловой мощности.
«Архитектура» расчета такова - берется базовое, уде упомянутое выше значение удельной тепловой мощности, равное 100 Вт/м², а затем вводится целая череда поправочных коэффициентов, в той или иной степени отражающих количество теплопотерь конкретного помещения.
Если это выразить математической формулой, то получится примерно так:
Qк = 0.1 × Sк × k1 × k2 × k3 × k4 × k5 × k6 × k7 × k8 × k9× k10 × k11
Qк - искомая тепловая мощность, необходимая для полноценного отопления конкретной комнаты
0.1 - перевод 100 Вт в 0.1 кВт, просто для удобства получения результата именно в киловаттах.
Sк - площадь помещения.
k1 ÷ k11 - поправочные коэффициенты для корректировки результата с учетом особенностей помещения.
С определением площади помещения, надо полагать, проблем быть не должно. Так что сразу перейдем к подробному рассмотрению поправочных коэффициентов.
- k1 — коэффициент, учитывающий высоту потолков в комнате.
Понятно, что высота потолков напрямую влияет на объем воздуха, который должна прогреть система отопления. Для расчета предлагается принять следующие значения поправочного коэффициента:
- k2 — коэффициент, учитывающий количество стен помещения, контактирующих с улицей.
Чем больше площадь контакта с внешней средой, тем выше уровень тепловых потерь. Каждый знает, что в угловой комнате всегда бывает значительно прохладнее, нежели в имеющей всего одну внешнюю стену. А некоторые помещения дома или квартиры и вовсе могут быть внутренними, не имеющими контакта с улицей.
По уму, конечно, следует принимать не только количество внешних стен, но и их площадь. Но у нас расчет все же упрощенный, поэтому ограничимся только введением поправочного коэффициента.
Коэффициенты для различных случаев приведены в таблице ниже:
Случай, когда все четыре стены внешние – не рассматриваем. Это уже не жилой дом, а просто какой-то сарай.
- k3 — коэффициент, принимающий в расчет положение внешних стен относительно сторон света.
Даже зимой не стоит сбрасывать со счетов возможное воздействие энергии солнечных лучей. В ясный день они проникают через окна в помещения, включаясь тем самым в общую подачу тепла. Кроме того, и стены получают заряд солнечной энергии, что ведет к уменьшению общего количества теплопотерь через них. Но все это справедливо только лишь для тех стен, которые «видят» Солнце. На северной и северо-восточной стороне дома такого влияния не оказывается, на что тоже можно сделать определённую поправку.
Значения корректировочного коэффициента на стороны света – в таблице ниже:
- k4 — коэффициент, учитывающий направление зимних ветров.
Возможно, эта поправка и не является обязательной, но для домов, расположенных на открытой местности, имеет смысл принять в расчет и ее.
Возможно вас заинтересует информация о том, что собой представляют
Практически в любой местности наблюдается преобладание зимних ветров – это еще называется «розой ветров». Такая схема в обязательном порядке есть у местных метеорологов – она составляется по результатам многолетних наблюдений за погодой. Довольно часто и сами местные жители прекрасно осведомлены, какие ветра чаще всего их беспокоят зимой.
И если стена помещения размещена с наветренной стороны, и не защищена какими-то естественными или искусственными преградами от ветра, то она будет выстуживаться значительно сильнее. То есть и тепловые потери помещения возрастают. В меньшей степени это будет выражено у стены, расположенной параллельно направлению ветра, в минимальной – находящейся с подветренной стороны.
Если нет желания «заморачиваться» с этим фактором, или же отсутствует достоверная информация о зимней розе ветров, то можно оставить коэффициент, равный единице. Или же, наоборот, приять его максимальным, на всякий случай, то есть для наиболее неблагоприятных условий.
Значения этого поправочного коэффициента – в таблице:
- k5 — коэффициент, учитывающий уровень зимних температур в регионе проживания.
Если проводить теплотехнические расчеты по всем правилам, то оценку тепловых потерь проводят с учетом разницы температур в помещении и на улице. Понятно, что чем холоднее по климатическим условиям регион, тем больше тепла требуется подавать в системе отопления.
В нашем алгоритме это тоже будет в определенной степени учтено, но с допустимым упрощением. В зависимости от уровня минимальных зимних температур, приходящихся на самую холодную декаду, выбирается поправочный коэффициент k5.
Здесь будет уместным сделать одно замечание. Расчет будет корректным, если принимаются во внимание температуры, которые для данного региона считаются нормой. Нет никакой необходимости вспоминать аномальные морозы, которые случились, скажем, несколько лет назад (и оттого, кстати, и запомнились). То есть должна выбираться самая низкая, но нормальная для данной местности температура.
- k6 – коэффициент, принимающий во внимание качество термоизоляции стен.
Вполне понятно, что чем эффективнее система утепления стен, тем меньше будет уровень тепловых потерь. В идеале, к которому следует стремиться, термоизоляция вообще должна быть полноценной, проведенной на основании выполненных теплотехнических расчетов, с учетом климатический условий региона и особенностей конструкции дома.
