От автора: приветствуем вас, уважаемые читатели! В частных домах с автономным отоплением важно поддерживать стабильную температуру в жилых помещениях. Чтобы решить эту задачу, котел отопления должен производить определенное количество тепловой энергии, которого будет достаточно для восполнения утраты тепла через двери и окна.
Кроме того, стоит предусмотреть запас мощности на случай аномально низких температур либо предполагаемого увеличения площади частного дома. Как рассчитать мощность котла отопления? Об этом вы узнаете в данном материале.
Первый шаг для определения производительности котла — это расчет потери тепла здания в целом или отдельного помещения. Этот расчет, называемый теплотехническим, считается одним из самых трудоемких в отрасли, потому что для его проведения нужно учесть множество различных показателей.
Более подробно об этом вы узнаете, просмотрев видео, посвященное расчету теплопотерь.
Какие факторы влияют на «утечку» тепла? В первую очередь, это материалы, которые были использованы при возведении здания. Важно учесть все: фундамент, стены, пол, чердак, перекрытия, дверные проемы и окна. Помимо этого, рассматривается тип разводки системы, наличие в доме теплых полов.
Зачастую принимается во внимание и бытовая техника, выделяющая во время эксплуатации тепло. Однако столь детальный подход необходим не всегда. Есть немало методов, позволяющих рассчитать необходимую производительность газового котла без глубокого погружения в тему.
Что такое мощность котла и как ее узнать
Тепловая мощность котла – это максимальное количество тепловой энергии, передаваемой теплоносителю в процессе сгорания топлива (измеряется в киловаттах/час или просто кВт). Это означает, что котел мощностью 20 кВт при непрерывной работе на максимальной мощности за час выработает и передаст теплоносителю 20 кВт тепловой энергии.
Определить мощность котла можно несколькими способами:
- поискать список технических характеристик на корпусе котлоагрегата;
- найти значение в паспорте модели. Если документация не сохранилась, можно поискать электронную версию или изучить предложения интернет-магазинов, которые обязательно указывают в описании модели ее номинальную мощность;
Место расположения технических характеристик на корпусе котла - если речь идет о газовом котле, можно узнать примерную теплопроизводительность по расходу газа, для чего необходимо проверить и зафиксировать сколько кубометров котел потребляет при беспрерывной работе на максимальной мощности. Удельная теплота сгорания газа – величина постоянная и равна 9,3 кВт. Также важно учитывать КПД котла (его также можно найти в списке технических характеристик), для старых советских моделей это значения в районе 70-85%, у новых моделей КПД в пределах 86-94%. Итого, максимальная мощность = 9,3 кВт (удельная теплота сгорания природного газа)*0,8 (если КПД 80%)*2,5 куб. м/час (полученный расход газа в час) = 18,6 кВт. Аналогичным способом можно посчитать примерные значения для твердотопливного, жидкотопливного или электрического котла.
Увеличить теплопроизводительность бытового котла без серьезных небезопасных изменений его конструкции невозможно, поэтому к выбору минимально необходимой мощности необходимо подходить ответственно. Если ее будет недостаточно, придется устанавливать дополнительный котлоагрегат или производить утепление стен, пола и потолка, замену окон и дверей в целях снижения теплопотерь.
Как правильнее оценить степень термоизоляции стен помещения?
Как и обещалось выше, в этом разделе статьи поможет читателю с оценкой уровня термоизоляции стен его жилых владений. Для этого тоже придется провести один упрощенный теплотехнический расчет.
Принцип проведения расчета
Согласно требованиям СНиП, сопротивление теплопередаче (которое еще иначе называют термическим сопротивлением) строительных конструкций жилых домов должно быть не ниже нормативного показателя. А эти нормированные показатели установлены для регионов страны, в соответствии с особенностями их климатических условий.
Где найти эти значения? Во-первых, они есть в специальных таблицах-приложениях к СНиП. Во-вторых, информацию о них можно получить в любой местной строительной или проектной архитектурной компании. Но вполне можно воспользоваться и предлагаемой картой-схемой, охватывающей всю территории Российской Федерации.
Карта-схема для определения нормированного значения термического сопротивления строительных конструкций
Нас в данном случае интересуют стены, поэтому и берем со схемы значение термического сопротивления именно «для стен» — они указаны фиолетовыми цифрами.
Теперь давайте взглянем, из чего складывается это термическое сопротивление, и чему оно равно с точки зрения физики.
