Как рассчитать мощность газового котла: формулы и примеры

Как подсчитать реальные теплопотери строения

Тепло теряется из помещения через стены, окна, пол, крышу, вентиляционную систему. На размеры теплопотерь влияют многие факторы: разница между температурой внутри здания и на улице, теплопроводные свойства строительных материалов. Теплопроводность стен, дверей, окон, пола и потолочного перекрытия отличается друг от друга. Единицей измерения сопротивления теплопередаче служит Вт/м2, данная характеристика означает количество потерянного тепла с 1 м² ограждающей конструкции при определенном интервале температур.

Формула №1 для определения сопротивления теплопередаче: R = ΔT/q

R – сопротивление теплопередаче (°Схм²/Вт или °С/Вт/м²);
ΔT – разность температуры на улице и в здании (°С);
q — количество теплопотери на квадратный метр поверхности ограждающих конструкций (Вт/м²).

При определении сопротивления теплопередаче R многослойных конструкций, показатели сопротивления теплопередаче каждого слоя суммируются. В данном расчете учитывается средняя температура на улице самой холодной недели за год, в справочных источниках указывается сопротивление теплопередаче исходя из этих условий. Например, сопротивление теплопередаче материалов при ΔT = 50°С (Тснаружи = –30°С, Твнутри = 20°С).

При определении теплопроводных свойств окон учитывается:

Сопротивление теплопередаче материалов оконных конструкций и их теплопотери при ΔT = 50°С. толщина стекла (мм).
Толщина зазора между стеклами в мм.
Вид газа, заполняющего зазор: воздух или аргон.
Наличие прозрачного теплозащитного покрытия.

Распространенной ошибкой является мнение, что теплопотери можно компенсировать, выбрав котел большей мощности. На самом деле, разумнее максимально предотвратить нежелательные теплопотери за счет теплоизоляции окон, крыши, дверей, чем ежемесячно переплачивать за газ или электроэнергию. Одни только стеклопакеты сокращают потерю тепла примерно в 2 раза, что позволяет сэкономить 800 кВт/ч электроэнергии в месяц. Более точно теплопотери вычисляют методом пропорции.

R1 — теплопотери при разности температуры ΔT1 = 50°С;

R2 — теплопотери при разности температуры ΔT2 в соответствии с конкретными данными.

Пример расчета теплопотери стены:

Толщина стены 20 см,
Материал стены — сруб из бруса. В справочнике материалов находят значение сопротивления теплопередаче R. Для бруса R=0,806 м²×°С/Вт.

Разница температур ΔT равняется 50°С. Подставив значения в формулу №1:

R = ΔT/q, получают значение теплопотери для 1м² 50/0,806 = 62 Вт/м².

Точно также определяют теплопотери и для всех других материалов. Чем больше разность температуры на улице и внутри здания ΔT, тем выше теплопотери.

В большинстве строительных справочников для удобства расчета приводятся готовые показатели теплопотери различных типов строительных конструкций при отдельных значениях температуры воздуха в зимний период.

Например, теплопотери угловых помещений, где оказывает влияние завихрение воздуха, и не угловых, а также помещения на верхних и нижних этажах, которые также отличаются по степени обогрева.

Пример: расчет теплопотерь угловой комнаты, расположенной на первом этаже

1. Исходные параметры комнаты:

размеры и площадь — 10.0 м х 6.4 м, S= 64.0 м²;
высота потолка — 2.7 м;
количество наружных стен – 2;
материал и толщина наружных стен — кладка в 3 кирпича (76 см);
количество окон с двойным остеклением – 4;
размеры окон: высота — 1.8 м, ширина — 1.2 м;
пол — деревянный утепленный;
перекрытия: внизу — подвал, наверху – чердачное помещение;
предполагаемая температура в комнате +20°С;
расчетная температура на улице -30°С.

Расчетные действия:

2. Сначала вычисляют площади поверхностей, теряющих тепло.

Площадь наружных стен без учета окон (Sстен): (6.4+10)х2.7 – 4х1.2х1.8 = 35.64 м². Площадь окон (Sокон): 4х1.2х1.8 = 8.64 м². Площадь потолка (Sпотолка): 10.0х6.4 = 64.0 м².

Площадь пола (Sпола): 10.0х6.4 = 64.0 м².

Показатели площади внутренних перегородок и дверей в данном расчете отсутствуют, так через них не происходит потеря тепла.

3. Определяют сопротивление теплопередаче для стены из кирпича:

R = ΔT/q, где ΔT=50, а q кирпичной стены = 0.592

Таким образом, R=50/0.592, и составляет 84,46 м²×°C⁄Вт.

