Как рассчитать мощность котла для частного дома

Как рассчитать мощность котла в системе водяного отопления

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

Схема монтажа электрического котла.

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

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

• Wкот — мощность котла в киловаттах;
• S — общая площадь всех отапливаемых помещений дома в квадратных метрах;
• Wуд — удельная мощность котла, необходимая для обогрева десяти квадратных метров площади помещения. Расчет делают с учетом климатической зоны, в которой находится регион.

Схема настенного газового котла.

Расчет для регионов России производят со следующими значениями мощности:

• для районов Северной части страны и Сибири Wуд = 1,5-2 кВт на каждые 10 м²;
• для Средней полосы требуется 1,2-1,5 кВт;
• для Южных районов достаточна мощность котла в 0,7-0,9 кВт.

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

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

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

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

• Wкот = 100 х 1,5. 10 = 15 кВт;
• Vсист = 15 х 15 = 225 л.

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

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

Отопительная система с естественной циркуляцией воды

Схема котла на жидком топливе.

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

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

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

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

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

Сравнительный анализ котлов для систем водяного отопления

Схема котла на твердом топливе.

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

• электричество;
• газ;
• жидкое: мазут, дизельное топливо (солярка);
• твердое топливо: уголь, дрова, прессованные брикеты, гранулы из отходов деревообработки, других горючих материалов.

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

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

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

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

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

Комбинированные
Котлы, которые могут использовать различные виды топлива. Некоторые модели работают на газе, жидком и твердом топливе. При переходе с газового топлива на жидкое, обычно требуется небольшая перенастройка: замена горелки.

Как рассчитать мощность газового котла отопления — пример проведения расчета + формулы

Какие величины используются при расчетах?

Самый простой расчет мощности котла по площади выглядит так: нужно взять 1 кВт мощности на каждые 10 кв. м. Однако стоит учесть, что эти нормативы составлялись еще при Советском Союзе. Они не учитывают современных строительных технологий, кроме того, могут оказаться несостоятельными в местности, климат которой заметно отличается от условий Москвы и Подмосковья. Такие расчеты могут подойти для небольшого здания с утепленным чердаком, невысокими потолками, отличной теплоизоляцией, окнами, в которые вставлены двойные стеклопакеты и т.п. Увы, этим требованиям отвечают лишь немногие строения. Чтобы сделать более подробный расчет мощности котла, нужно учесть целый ряд факторов, таких как:

• климатические условия в регионе;
• габариты жилого помещения;
• степень утепленности дома;
• возможные теплопотери здания;
• количество тепла, которое требуется для подогрева воды.

Кроме того, в домах с принудительной вентиляцией расчёт котла для отопления должен учитывать количество энергии, необходимой для обогрева воздуха. Как правило, для расчетов необходимо использовать специальный софт:

Осуществляя расчет мощности газового котла, следует добавить еще около 20% на случай непредвиденных ситуаций, таких как сильное похолодание или снижение давления газа в системе.

Стоит ли приобретать слишком мощный котел?

Современное отопительное оборудование оснащено автоматическими системами, которые позволяют регулировать расход газа. Это очень удобно, поскольку избавляет от ненужных расходов. Может показаться, что точный расчет мощности котла отопления не так уж важен, ведь можно просто купить котел с высокими показателями мощности. Но все не так просто.

Правильный подбор отопительного оборудования продлит срок его эксплуатации

Необоснованное превышение тепловой мощности оборудования может привести к:

• повышению расходов на приобретение элементов системы;
• снижению эффективности работы котла;
• сбоям в работе автоматического оборудования;
• быстрому износу комплектующих;
• образованию конденсата в дымоходе и т. п.

Таким образом, нужно стараться «попасть» именно в ту мощность, которая подходит вашему жилищу.

Газовый котел для домов стандартной конфигурации

Рассчитать мощность газового котла для домов, созданных по типовому проекту не слишком сложно. В таких строениях высота потолка не превышает три метра. Для этого используют формулу: МК = S*УМК/10. где

• МК – это расчетная мощность котла в кВт;
• S – общая площадь помещения в кв.м;
• УМК – удельная мощность котла, которая должна приходиться на каждые 10 кв. м.

Последний показатель устанавливается в зависимости от климатической зоны и составляет:

• 0,7-0,9 кВт для южных регионов;
• 1,0-1,2 кВт для средней полосы;
• 1,2-1,5 кВт для подмосковных регионов;
• 1,5-2,0 для северных регионов.

Согласно этой формуле расчетная мощность котла для дома площадью 200 кв. м. который находится в средней полосе, составит: 200Х1,1/10=22 кВт. Обратите внимание, что эта формула показывает, как рассчитать мощность котла, который используется только для отопления дома. Если предполагается использование двухконтурной системы, предусматривающей подогрев воды для бытовых нужд, следует увеличить мощность оборудования еще на 25%.

Как учесть высоту потолков при расчетах?

