Как правильно рассчитать мощность котла: рабочая формула

При выборе твердотопливного котла нужно предусматривать мощность. От нее зависит, сможет ли устройство создать необходимое количество тепла для всего дома или нет. Нежелательно выбирать слишком мощный котёл, потому, что он будет работать в режиме экономии, а это скажется на уменьшении КПД.

Чтобы сделать правильный выбор твердотопливного котла, нужно знать два показателя:

1. Количество тепла, необходимое для отопления помещения и нагрева воды.
2. Реальную мощность прибора.

Расчет мощности в зависимости от объема помещения

Формула расчета такова:

Q = VxΔTxK/850,

• где Q – количество тепла, определенное в кВт/ч4;
• V – объем помещения (единица измерения куб. м);
• ΔT является разницей между температурой снаружи и температурой в помещении;
• К – корректирующий коэффициент, учитывающий теплопотери;
• цифра 850 используется для того, чтобы перевести произведение вышеуказанных трех показателей в кВт/час.

К может иметь такие значения:

1. 3-4 – для помещений, представляющих собой упрощенную деревянную конструкцию или здание, сделанное из профлиста.
2. 2-2,9 – для зданий, имеющих небольшую теплоизоляцию. Конструкция таких домов является упрощенной, толщина стены равна длине 1 кирпича, окна и крыша имеют простое строение.
3. 1-1,9 – для домов, конструкция которых является стандартной. Кирпичная кладка двойная, количество простых окон небольшое. Крыша имеет обычную кровлю.
4. 0,6-0,9 – для домов с улучшенной конструкцией, двойной теплоизоляцией кирпичных стен, окнами с двойным стеклопакетом, толстой основой пола, крышей, сделанной из хорошего теплоизоляционного материала.

В качестве примера возьмём современный дом с площадью в 200 кв. м, высотой стен 3 м и первоклассной теплоизоляцией. Дом находится в зоне, где зимой температура не опускается ниже -25 °С. В таком случае ΔT = 20 – (-25) = 45 °С. Поэтому для отопления дома нужно создать Q = 200*3*45*0,9/850 = 28,58 кВт/ч. Цифру округлять не стоит, ведь она не является конечной и ее нужно повысить своими руками на количество тепла для ГВС. Если воду планируется нагревать другим образом, то полученный результат не корректируют, и часть расчета завершена.

Методы расчетов

Чтобы правильно рассчитать мощность котла для обогрева частного дома нужно в первую очередь записать параметры вашего дома и региона проживания.

По виду топлива котлы делятся на:

1. газовые;
2. электрические;
3. твердотопливные.

Самый простой способ расчета мощности котла

Если не вдаваться в детали и быть уверенным, что в зимние месяцы вы не останетесь без тепла в доме — просто прибавьте к вашим расчетам +50%. Пусть лучше ваш котел будет работать на половину своей мощности, чем постоянно быть «на пределе» своих возможностей.

При простом расчете меряют квадратуру дома и умножают на коэффициент 0.15.

Например:

У вас одноэтажный дом площадью 110 м2.

Для того, чтобы правильно определить мощность котла — нужно просто умножить эту цифру на 0.15.

Получаем: 110х0.15=16.5

Получаем, что для дома, площадью 110 м2 нужен котел с мощностью 16.5 кВт.

Если простые методы вам чужды и вы хотите чуть больше заморочиться, вам нужно переходить к следующей части нашей статьи!

Второй способ расчета мощности котла для частного дома

Он чуть более сложный, чем первый, так как тут учитывается гораздо больше факторов, но он и более точнее. Кроме этого, вы не будете переплачивать за через чур мощный котел, который, как может оказаться, вам и не нужен.

Точный компьютерный расчет теплопотерь может провести специалист-проектировщик при составлении проекта дома.

Идеальный вариант, когда расчеты произведены еще на стадии проектировки дома

Если таких расчетов по проекту не производилось, то их можно выполнить и самостоятельно, если это касается частного дома, имеющего небольшую площадь. При этом придется ответить на некоторые вопросы:

• из какого материала возведены стены, и какую толщину они имеют;
• каков общий объем кубатуры дома;
• наличие утеплителя и его толщина;
• количество окон, их размеры, материалы из которых они изготовлены (если это стеклопакеты, то, количество камер в них).