4. Далее рассчитывают потери тепла Q всех поверхностей ограждающих конструкций:

Qстен=35,64х84,46 = 2956.1 Вт,
Qокон = 8.64х135 = 1166.4 Вт,
Qпола = 64×26 = 1664.0 Вт,
Qпотолка = 64х35 = 2240.0 Вт.

Итого: сумма теплопотерь комнаты площадью 64 кв.м. Qсумма=8026.5 Вт.

В данном примере наибольшие теплопотери приходятся на стены, в меньшей степени на потолок, пол, окна. Результат расчета отражает тепловые потери комнаты в сильные морозы при температуре -30 C°. Чем выше температура воздуха на улице, тем меньше утечка тепла из помещения.

Расчёт количества секций отопительных приборов

Система отопления не будет эффективной, если не рассчитать оптимальное количество секций радиаторов. Неправильный расчёт приведёт к тому, что комнаты будут обогреваться неравномерно, котёл будет работать на пределе возможностей или, наоборот, «вхолостую» растрачивая топливо.

Некоторые владельцы домов считают: чем больше батарей, тем лучше. Однако, при этом удлиняется путь теплоносителя, который постепенно охлаждается, а значит, последние комнаты в системе рискуют остаться без тепла. Принудительная циркуляция теплоносителя, отчасти, решает эту проблему. Но нельзя упускать из виду мощность котла, который может просто «не потянуть» систему.

Чтобы рассчитать количество секций, понадобятся следующие значения:

площадь отапливаемой комнаты (плюс смежной, где нет радиаторов);
мощность одного радиатора (указана в технической характеристике);

принять во внимание, что на 1 кв. м

жилой площади потребуется 100 Вт мощности для средней полосы России (согласно требованиям СНиПа)

жилой площади потребуется 100 Вт мощности для средней полосы России (согласно требованиям СНиПа).

Площадь комнаты умножают на 100 и полученную сумму делят на параметры мощности устанавливаемого радиатора.

Пример для комнаты в 25 кв. метров и мощности радиатора 120 Вт: (20х100)/185=10,8=11

Эта самая простая формула, при не стандартной высоте комнат или их сложной конфигурации используются другие значения.

Как правильно рассчитать отопление в частном доме, если мощность радиатора по каким-то причинам неизвестна? По умолчанию берётся средне статическая мощность в 200 Вт. Можно брать средние значения определённых типов радиаторов. Для биметаллических эта цифра составляет — 185 Вт, для алюминиевых — 190 Вт. У чугунных значение значительно ниже — 120 Вт.

Если расчёт ведётся для угловых помещений, то полученный результат можно смело умножать на коэффициент 1,2.

Чем нужно руководствоваться

На вопрос, как выбрать котел отопления, очень часто отвечают, что основной критерий – это доступность того или иного топлива. В данном контексте выделим несколько видов котлов.

Газовые котлы

Газовые котлы являются самыми распространенными видами отопительного оборудования. Это обусловлено тем, что топливо для таких котлов стоит не очень дорого, оно доступно для широкого круга потребителей. Какие бывают котлы отопления на газу? Они отличаются друг от друга в зависимости от того, какой тип горелки – атмосферная или надувная. В первом случае отработанный газ идет через дымоход, а во втором – все продукты сгорания уходят через специальную трубу при помощи вентилятора. Конечно, второй вариант исполнения будет немного дороже, однако именно он не будет требовать отвода дыма.

Настенный газовый котел

Что касается способа размещения котлов, то выбор котла отопления предполагает наличие напольных и настенных моделей. Какой котел отопления лучше в данном случае – ответа нет. Ведь все будет зависеть от того, какие цели вы преследуете. Если, кроме отопления, вам нужно будет проводить горячую воду, то можно поставить настенные современные котлы отопления. Так вам не нужно будет ставить еще и бойлер для нагрева воды, а это – экономия финансов. Также в случае с настенными моделями можно выводить продукты сгорания прямо на улицу. А небольшие размеры таких приборов позволят идеально вписать их в интерьер.

Недостаток настенных моделей – это их зависимость от электрической энергии.

Электрические котлы

Далее рассмотрим электрические котлы отопления. Если в вашей местности нет газа, проходящего магистралью, электрический котел сможет вас спасти. Такие разновидности котлов отопления – небольшие по размерам, поэтому они могут использоваться в небольших домах, а также в коттеджах от 100 кв.м площадью. Все продукты горения будут безвредными с экологической точки зрения. А монтаж такого котла не потребует специальных умений. Стоит отметить, что электрические котлы не очень распространены. Ведь топливо дорогое, а цены на него растут и растут. Если вы спрашиваете, какие котлы для отопления лучше с точки зрения экономии, то это – не вариант в данном случае. Очень часто электрические котлы служат в качестве запасных приборов для отопления.