Поскольку немало частных домов возводится по индивидуальным проектам, способы расчета мощности котла, приведенные выше, не подойдут. Чтобы сделать достаточно точный расчет газового котла отопления, необходимо воспользоваться формулой: МК = Qт*Кзап. где:

• МК – расчетная мощность котла, кВт;
• Qт – прогнозируемые теплопотери строения, кВт;
• Кзап – коэффициент запаса, который составляет 1,15 до 1,2, т. е. 15-20%, на которые специалисты рекомендуют увеличивать расчетную мощность котла.

Основным показателем в этой формуле являются прогнозируемые теплопотери строения. Чтобы выяснить их величину, необходимо воспользоваться еще одной формулой: Qт = V*Рt*k/860. где:

• V — объем помещения, куб.м.;
• Рt — разница внешней и внутренней температур в градусах Цельсия;
• k — коэффициент рассеивания, который зависит от теплоизоляции здания.

Коэффициент рассеивания варьируется в зависимости от типа здания:

• Для зданий без теплоизоляции, представляющих собой простые конструкции из дерева или гофрированного железа, коэффициент рассеивания составляет 3,0-4,0.
• Для конструкций с низкой теплоизоляцией, характерной для зданий с одинарной кладкой кирпича с обычными окнами и крышей коэффициент рассеивания принимают равным 2,0-2,9.
• Для домов со средним уровнем теплоизоляции, например строений с двойной кирпичной кладкой, стандартной крышей и малым количеством окон берут коэффициент рассеивания 1,0-1,9.
• Для строений с повышенной теплоизоляцией, хорошо утепленным полом, крышей, стенами и окнами с двойными стеклопакетами используют коэффициент рассеивания в пределах 0,6-0,9.

Для небольших зданий с хорошей теплоизоляцией расчетная мощность отопительного оборудования может быть совсем небольшой. Может случиться так, что на рынке просто не окажется подходящего газового котла с необходимыми характеристиками. В этом случае следует приобрести оборудование, мощность которого будет немного выше расчетной. Системы автоматического регулирования отопления помогут сгладить разницу.

Некоторые производители позаботились об удобстве клиентов и разместили на своих интернет ресурсах специальные сервисы, позволяющие без особых проблем подсчитать необходимую мощность котла. Для этого в программу-калькулятор нужно внести такие данные, как:

• температура, которая должна поддерживаться в помещении;
• средняя температура за наиболее холодную неделю в году;
• необходимость в ГВС;
• наличие или отсутствие принудительной вентиляции;
• количество этажей в доме;
• высота потолков;
• сведения о перекрытиях;
• сведения о толщине наружных стен и материалах, из которых они выполнены;
• информация о длине каждой стены;
• информация о количестве окон;
• описание типа окон: количество камер, толщина стекла и т.п;
• размеры каждого окна.

После того, как все поля заполнены, можно будет узнать расчетную мощность котла. Варианты подробных расчетов мощности котлов различного типа наглядно представлены в таблице:

В этой таблице уже рассчитаны некоторые варианты, вы можете воспользоваться ими как заранее правильными (клик по картинке для увеличения)

Наш калькулятор для быстрого расчета

Для расчета тепловой мощности котла отопления в данном калькуляторе, достаточно ввести площадь отапливаемого помещения, выбрать необходимые параметры и нажать кнопку «Выполнить расчет».

Расчет мощности котла отопления для частного дома

Температура в доме будет выше нормы или недостаточной, если неправильно выбрать мощность котла. Расчет мощности котла отопления с необходимой точностью нужен для поддержания комфортной температуры в помещениях дома и рационального расхода теплоносителя.

Выбор котла по удельной мощности и площади помещения

Как рассчитать мощность котла для создания достаточного отопления дома? Для этого нужно определить мощность, которая необходима для всех помещений. Основой для расчета является общая площадь дома.

Для стандартных помещений европейской территории России, где не предприняты энергосберегающие меры, удельная мощность, необходимая для отопления площади 1 м2 должна быть в пределах 1.2—1.5 кВт.

Чтобы рассчитать мощность котла для создания достаточного отопления дома, нужно определить мощность, которая необходима для всех помещений. Основой для расчета является общая площадь дома и удельная мощность, необходимая для отопления площади 1 кв.м.

Если взять северные регионы, то удельная мощность составит 1.5 — 1.7 кВт, а для южных — 0.7—0.9 кВт. Для отопления дома средней полосы площадью 65 м2 потребуется:Wном= 1.5·65/10=9.75 кВт. Расчет мощности котла отопления может быть сделан по определению теплопотерь через ограждения (наружные стены, окна, пол и потолок).

Как рассчитать тепловые потери через ограждающие конструкции

Для данного расчета требуется уточнить сопротивление теплопередачи Rт наружных стен, представляющего собой энергетические потери при разности температуры на 1 м2. Тепло теряется из-за температурного перепада внутри помещения и на улице. В расчет берется разность между оптимальной комнатной температурой и самой низкой температурой на улице:ΔТ=22ºС-(-30ºС)=52ºС.