Эти вопросы представлены в специальной анкете, которую можно найти в Интернете на специализированных сайтах. В ней находятся несколько ответов на каждый поставленный вопрос, в зависимости от выбора которых и будет произведен расчет мощности отопительного аппарата для конкретного дома.

Примерно установленный коэффициент, определяющий теплопотери для центральных российских регионов, выглядит так:

• для строения, не имеющего теплоизоляции — 130—200 Вт/м²;
• для дома 80—90-х годов, имеющего теплоизоляцию — 85—115 Вт/м²;
• для постройки начала XXI века, с установленными стеклопакетами — 55—75 Вт/м².

Этот коэффициент умножается на площадь всего строения и получается число теплопотерь. Однако нельзя сказать, что опираясь на эти цифры можно получить точные результаты, так как они производятся без учета региона, где расположено жилище, количества и размера оконных проемов и прочих факторов, от которых напрямую зависят теплопотери.

Примерные показатели теплопотерь в Центральном регионе

Еще одним способом расчета мощности отопительного прибора является вычисление удельной мощности обогрева каждой из комнат, которые суммируются, и получается нужное значение. Это делается по формуле, в которой параметры обозначаются следующими буквами и цифрами:

1. мощность котла — W;
2. мощность для обогрева единицы площади в кв. метрах — W1;
3. площадь всех отапливаемых комнат — ΣS.

Сама формула выглядит так: W=ΣSxW1. Чтобы применить ее на практике, нужно знать мощность, необходимую для отопления одного м².

Она также определяется, опираясь на некоторые факторы:

• средний температурный показатель в данной местности в холодное время года;
• расположение помещения (внутренняя или торцевая комната);
• количество и размер окон;
• предполагаемое количество источников тепла;
• сопротивление теплоотдаче.

Такой расчет достаточно сложен, поэтому лучше, если он будет произведен специалистами. Но нужно задуматься, стоит ли это делать, когда при проектировании любого сооружения уже внесены нужные показатели, которые учитывают климат региона.

Поэтому можно действовать, используя упрощенный метод определения мощности отопительного прибора.

• В самом простом методе подсчета оценивается не каждый отдельный фактор и комната, а делается комплексная оценка дома. Для этого разработана совсем простая формула 10 м2 = 1 кВт при высоте потолков от 2,6 до 3,1 м. То есть на каждые 10 кв. метров площади требуется мощность 1 кВт, если высота потолка не выше, чем 3—3,1 м.

Например, дом площадью в 250 кв. метров потребует для качественного отопления котел, имеющий мощность не менее 25 кВт (250 : 10 = 25)

Для каждого региона рассчитано значение коэффициента мощности, который учитывает климат в месте расположения жилища. Произведение его и площади дома также будет цифрой, которая указывает на мощность котла.

Если получается значение мощности такого номинала, котлов с которым не производят, значит, нужно приобрести отопительный прибор, который будет ближе всего к рассчитанному значению, лучше, если мощность котла перекрывает требуемую.

Пользуясь этим методом расчета, нужно знать, что он удобен своей простотой, но не дает точного результата для зданий, имеющих сложную архитектуру. Поэтому, если требуется сделать расчет для таких строений, лучше будет доверить эту работу специалистам.

Расчет тепла для ГВС

Чтобы рассчитать, сколько тепла нужно потратить на подогрев воды, нужно использовать формулу Qв = с*m*Δt:

• где с является удельной теплоемкостью воды (показатель всегда равен 4200 Дж/кг*К);
• m – масса воды в кг;
• Δt разница температур между нагретой водой и поступившей из водопровода.

Расчет по площади

Он является более точным, поскольку учитывает большее число факторов. Расчет производится по формуле:

Q = 0,1*S*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7, где:

0,1 кВт является нормой тепла на 1 кв. м;

S – площадь отапливаемого дома;

k1 демонстрирует потерю тепла, вызванную конструкцией окон. Имеет значение:

• 1,27 – если окна имеют одно стекло;
• 1,0 – если имеются окна с двойным стеклопакетом;
• 0,85 – если стоят окна с тройным стеклом.

k2 демонстрирует потерю тепла, вызванную площадью окна (Sw). Является отношением Sw к площади пола Sf. Его значения такие:

• 0,8 при Sw/Sf = 0,1;
• 0,9 при Sw/Sf = 0,2;
• 1 при Sw/Sf = 0,3;
• 1,1 при Sw/Sf = 0,4;
• 1,2 при Sw/Sf = 0,5.