Итак, сопротивление теплопередаче какого-то абстрактного однородного слоя х равно:
Rх = hх / λх
где:
Rх — сопротивление теплопередаче, измеряется в м²×°К/Вт;
hх — толщина слоя, выраженная в метрах;
λх — коэффициент теплопроводности материала, из которого изготовлен этот слой, Вт/м×°К. Это – табличная величина, и для любого из строительных или термоизоляционных материалов ее несложно отыскать на справочных ресурсах интернета.
Обычные строительные материалы, применяемые для возведения стен, чаще всего даже при их большой (в пределах разумного, конечно) толщине не дотягивают до нормативных показателей сопротивления теплопередаче. Иными словами, стену нельзя назвать полноценно термоизолированной. Вот для этого как раз и применяется утеплитель – создается дополнительный слой, который «восполняет дефицит», необходимый для достижения нормированных показателей. А за счет того, что коэффициенты теплопроводности у качественных утеплительных материалов низкие, можно избежать необходимости возводить очень большие по толщине конструкции.
Возможно, вас заинтересует информация о том, что такое гидрострелка принцип работы назначение и расчеты
Взглянем на упрощённую схему утепленной стены:
Схема стены со слоем утепления и отделкой
1 — собственно, сама стена, имеющая определенную толщину и возведённая из того или иного материала. В большинстве случаев «по умолчанию» она сама не в состоянии обеспечить нормированное термическое сопротивление.
2 — слой утеплительного материала, коэффициент теплопроводности и толщина которого должны обеспечить «покрытие недостачи» до нормированного показателя R. Сразу оговоримся – расположение термоизоляции показано снаружи, но она может размещаться и с внутренней стороны стены, и даже располагаться между двумя слоями несущей конструкции (например, выложенной из кирпича по принципу «колодезной кладки»).
3 — внешняя фасадная отделка.
4 — внутренняя отделка.
Слои отделки часто не оказывают сколь-нибудь значимого влияния на общий показатель термического сопротивления. Хотя, при выполнении профессиональных расчетов их тоже берут во внимание. Кроме того, и отделка может быть разной – например, теплая штукатурка или пробковые плиты очень даже способны усилить общую термоизоляцию стен. Так что для «чистоты эксперимента» вполне можно учесть и оба этих слоя.
Но есть и важное замечание – никогда не принимается в расчет слой фасадной отделки, если между ним и стеной или утеплителем располагается вентилируемый зазор. А это часто практикуется в системах вентилируемого фасада. В такой конструкции внешняя отделка никакого влияния на общий уровень термоизоляции не окажет.
Итак, если нам известны материал и толщина самой капитальной стены, материал и толщина слоев утеплителя и отделки, то по указанной выше формуле несложно посчитать их суммарное термическое сопротивление и сопоставить его с нормированным показателем. Если оно не меньше – нет вопросов, стена имеет полноценную термоизоляцию. Если недостаточно – можно просчитать, какой слой и какого утеплительного материала эту недостачу способен восполнить.
Возможно, вас заинтересует информация о том, как выполняется расчет отопления в частном доме калькулятор
А чтобы сделать задачу еще проще – ниже размещен онлайн-калькулятор, который выполнит этот расчет быстро и точно.
Сразу несколько пояснений по работе с ним:
- Для начала по карте схеме находят нормированное значение сопротивления теплопередаче. В данном случае, как уже говорилось, нас интересуют стены.
(Впрочем, калькулятор обладает универсальностью. И, позволяет оценивать термоизоляцию и перекрытий, и кровельных покрытий. Так что, при необходимости можно воспользоваться – добавьте страницу в закладки).
- В следующей группе полей указывается толщина и материал основной несущей конструкции – стены. Толщина стены, если она обустроена по принципу «колодезной кладки» с утеплением внутри, указывается суммарная.
- Если стена имеет термоизоляционный слой (независимо от места его расположения), то указывается тип утеплительного материала и толщина. Если утепления нет, то оставляется толщина по умолчанию равная «0» — переходят к следующей группе полей.
- А следующая группа «посвящена» наружной отделке стены – также указывается материал и толщина слоя. Если отделки нет, или отсутствует необходимость ее принимать в расчет – все оставляется по умолчанию и переходят дальше.
- Аналогичным образом поступают и со внутренней отделкой стены.
