Варианты расчета мощности газовых котлов для отопления дома

Система отопления — самая важная, сложная и дорогостоящая из всех жилищных коммуникаций. Обустройство отопления требует тщательного проектирования во избежание неприятных последствий, которые часто бывает трудно исправить.

Точное определение величины теплопотерь по силам лишь специалистам

Основным параметром, влияющим на расчет производительности, является уровень имеющихся в доме теплопотерь. Во внимание должны приниматься характеристики стройматериалов, использованных для возведения фундамента, пола, потолка, стен, перекрытий и всех других элементов домовой конструкции. При особо точных расчетах, производимых специалистами, не забывают даже о тепле, выделяемом имеющейся бытовой техникой. Однако столь высокая точность теплотехнических расчетов требуется далеко не всегда.

Точное определение величины теплопотерь по силам лишь специалистам
Точное определение величины теплопотерь по силам лишь специалистам

На практике применяются методики, дающие возможность быстро прикинуть необходимую мощность отопительного котла, не залезая в теплотехнические дебри.

Точное определение величины теплопотерь по силам лишь специалистам

Для чего необходимо знать мощность котла

Мощность — главный параметр при выборе того или иного типа котла. Именно по нему определяют, сможет котел обогреть ваше жилище. В идеале для определения требуемой мощности необходимо произвести полный расчет тепловых потерь здания, и по его результатам подобрать не только котел, но и отопительные приборы (радиаторы и конвекторы).

Для чего необходимо знать мощность котла

Последнее не менее важно, чем то, как подобрать котел для отопления частного дома по мощности, ведь именно эти элементы передают тепло в помещение, и если их мощность окажется недостаточной, в доме будет холодно даже при установке достаточно мощного котла и стабилизатора.

Что такое теплопотери помещения?

Любое помещение имеет определенные теплопотери. Тепло выходит из стен, окон, полов, дверей, потолка, поэтому задача газового котла – компенсировать количество выходящего тепла и обеспечить определенную температуру в помещении. Для этого необходима определенная тепловая мощность.

Опытным путем установлено, что наибольшее количество тепла уходит через стены (до 70%). Через крышу и окна может выходить до 30% тепловой энергии, через систему вентиляции — до 40%. Наименьшие теплопотери у дверей (до 6%) и пола (до 15%)

На теплопотери дома влияют следующие факторы.

  • Расположение дома. Каждый город имеет свои климатические особенности. В расчетах теплопотерь необходимо учитывать критическую отрицательную температуру, характерную для региона, а также среднюю температура и продолжительность отопительного сезона (для точных расчетов с использованием программы).
  • Расположения стен относительно сторон света. Известно, что в северной стороне располагается роза ветров, поэтому теплопотери стены, находящейся в этой области, будут наибольшими. В зимнее время с западной, северной и восточной стороны дует с большой силой холодный ветер, поэтому теплопотери этих стен  будут выше.
  • Площадь отапливаемого помещения. От размеров помещения, площади стен, потолков, окон, дверей зависит количество уходящего тепла.
  • Теплотехника строительных конструкций. Любой материал имеет свой коэффициент теплового сопротивления и коэффициент теплоотдачи – способности пропускать через себя определенное количество тепла. Чтобы их узнать, необходимо воспользоваться табличными данными, а также применить определенные формулы. Информацию о составе стен, потолков, полов, их толщине можно найти в техническом плане жилья.
  • Оконные и дверные проемы. Размер, модификация двери и стеклопакетов. Чем больше площадь оконных и дверных проемов, тем выше теплопотери. Важно учитывать характеристики установленных дверей и стеклопакетов при расчетах.
  • Учет вентиляции. Вентиляция всегда существует в доме независимо от наличия искусственной вытяжки. Через открытые окна происходит проветривание помещения, движение воздуха создается при закрытии и открытии входных дверей, хождении людей из комнаты в комнату, что способствует уходу теплого воздуха из помещения, его циркуляции.