k3 является коэффициентом потери тепла через стены. Бывает таким:

• 1,27 при очень плохой теплоизоляции;
• 1 в домах со стеной в 2 кирпича или утеплителем, толщина которого составляет 15 см;
• 0,854 при хорошей теплоизоляции.

k4 показывает потерю тепла в зависимости от температуры воздуха за пределами дома (tз). Имеет такие значения:

• 0,7, если tз = -10 °С;
• 0,9 для tз = -15 °С;
• 1,1 для tз = -20 °С;
• 1,3 для tз = -25 °С;
• 1,5 для tз = -30 °С.

Расчет мощности твердотопливного котла

Бытует мнение, что расчет котла для отопления дома производится по формуле: 1 киловатт мощности на 10 квадратных метров площади отапливаемого помещения. Однако знание площади дома, как правило, оказывается недостаточно для определения необходимой мощности котла. Так, например, для разных климатических регионов нашей необъятной Родины принято применять свои коэффициенты, что вполне логично, ведь среднегодовые температуры в Якутии и например в Краснодаре отличаются значительно. Также следует учитывать коэффициенты тепловых потерь здания. При подборе твердотопливного котла для отопительной системы лучше всего заказать полноценный расчет котла и всей системы отопления у квалифицированных специалистов, чем потратив достаточно большие средства на всю систему, испытывать ряд серьёзных затруднений при эксплуатации.

Мощность твердотопливного котла отопления, подобранная ниже требуемой, может привести к его быстрому выходу из строя, так как котёл вынужден будет работать «на износ». Кроме того — это гарантированно медленный прогрев системы отопления и как следствие не комфортная температура в жилых помещениях. Завышенная мощность котла тоже не всегда целесообразна, ибо может привести к работе системы в импульсном режиме, то есть резким перепадам температуры теплоносителя, а соответственно и температуры воздуха в отапливаемых помещениях. Надо также понимать, что чрезмерное завышение мощности отопительного твердотопливного котла неизбежно приведет к быстрому засорению (засаживанию) дымохода, так как котел будет вынужден работать при минимальной интенсивности горения, что неизбежно приведет к образованию конденсата в дымоотводящей трубе и последующим налипанием сажи на конденсат. Частично проблема излишней мощности котла может решиться включением в систему термогидравлических распределителей и тепловых аккумуляторов, но это отдельная и большая история.

Вместе с тем, незначительное превышение мощности приобретаемого твердотопливного котла не является критичным. Более того — может быть полезным с точки зрения частоты подходов к котлу для закладывания очередной партии топлива (дров или угля). БОльшая мощность подразумевает и бОльший полезный объем камеры сгорания топки котла. Соответственно, при одинаковой интенсивности горения бОльшее количество топлива будет сгорать более продолжительное время. Это особенно актуально в ночное время, когда лишний раз подходить к котлу — занятие крайне нежелательное.

Итак, расчет котла отопления по площади дома и теплопотерям произведен. А что влияет на мощность отопительного котла? На мощность твердотопливного котла отопления в первую очередь влияет конструкция топки и площадь теплоотдающих поверхностей нагревающих теплоноситель в водяной рубашке. В свою очередь, КПД топки котла на прямую зависит от того насколько эффективно организовано дымоотведение. В отопительных котлах «PARTNЁR» помимо стандартной водяной рубашки с увеличенной площадью теплоотдающих поверхностей есть рассекатель пламени со встроенным в него эффективным жаротрубным теплообменником, благодаря которому дымовые газы делают дополнительный оборот и прежде чем попасть в дымоход. Такая конструкция обеспечивает отопительным котлам «PARTNЁR» один из самых высоких (в своем классе) показателей КПД, благодаря чему, при своих относительно небольших внешних габаритах, котлы «PARTNЁR» гарантированно выдают заявленную мощность.

Для отопления частного жилого дома в ассортименте твердотопливных и универсальных котлов «PARTNЁR» можно подобрать оптимальное решение для дома площадью от 100 до 340 кв.м.

При выборе твердотопливного отопительного котла, кроме непосредственно расчета его мощности есть и другие, не менее важные факторы, которые необходимо учитывать. Об этом мы обязательно расскажем в своих следующих статьях.