- Наконец, останется только выбрать утеплительный материал, который планируется использовать для дополнительной термоизоляции. Возможные варианты указаны в выпадающем списке.
После нажатия на кнопку «РАССЧИТАТЬ НЕДОСТАЮЩУЮ ТОЛЩИНУ УТЕПЛЕНИЯ» будет показан результат в миллиметрах. Здесь возможны варианты:
— Нулевое или отрицательное значение сразу говорит о том, что термоизоляция стен соответствует нормативам, и дополнительного утепления попросту не требуется.
— Близкое к нулю положительное значение, скажем, до 10÷15 мм, тоже не дает особых поводов беспокоиться, и степень термоизоляции можно считать высокой.
— Недостаточность до 70÷80 мм уже должна заставить хозяев задуматься. Хотя такой утепление можно отнести к средней эффективности, и учесть его при расчетах тепловой мощности котла, лучше все же спланировать проведение работ по усилению термоизоляции. Какая нужна толщина дополнительного слоя – уже показано. А выполнение этих работ сразу даст ощутимый эффект – и повышением комфортности микроклимата в помещениях, и меньшим потреблением энергоресурсов.
— Ну а если расчет показывает недостачу выше 80÷100 мм, утепления практически нет или оно чрезвычайно неэффективное. Тут двух мнений и быть не может – перспектива проведения утеплительных работ выходит на первый план. И это будет намного выгоднее, чем приобретать котел повышенной мощности, часть из которой будет попросту расходоваться буквально на «прогрев улицы». Естественно, в сопровождении разорительных счетов за зря потраченные энергоносители.
Возможно, вас будет полезна схема отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией
Калькулятор для оценки эффективности термоизоляции стен
Перейти к расчётам
Завершим публикацию видеосюжетом, также посвященным учету тепловых потерь при расчете мощности системы отопления. Обжимные фитинги для металлопластиковых труб вы найдете ответ по ссылке.
Способы подбора минимально необходимой мощности котла
Чтобы поддерживать в каждом помещении комфортную температуру, теплопроизводительность системы отопления (соответственно и котла) должна обеспечивать теплопотери дома, которые также измеряются в кВт. То есть теплопроизводительнось котлоагрегата = суммарные тепловые потери дома через стены, пол, потолок, фундамент окна и двери + запас на случай более сильных морозов.
Наглядное изображение теплопотерь частоного дома.
Расчет мощности котла отопления по площади дома
Наиболее простой и распространенный способ. Исходя из практики, для среднестатистического частного дома в климатической зоне Подмосковья, с кладкой в 2 кирпича и высотой потолков 2,7 м на каждые 10 м2 необходим 1 кВт тепловой мощности (именно такое соотношение соответствует среднестатистическим теплопотерям). Также мы рекомендуем закладывать запас мощности в 15-25%.
Например, для вышеописанного дома площадью 100 кв. м. минимальная мощность котла = 100 м2 : 10 * 1,2 (20% запаса) = 12 кВт.
Также при расчете мощности котла отопления по площади дома можно делать поправки с учетом утепленности дома. Так, для среднеутепленного дома (наличие 100-150 мм слоя теплоизоляции или стены из бруса) на каждые 10 м2 может приходиться 0,5-0,7 кВт теплопотерь. Для хорошо утепленного дома с небольшой площадью остекления норма составляет 0,4-0,5 кВт на каждые 10 м2.
Поэтому, если ваш случай кардинально отличается от среднестатистичекого вышеописанного дома, стоит рассчитать мощность котла более точным методом с учетом всех особенностей, он описан одним пунктом ниже.
Как выбрать комнатный термостат и экономить до 30% в месяц на отоплении
Расчет по объему помещения
Еще один довольно простой способ, основанный на СНиП и обычно применяемый для квартир. За исходную величину берется не площадь, а кубатура отапливаемых помещений. Согласно методике, указанной в СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», норма удельного расхода тепловой энергии:
- для кирпичного многоквартирного дома – 0,034 кВт/м3;
- для панельного многоквартирного дома – 0,041 кВт/м3.
Зная эти нормы, площадь квартиры и высоту потолков, можно использовать способ расчета мощности котла отопления по объему помещений.
Например, для квартиры панельного многоквартирного дома площадью 150 кв. м. и высотой потолков 2,7 м (без внешнего и внутреннего утепления стен), минимальная теплопроизводительность = 2,7*150*0,041 = 16,6 кВт.