Котлы на твердом топливе

Теперь пришло время рассмотреть, какие есть котлы отопления на твердом топливе. Такие котлы считаются наиболее древними, такая система используется для отопления помещений уже давным-давно. И причина этому простая – топливо для таких устройств доступно, в его качестве могут быть дрова, кокс, торф, уголь и т.д. Единственный недостаток – это то, что такие котлы не способны работать в автономном режиме.

Газогенераторный твердотопливный котел

Модификация таких котлов – это газогенераторные приборы. Отличается такой котел тем, что можно управлять процессом горения, а производительность регулируют в пределах 30-100 процентов. Когда вы думаете, как подобрать котел отопления, следует знать, что топливо, которое используют такие котлы, – это дрова, влажность их не должна быть меньше 30%. Газогенераторные котлы зависят от подачи электрической энергии. Но они имеют и преимущества в сравнении с твердотопливными. У них высокий КПД, который в два раза выше твердотопливных приборов. А с точки зрения загрязнения окружающей среды они экологичные, так как продукты горения не попадут в дымоотвод, а будут служить для того чтобы образовывался газ.

Рейтинг котлов отопления показывает, что одноконтурные газогенераторные котлы нельзя применять для подогревания воды. А если рассматривать автоматизацию, то она велика. Часто можно найти программаторы на таких приборах – они регулируют температуру носителя тепла и подают сигналы, если есть аварийная опасность.

Газогенераторные котлы в частном доме – это дорогостоящее удовольствие. Ведь стоимость котла отопления высокая.

Жидкотопливные котлы

Теперь рассмотрим котлы на жидком топливе. В качестве рабочего ресурса такие приборы используют дизельное топливо. Для эксплуатации таких котлов нужны будут дополнительные комплектующие – емкости для топлива и помещение специально для котла. Если вы думаете, какой котел выбрать для отопления, то отметим, что жидкотопливные котлы имеют очень дорогую горелку, которая порой может стоить как газовый котел с атмосферной горелкой. Но такой прибор имеет разные ступени мощности, именно поэтому с экономической точки зрения его использовать выгодно.

Кроме солярки, жидкотопливные котлы могут применять также и газ. Для этого служат сменные горелки или специальные горелки, которые способны работать на двух типах топлива.

Жидкотопливный котел

Что влияет на теплопотери

Чтобы узнать, какая нужна производительность оборудования, помимо площади, нужно учесть и другие факторы:

климат в конкретном регионе;
объем жилого здания/квартиры;
степень утепления;
вероятные теплопотери.

При использовании турбированных аппаратов необходимо также учитывать количество энергии, затрачиваемой на нагрев воздуха.

Чтобы определить производительность котла, нужно сначала рассчитать теплопотери. Теплотехнический расчет отличается повышенной сложностью, так как учитывает огромное количество составляющих:

материалы, из которых возведены стены, перекрытия, кровля и т.д.;
тип разводки системы отопления;
наличие системы «теплый пол»;
бытовая техника, выделяющая тепло.

Профессионалы используют тепловизоры, а затем выполняют вычисления по сложным формулам. Понятно, что рядовому пользователю не придется разбираться в нюансах теплотехники — для них существуют доступные методики, позволяющие быстро и достаточно точно рассчитать оптимальную теплопроизводительность оборудования.

Требования к показателю

Основное пожелание к главной характеристике оборудования — соответствие его мощности оптимальному значению для квартиры и имеющихся условий. Отклонение от него должно быть минимальным. Также предъявляются дополнительные требования в зависимости от величины расчетного значения:

для приборов с P < 30 кВт необходимая высота потолков — больше 2,2 м;
для аппаратов с P > 30 кВт высота помещений — не меньше 2,5 м;
для нескольких агрегатов расстояние между ними и стеной — не менее 1 м, для 1 прибора между его передней частью и противоположной стеной также не меньше 1 м;
его верхняя часть должна отстоять от потолка — на 0,7 м;
ширина двери в помещении с отопительным прибором — не менее 0,8 м;
стены, двери, перегородки в котельной должны быть огнестойкими и устойчивыми к пару и газам;
площадь котельной с любым типом установки — не меньше 4 м² с сохранением обзора;
помещение должно иметь раздельные выходы наружу для обеспечения отвода и притока воздуха с улицы;

Объем котельной прямо зависит от мощности обогревающего оборудования:

для P <= 30 кВт — больше 7,5 м³;
для P от 30 кВт до 80 кВт — до 15 м³;
для P от 80 кВт до 200 кВт — свыше 15 м³.