Реальная мощность котла длительного горения

Многие приборы созданы под конкретный тип горючего. Если в них сжигать другие виды топлива, то их КПД будет меньше.

Расчет мощности будет проведен на основе пиролизного котла Viessmann Vitoligno 100-S 60. Его особенности таковы:

1. Работает на дровах.
2. За 1 час в камере загрузки сгорает от 6 до 15 кг дров.
3. Его номинальная мощность составляет 60 кВт.
4. Объем загрузочной камеры составляет 294 л.
5. КПД составляет 87%

Пусть владелец планирует сжигать в нем осиновые дрова. 1 кг таких дров выдает 2,82 кВт/ч. Если за 1 час котел сжигает 15 кг, то он выделяет 2,82*15*0,87 = 36,801 кВт/ч тепла (0,87 является КПД). Такого прибора для отопления дома с бойлером на 150 л не хватит, а для ГВС с бойлером на 50 л – вполне. Чтобы получить цифру 32,67 кВт/ч, нужно за 1 час сжечь 13,31 кг осиновых дров (32,67/(2,82*0,87) = 13,31). Это в случае, если рассчитывать потребность в тепле по объему.

Делаем котел своими руками

Так как самые экономичные отопительные котлы на твердом топливе – это пиролизные агрегаты, рассмотрим схему и варианты выполнения данного типа оборудования.

Подробная схема изготовления тт нагревателя.

Согласно полученной схеме, получится котел, изображенный ниже:

Обратите внимание на электронный дисплей в верхней части. Его наличие означает что агрегат энергозависимый.

Для успешного выполнения работы понадобятся следующие инструменты:

• листы жаропрочной стали толщиной 6 мм;
• трубы из того же материала различного диаметра;
• вентилятор;
• терморегулирующее устройство;
• болгарка;
• шлифовальный круг;
• отрезной круг;
• сварочный аппарат постоянного тока;
• электроды.

Дешевые котлы отопления на твердом топливе выполняются, согласно инструкции на видео:

Выполняя работы необходимо помнить, что самодельный котел должен оснащаться ограничителем, при помощи которого можно контролировать поступление воздуха в камеру сгорания топлива. Он выполняется из трубы, диаметром 70 мм. Его длина приравнивается длине корпуса нагревательного элемента, плюс по 5 см с каждой стороны. В нижней части ограничителя должен присутствовать стальной диск, диаметром 40 мм, таким образом, между ним и стенками трубы получается отверстие. Вторым концом ограничитель крепится к корпусу котла. Для этого в стенке проделывают отверстие нужного диаметра.

Загрузочная камера делается прямоугольной формы. Закрывать ее должна дверка, с дополнительным усилением из стальной пластины. Это продлит срок службы изделия и обеспечит плотное прилегание дверцы. Теплообменник изготавливают изогнутой формы. Это повысит уровень теплообмена между горячим газом и теплоносителем в системе отопления. Ведь экономичные котлы отопления на твердом топливе должны отличаться высоким КПД.

Энергоэффективность различных видов топлива

1. Сгорание 1 кг сухих опилок или мелкой хвойной стружки выдает 3,2 кВт/ч. 1 л весит 1,137 кг.
2. Ольховые брикеты лучше – 3,5 кВт/ч. Вес 1 л – 0,285 кг.
3. Брикеты из твердолиственных деревьев выдают 3,1 кВт/ч. 1 л весит 0,31 кг.
4. Эффективность каменного угля ДПК равняется 4,85 кВт/ч. Вес 1 л – 0,4 кг.
5. 1 кг СООМ дает 5,58 кВт/ч тепла. Вес 1 л – 0,403 кг.
6. Антрацит даёт 5,68 кВт/ч. 1 л имеет вес 0,485 кг.
7. Белорусский торф – 2,36 кВт/ч. Вес 1 л – 0,34 кг.

Некоторые производители указывают общее время горения одной загрузки и не пишут, сколько топлива сгорает за 1 час. В таком случае нужно рассчитать:

1. Вес горючего, которое может поместиться в топке.
2. Количество тепла, которое выделит это топливо. Его корректируют на КПД.
3. Количество тепла, которое выделяется за один час. Вышеуказанную цифру делят на время сгорания всего объема горючего.

Конечная цифра и является реальной мощностью твердотопливного котла для системы отопления, которую он может выдать за 1 час.