Из принципа расчета, опять таки, ясно, что весь учет теплопотерь сводится к усредненным значениям и теплопроводности стен из различных материалов. Это значит, что использовать его рационально если внешние стены не утеплены, в квартире имеются не более 4 стандартных окна, радиаторы подключены наиболее эффективным способом, а соседние квартиры отапливаются.
Рассчитываем с учетом всех основных особенностей дома
Подробная формула основывается на площади помещений, однако учитывает все возможные тепловые потери, способ подключения радиаторов, который влияет на КПД системы отопления, а также климатические условия, в которых находится частный дом.
Расчет производится для каждого помещения отдельно, что более правильно. Полученные для каждого помещения значения в дальнейшем можно использовать для подбора мощности радиаторов отопления. Просуммировав необходимую для каждого помещения теплопроизводительность, вы получите значение для всей системы отопления дома, значит – и для котла, который должен обеспечивать ее мощность.
Точная формула для расчета:
Q = 1000 Вт/м2*S*k1*k2*k3…*k10,
- где Q – показатель теплопроизводительности;
- S – общая площадь помещения;
- k1-k10 – коэффициенты, учитывающие теплопотери, климат и особенности установки радиаторов.
Показать значения коэффициентов k1-k10
k1 – к-во внешних стен в помещения (стен, граничащих с улицей):
- одна – k1=1,0;
- две – k1=1,2;
- три – k1-1,3.
k2 – ориентация помещения (солнечная или теневая сторона):
- север, северо-восток или восток – k2=1,1;
- юг, юго-запад или запад – k2=1,0.
k3 – коэффициент теплоизоляции стен помещения:
- простые, не утепленные стены – 1,17;
- кладка в 2 кирпича или легкое утепление – 1,0;
- высококачественная расчетная теплоизоляция – 0,85.
k4 – подробный учет климатических условий локации (уличная температура воздуха в самую холодную неделю зимы):
- -35°С и менее – 1,4;
- от -25°С до -34°С – 1,25;
- от -20°С до -24°С – 1,2;
- от -15°С до -19°С – 1,1;
- от -10°С до -14°С – 0,9;
- не холоднее, чем -10°С – 0,7.
k5 – коэффициент, учитывающий высоту потолка:
- до 2,7 м – 1,0;
- 2,8 — 3,0 м – 1,02;
- 3,1 — 3,9 м – 1,08;
- 4 м и более – 1,15.
k6 – коэффициент, учитывающий теплопотери потолка (что находится над потолком):
- холодное, неотапливаемое помещение/чердак – 1,0;
- утепленный чердак/мансарда – 0,9;
- отапливаемое жилое помещение – 0,8.
k7 – учет теплопотерь окон (тип и к-во стеклопакетов):
обычные (в том числе и деревянные) двойные окна – 1,17;- окна с двойным стеклопакетом (2 воздушные камеры) – 1,0;
- двойной стеклопакет с аргоновым заполнением или тройной стеклопакет (3 воздушные камеры) – 0,85.
k8 – учет суммарной площади остекления (суммарная площадь окон : площадь помещения):
- менее 0,1 – k8 = 0,8;
- 0,11-0,2 – k8 = 0,9;
- 0,21-0,3 – k8 = 1,0;
- 0,31-0,4 – k8 = 1,05;
- 0,41-0,5 – k8 = 1,15.
k9 – учет способа подключения радиаторов:
- диагональный, где подача сверху, обратка снизу – 1,0;
- односторонний, где подача сверху, обратка снизу – 1,03;
- двухсторонний нижний, где и подача, и обратка снизу – 1,1;
- диагональный, где подача снизу, обратка сверху – 1,2;
- односторонний, где подача снизу, обратка сверху – 1,28;
- односторонний нижний, где и подача, и обратка снизу – 1,28.
k10 – учет расположения батареи и наличия экрана:
- практически не прикрыт подоконником, не прикрыт экраном – 0,9;
- прикрыт подоконником или выступом стены – 1,0;
- прикрыт декоративным кожухом только снаружи – 1,05;
- полностью закрыт экраном – 1,15.
Для большего удобства ниже находится калькулятор, где можно рассчитать те же самые значения быстро выбрав соответствующие исходные данные.