Потери тепла через внутренние стены и другие конструкции не учитываются, если разность температуры между помещениями не превышает 3ºС. Например, если стена комнаты граничит с неотапливаемым гаражом, температура в котором зимой достигает -15ºС, температурный перепад составит ΔТ=22-(-15)=37ºС.

В этом случае рассчитать тепловые потери необходимо. Тепловые потери через ограждения нужно рассчитать по формуле:Qогр= F· ΔТ/ R0,где F — площадь конструкции, м2; R0 — сопротивление теплопередаче, м2·оС / Вт (находится по таблицам для ограждающих конструкций).Теперь следует рассчитать теплопотери Wпот для дома 65 м2 и внести их в таблицу.

Таким образом, номинальная мощность котла для дома 65 м2 с учетом тепловых потерь составляет: Wном=Wпот=8.94 кВтВторая методика отличается от первой на 10%. Из двух расчетов можно взять результат с большим значением мощности — 9.75 кВт.

Результаты расчета показывают, что они отличаются от обычных рекомендаций продавцов — 0.1 кВт/м2 более чем на 30%. Добавив запас прочности 10%, получим окончательно мощность котла W=11 кВт.Из расчетов видно, что без дополнительных мер потери тепла через ограждения значительны. Если хорошо утеплить дом, то мощность котла можно уменьшить в 1.5 раза и более. Тогда освободившуюся мощность можно использовать на получение горячей воды.

Типы котлов

При выборе котла нужно учитывать, на каком виде отопителя он работает.

Твердотопливные котлы

Котлы имеют следующие достоинства:

• экономичность;
• автономность;
• простота конструкции и управления.

• необходимо заготавливать и хранить топливо;
• необходима периодическая загрузка топлива и чистка от продуктов сгорания;
• колебания суточной температуры в пределах 5ºС.

Система является далеко не самой лучшей, но при отсутствии других источников топлива — это единственно возможный вариант.

Недостатки можно уменьшить с помощью термобаллона или водных аккумуляторов. Термобаллон регулирует подачу воздуха в топку, увеличивая тем самым продолжительность сгорания топлива. За счет этого увеличивается экономичность и сокращается количество заправок. Теплоаккумуляторы предназначены для увеличения инерционности системы отопления. В контур отопления врезается теплоизолированная снаружи емкость. Установка термостатического клапана, установленного на входе регистров, ограничивает подачу холодной воды из теплоаккумулятора на его входе.

За счет этого теплоноситель быстро нагревается, а потом уже начинает нагреваться аккумулятор тепла. Отдача тепла в систему отопления происходит намного дольше. Таким образом уменьшаются колебания температуры в доме.

Встроенные в аккумулятор тепла ТЭНы с автоматическим управлением позволяют включать его на электроподогрев в ночное время, когда стоимость электроэнергии минимальная. Фактически теплоаккумулятор выполняет функцию электрического котла.КПД твердотопливного котла составляет 71-79 %. Создание пиролизных котлов позволяет поднять его до 85%. Необходимо всем знать что данный тип котлов работает только на дровах.

Газовые котлы

Применение газового котла является лучшим вариантом для отопления дома. Он прост и безопасен в эксплуатации, имеет дешевое топливо, которое не требуется складировать и загружать.

Для него необходим дымоход. Котельная требуется только для котлов с открытой камерой сгорания. КПД газовых котлов составляет 89-91 %, но бывают котлы еще более эффективные. Поэтому этот показатель приводят в характеристике каждой модели.

Электрические котлы

Электрический котел является самым экологичным источником тепла. Он может применяться для подогрева горячей воды через бойлер или как резервный источник.

Для частных домов продают модели, мощность которых достигает 20 кВт. Большую мощность котла могут не потянуть счетчики электроэнергии, которые электрослужба устанавливает на входе. Несмотря на высокую стоимость электроэнергии у электрических котлов самый высокий КПД, составляющий 99 %. Ступенчатая регулировка мощности обеспечивает их более экономичную работу.

Заключение

Если рассчитать мощность отопительного котла приведенными выше простыми способами, то можно выбрать необходимый агрегат для отопления дома. Вариант расчета через теплопотери ограждающих конструкций дает возможность более точно определить необходимую мощность котла.

Если дом обеспечить достаточным утеплением, то котел понадобится с меньшей мощностью, а расходы на обогрев помещений значительно уменьшатся из-за снижения теплопотерь.

Источники: http://1poteply.ru/kotly/moshhnosti-kotla.html, http://aqua-rmnt.com/otoplenie/kotly/kak-rasschitat-moshhnost-gazovogo-kotla.html, http://vashakanalizaciya.ru/vodostok/kotel-otopleniya/

Как вам статья?