Следует подбирать объем котельной.

Категорически не рекомендуется производить самостоятельное подключение оборудования.

Характеристики, которые будут влиять на расчет

Те, кто хотят произвести расчет котла для отопления дома с максимальной точностью, могут использовать методику, которую предоставляет СНиП II-3-79. В данном случае профессиональные расчеты будут учитывать следующие факторы:

Среднестатистическая температура региона в самое холодное время.
Изоляционные свойства материалов, которые использовались для постройки ограждающих конструкций.
Вид разводки отопительного контура.
Соотношение площади несущих конструкций и проемов.
Отдельные сведения о каждой комнате.

План дома — один из основных документов для проведения расчета мощности котла

Как рассчитать мощность котла отопления? Чтобы выполнить точнейшие расчеты, применяется даже такая информация, как данные о единицах бытовой и цифровой техники, — ведь все это тоже каким-то образом выделяет тепло в помещения.

Так, кпд котлов отопления может быть выше расчетных значений, тем более – они, как правило, округляются.

Газовые котлы Лемакс на 120 кв.м.

Лемакс Премиум-12,5N

Мощность, кВт: 12.5
Кол-во контуров: 1
Тип: напольный
Циркуляционный насос: нет
Расширительный бак: нет
Рейтинг: 5.0

Лемакс Wise 16

Мощность, кВт: 16
Кол-во контуров: 1
Тип: напольный
Фазность сети: 1
Циркуляционный насос: нет
Расширительный бак: нет
Рейтинг: 5.0

Достоинства:

мощный
цена
защита теплообменника от коррозии
толстый металл котла
способность работать при перепадах напряжения

Недостатки:

нет

Лемакс Премиум-12,5

Мощность, кВт: 12.5
Кол-во контуров: 1
Тип: напольный
Циркуляционный насос: нет
Расширительный бак: нет
Рейтинг: 5.0

Достоинства:

мощный
лёгкое управление
легко чистить
защита от задувания

Недостатки:

нет

Лемакс Патриот-16

Мощность, кВт: 16
Кол-во контуров: 1
Тип: парапетный
Циркуляционный насос: нет
Расширительный бак: нет
Рейтинг: 4.5

Достоинства:

энергонезависимость
небольшой расход газа
цена
легкость монтажа и настройки

Недостатки:

нет

Достоинства:

цена
бесшумный
система защиты
удобство чистки котла
простота в использовании

Недостатки:

нет

Лемакс Премиум-10

Мощность, кВт: 10
Кол-во контуров: 1
Тип: напольный
Циркуляционный насос: нет
Расширительный бак: нет
Рейтинг: 4.5

Достоинства:

цена
компактные размеры
хороший КПД,экономичный
бесшумный
современная система защиты
котел легко чистить
мощный

Недостатки:

заказные отзывы
периодически нужно следить за состоянием расходных деталей

Используемые в частных домах котлы

В частных домовладениях в качестве основного теплового генератора могут выступать котлы, различающиеся не только показателями мощности, но и другими техническими параметрами, включая вид топлива и функционал. Выпускаемое оборудование работает на твёрдом (древесина, специальные пиллеты, уголь), жидком, газообразном (магистральный и баллонный газ) видах топлива, а также от традиционной электрической сети.

Конструктивные особенности:

по материалу исполнения – чугунные или стальные модели;
по способу монтажа – напольные или настенные модели;
по числу контуров – одно- или двухконтурные модели.

Энергонезависимые приборы способны функционировать без подключения к электросети, а при монтаже энергозависимых котлов нужно помнить, что системы с принудительной циркуляцией теплового носителя не способны работать без наличия электричества.

Приобретая теплогенерирующий прибор требуется учитывать большое количество критериев

В этом плане особое внимание уделяется стоимости котла, особенностям выполнения монтажа и установки системы отопления, мощности устройства и количеству контуров, виду используемого топлива, а также варианту удаления всех отработанных газов

К самым доступным с точки зрения цены котлам относятся модели отечественного производства, а выбирать устройство по типу топлива нужно с учётом климатических условий и существующих возможностей, присущих населённому пункту, в котором предполагается эксплуатировать дом. При желании вполне можно значительно повысить производительность системы и равномерность прогрева помещений при помощи специального теплового аккумулятора, присоединяемого к установленному отопительному котлу.