Калькулятор для точного определения тепловой мощности
Применение современных технологий
В завершение поговорим об инновационных методах расчета мощности котла, которые учитывают не только площадь отопления, но и другие важные данные. Речь идет об использовании тепловизора. Он покажет, в каких местах в квартире наиболее интенсивно происходит теплопотеря. У этого метода есть дополнительное преимущество — вы сможете улучшить теплоизоляцию жилища.
Не менее эффективно и удобно производить расчеты с помощью специализированной программы-калькулятора. Она рассчитает показатель вместо вас — от пользователя требуется только ввести цифры по квартире или дому. Правда, не совсем понятно, насколько точен алгоритм, заложенный в основу программы. В любом случае, специалисты рекомендуют пересчитать показатели в ручном режиме по формулам, о которых шла речь в данном материале.
Всего доброго и до новых встреч!
Запас производительности в зависимости от типа котла
Для стандартного одноконтурного котла, вне зависимости от вида используемого топлива, мы всегда рекомендуем закладывать запас мощности 15-25%, в зависимости от температуры в самую холодную декаду и утепленности дома. Однако в некоторых случаях требуется несколько больший запас:
- 20-30% запаса, если котел двухконтурный. Большинство моделей работает по принципу приоритета ГВС, это значит, что в момент активации точки потребления горячей воды котел не греет отопительный контур, для работы на два контура требуется более высокая производительность;
- 20-25% запаса, если в доме организована или планируется приточно-вытяжная вентиляция без рекуперации тепла.
Также часто используется схема с подключением бойлера косвенного нагрева (особенно в связке с твердотопливными котлами). В таком случае излишек мощности может превышать 40-50% (показатель рассчитывается по ситуации). Стоит понимать, что любом из случаев предусмотренный запас не «простаивает», а используется будь то в целях нагрева горячей воды, восполнения более высоких теплопотерь или нагрева буферной емкости.
Высокий белый бак справа от котла – накопительный бойлер косвенного нагрева, постоянно поддерживающий большой объем горячей воды.
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.
Категорически не рекомендуется производить самостоятельное подключение оборудования.
Почему не стоит подбирать котел со слишком большим запасом мощности
С недостатком теплопроизводительности все предельно понятно: система отопления попросту не обеспечит желаемый уровень температуры даже при беспрерывной работе. Однако, как мы уже упоминали, серьезной проблемой может стать и переизбыток мощности, последствиями которого являются:
- более низкий КПД и повышенный расход топлива, особенно на одно- и двухступенчатых горелках, не способных плавно модулировать производительность;
- частое тактование (вкл/выкл) котла, что нарушает нормальную работу и снижает ресурс горелки;
- попросту более высокая стоимость котлоагрегата, учитывая, что производительность, за которую была произведена повышенная плата, использоваться не будет;
- часто больший вес и большие габариты.
Когда чрезмерная теплопроизвоительность все же уместна
Единственной причиной выбрать версию котла гораздо большей мощности, чем нужно, как мы уже упоминали, является использование его в связке с буферной емкостью. Буферная емкость (также теплоаккумулятор) – это накопительный бак определенного объема наполненный теплоносителем, назначение которого – накапливать излишки тепловой мощности и в дальнейшем более рационально распределять их в целях отопления дома или обеспечения горячего водоснабжения (ГВС).
Например, теплоаккумулятор – отличное решение, если недостаточно производительности контура ГВС или при цикличности твердотопливного котла, когда топливо сгорая отдает максимум тепла, а после прогорания система быстро остывает. Также теплоаккумулятор часто используется в связке с электрокотлом, который нагревает емкость в период действия сниженного ночного тарифа на электроэнергию, а днем накопленное тепло распределяется по системе, еще долго поддерживая желаемую температуру без участия котла.
ИнструкцииКотлы
Корректировка данных
Полученные цифры являются средним показателям, чтобы точно рассчитать мощность отопления необходимо учитывать следующие особенности:
- в комнате с двумя или больше окнами теплоотдачу стоит увеличить на 30 % и поставить радиаторы под каждым из проемов;
- в угловом помещении также учитывайте, что две стены выходят на улицу и потому рассчитайте показатели на 20 % больше;
- также учитывайте сторону света, куда выходят окна, если на север или северо-восток, прибавляйте к расчетам еще 10%.
Немногие знают, что экран, закрывающий радиаторы «отбирает» около 15-20% поступающего тепла. При возможности обойдитесь без них или сделайте их более легкими и с крупными отверстиями. Но лучше всего доверить рассчитать показатели.