При расчете требуемой тепловой мощности системы отопления следует учесть и имеющуюся термоизоляцию стен. Предлагается такая градация поправочных коэффициентов:
Недостаточная степень термоизоляции или вообще полное ее отсутствие, по идее, вовсе не должны наблюдаться в жилом доме. В противном случае система отопления будет очень затратной, да еще и без гарантии создания действительно комфортных условий проживания.
Возможно, вас заинтересует информация о том, в системе отопления
Если читатель желает самостоятельно оценить уровень термоизоляции своего жилья, он может воспользоваться информацией и калькулятором, которые размещены в последнем разделе настоящей публикации.
- k7 и k8– коэффициенты, учитывающие теплопотери через пол и потолок.
Следующие два коэффициента схожи – их введением в расчет принимается во внимание примерный уровень тепловых потерь через полы и потолки помещений. Подробно здесь расписывать незачем – и возможные варианты, и соответствующие им значения этих коэффициентов показаны в таблицах:
Для начала – коэффициент k7, корректирующий результат в зависимости от особенностей пола:
Теперь – коэффициент k8, вносящий поправку на соседство сверху:
- k9 – коэффициент, учитывающий качество окон в помещении.
Здесь тоже все просто – чем качественнее окна, тем меньше теплопотери через них. Старые деревянные рамы, как правило, не отличаются хорошими термоизоляционными характеристиками. Лучше с этим дело обстоит у современных оконных систем, оснащенных стеклопакетами. Но и у них может быть определённая градация – по количество камер в стеклопакете и по другим особенностям конструкции.
Для нашего упрощенного расчета можно применить следующие значения коэффициента k9:
- k10 – коэффициент, вносящий поправку на площадь остекления комнаты.
Качество окон еще полностью не раскрывает всех объемов возможных теплопотерь через них. Очень большое значение имеет площадь остекления. Согласитесь, сложно сравнивать маленькое окошко и огромное панорамное окно чуть не во всю стену.
Чтобы внести корректировку и на этот параметр, для начала следует рассчитать так называемый коэффициент остекления помещения. Это несложно – просто находится отношение площади остекления к общей площади комнаты.
kw = sw / S
kw - коэффициент остекления помещения;
sw - суммарная площадь остекленных поверхностей, м²;
S - площадь помещения, м².
Измерить и просуммировать площадь окон сможет каждый. А затем несложно простым делением найти и искомый коэффициент остекления. А он, в свою очередь, дает возможность зайти в таблицу и определить значение поправочного коэффициента k10:
Значение коэффициента остекления kw Значение коэффициента k10 - до 0.1 0.8 - от 0.11 до 0.2 0.9 - от 0.21 до 0.3 1.0 - от 0.31 до 0.4 1.1 - от 0.41 до 0.5 1.2 - свыше 0.51 1.3
- k11 – коэффициент, принимающий во внимание наличие дверей на улицу.
Последний из рассматриваемых коэффициентов. В помещении может быть дверь, ведущая непосредственно на улицу, на холодный балкон, в неотапливаемый коридор или подъезд и т.п. Мало того что дверь сама по себе часто является весьма серьезным «мостиком холода» - при ее регулярном открывании каждый раз в помещение будет проникать изрядный объем холодного воздуха. Стало быть, и на это фактор следует сделать поправку: подобные теплопотери, безусловно, требуют дополнительной компенсации.
Значения коэффициента k11 приведены в таблице:
Этот коэффициент стоит принимать во внимание, если дверями в зимнее время регулярно пользуются.
Возможно, вас заинтересует информация о том, что собой представляет
* * * * * * *
Итак, все поправочные коэффициенты рассмотрены. Как видите – ничего сверхсложного здесь нет, и можно смело переходить к расчетам.
Еще один совет перед началом вычислений. Все будет намного проще, если предварительно составить таблицу, в первом столбце которой последовательно указать все отпаиваемые помещения дома или квартиры. Далее, по столбцам, разместить данные, которые требуются для расчетов. Например, во втором столбце – площадь помещения, в третьем - высота потолков, в четвертом – ориентация по сторонам света – и так далее. Такую табличку составить несложно, имея перед собой план своих жилых владений. Понятно, что в последний столбец будут заноситься рассчитанные значения требуемой тепловой мощности по каждому помещению.
Таблицу можно составить в офисном приложении, или даже просто расчертить на листе бумаги. И не спешите с ней расставаться после проведения расчётов – полученные показатели тепловой мощности еще пригодятся, например, при приобретении радиаторов отопления или же электрических нагревательных приборов, используемых в качестве резервного источника тепла.
Чтобы предельно упростить читателю задачу проведения таких вычислений, ниже размещен специальный онлайн-калькулятор. С ним, при предварительно собранных в таблицу исходных данных, расчет займёт буквально считаные минуты.
Калькулятор расчета необходимой тепловой мощности для помещений дома или квартиры.