Пример расчета

Рассмотрим пример, используя калькулятор мощности котла отопления. Природный газ выступает самым доступным топливом, которое используется в России. По этой причине оно настолько распространено и востребовано. Поэтому сделаем расчет мощности газового котла. А в качестве примера возьмем частный дом с площадью 140 кв.м. Территория – Краснодарский край. Также в примере учитываем, что наш котел будет обеспечивать не только отопление дома, но и сантехнические приборы водой. Расчеты будем делать для системы с естественной циркуляцией, давление здесь не будет поддерживаться насосом циркуляции.

Удельная мощность – 0.85 кВт/кв.м.

Так, 140 кв.м/10 кв.м = 14 – это промежуточный коэффициент расчетов. Он будет предусматривать условие, что на каждые 10 кв.м отапливаемых помещений потребуется 1 кВт тепла, которое будет давать котел.

14 * 0.85 = 11.9 кВт.

Мы получаем тепловую энергию, которая будет нужна дому, которые имеет стандартные теплотехнические свойства. Чтобы обеспечить горячее водоснабжение для душа, раковины – будем добавлять еще 20%.

11.9 + 11.9 * 0.2 = 14.28 кВт.

Мы не используем циркуляционный насос, поэтому нам следует помнить, что давление здесь может быть нестабильным. Поэтому мы должны добавить еще 15% для обеспечения запаса теплоэнергии.

14.28 + 11.9 * 0.15 = 16.07 кВт.

Также следует помнить, что будут некоторые утечки тепла. Именно поэтому мы должны округлить наш результат к большему значению. Таким образом, нам потребуется отопительный котел с мощностью минимум 17 кВт.

https://youtube.com/watch?v=Ok3OteQxxHU

Как правило, расчет мощности котла отопления осуществляется еще на этапе проектирования здания. Ведь для того чтобы система отопления работала эффективно, требуются специфические условия – обустройство топочного помещения, снабжение помещений дымоходом и вентиляцией.

Расчет для разных видов отопительных котлов

Степень эффективности системы отопления зависит в первую очередь от правильного выбора ее типа. И разумеется, от точности произведенного расчета необходимой производительности котла отопления. Если же расчет тепловой мощности системы отопления был проведен недостаточно точно, то неизбежно возникнут негативные последствия.

При теплоотдаче котла меньшей, нежели требуемая, зимой в комнатах будет холодно. В случае избыточной производительности будет перерасход энергии и, соответственно, денег, затрачиваемых на отопление постройки.

Система обогрева дома

Чтобы избежать этих и других проблем, недостаточно одного лишь знания того, как рассчитать мощность котла отопления.

Необходимо еще учесть особенности, свойственные системам, использующим разные виды отопителей (фото каждого из них вы сможете увидеть далее по тексту):

твердотопливный;
электрический;
жидкотопливный;
газовый.

Выбор того или иного типа во многом зависит от региона проживания и уровня развития инфраструктуры. Немаловажным является наличие возможности приобретения определенного вида топлива. И, конечно же, его стоимости.

Твердотопливные котлы

Расчет мощности твердотопливного котла необходимо производить с учетом особенностей, характеризующихся следующими чертами таких обогревателей:

невысокой популярностью;
относительной доступностью;
возможностью автономной работы — она предусмотрена в целом ряде современных моделей этих устройств;
экономичностью в процессе эксплуатации;
необходимость наличия дополнительного пространства для хранения топлива.

Твердотопливный отопитель

Еще одной характерной чертой, которую следует учесть, производя расчет мощности отопления твердотопливным котлом, является цикличность получаемой температуры. То есть в отапливаемых с его помощью помещениях, суточная температура будет колебаться в пределах 5ºС.

Поэтому такая система является далеко не самой лучшей. И при возможности следует от нее отказаться. Но, если же, это невозможно, есть два способа того, как сгладить имеющиеся недостатки:

Использование термобаллона, который нужен для регулировки подачи воздуха. Это позволит увеличить время горения и сократить число топок;
Применение водяных теплоаккумуляторов, имеющих емкость от 2 до 10м². Они включаются в систему обогрева, позволяя снизить энергозатраты и, тем самым, экономить топливо.

Все это позволит уменьшить требуемую производительность твердотопливного котла для отопления частного дома. Следовательно, эффект от применения этих мер нужно учитывать, производя расчет мощности системы отопления.

Электрические котлы

Электрические котлы для отопления дома характеризуются следующими особенностями:

высокой стоимостью топлива – электроэнергии;
возможными проблемами из-за перебоев в сети;
экологичностью;
простотой управления;
компактностью.

Электрический котел

Все эти параметры, стоит учесть, производя расчет мощности электрического котла отопления. Ведь он приобретается не на один год.