Зная вышеперечисленные параметры, можно не только вычислить тепловые потери дома и определить мощность котла, но и выявить места, нуждающиеся в дополнительном утеплении.

Параметры расчёта. Что необходимо учитывать

Но для начала разберёмся, что из себя вообще представляет эта столь важная величина, а главное, почему она так важна.

Читайте также:  5 схем отопления с теплым полом и радиаторами в частном доме

В сущности, описываемая характеристика теплового генератора, работающего на любом виде топлива, показывает его производительность — то есть, какой площади помещение он сможет обогреть вместе с отопительным контуром.

Например, отопительный аппарат с величиной мощности в 3 – 5 кВт способен, как правило, «охватить» теплом однокомнатную или даже двухкомнатную квартиру, а также дом площадью до 50 кв. м. Установка со значением 7 – 10 кВт «потянет» на трёхкомнатное жильё площадью до 100 кв. м.

Иными словами, обычно принимают мощность, равную примерно десятой доле всей отапливаемой площади (в кВт). Но это только в самом общем случае. Для получения конкретного значения нужен расчёт. В вычислениях должны учитываться различные факторы. Перечислим их:

  • Общая отапливаемая площадь.
  • Регион, где действует рассчитываемое отопление.
  • Стены дома, их теплоизоляция.
  • Теплопотери крыши.
  • Вид топлива котла.

А теперь непосредственно поговорим о расчёте мощности применительно к разным видам котлов: газовым, электрическим и твердотопливным.

Как рассчитать, сколько тепла необходимо для нагрева воды?

Чтобы произвести расчет расхода тепла в этом случае необходимо самостоятельно прибавить к предыдущему показателю расход тепла для горячего водоснабжения. Для его расчета можно воспользоваться следующей формулой:

Qв = с × m × Δt

  • с – удельная теплоёмкость воды, которая всегда равна 4200 Дж/кг·К,
  • m – масса воды в кг
  • Δt – разница температуры нагретой воды и поступающей воды из водопровода.

К примеру, среднестатистическая семья в среднем потребляет 150 л тёплой воды. Теплоноситель, который нагревает котёл имеет температуру равную 80 °С, а температура воды, поступающей из водопровода равна 10 °С, тогда Δt = 80 — 10 = 70 °С.

Следовательно:

Qв = 4200 × 150 × 70 = 44 100 000 Дж или 12,25 кВт/ч

После необходимо поступить следующим образом:

  1. Допустим, нужно нагреть 150 л воды за один раз, значит ёмкость косвенного теплообменника равна 150 л, следовательно, к 28,58 кВт/ч необходимо прибавить 12,25 кВт/ч. Делается потому что показатель Qзаг меньше 40,83, следовательно, в помещении будет прохладнее ожидаемых 20 °С.
  2. В случае, если нагрев воды происходит порционно, то есть ёмкость косвенного теплообменника составляет 50 л, показатель 12,25 нужно разделить на 3 и далее прибавить самостоятельно к 28,58. После этих расчётов Qзаг равен 32,67 кВт/ч. Полученный показатель это и есть мощность, котла, которая необходима для отопления помещения.

Несколько заключительных замечаний

Схема отопления газового котла.

После того как подсчитана необходимая мощность котла, включая отопление и обеспечение дома горячей водой, обычно добавляют к расчетным значениям запас прочности 10%, умножая полученный результат на 1,1. Если значение получается с десятичной дробью, мощность котла округляется в большую сторону.

Несколько заключительных замечаний

Для оценки необходимой мощности часто используют упрощенную формулу, которая включает в себя удельную мощность котла – Wудельная. Ее принимают как среднестатистический коэффициент для коррекции мощности Wкотла для определенного региона, учитывая его климатические особенности.

Формула имеет следующий вид: Wкотла = Wудельная × Sдома , где Sдома – это площадь всего здания, включая подсобные помещения.

Эта формула не дает точного значения для выбора мощности котла, но позволяет определить, на какой агрегат стоит рассчитывать. Таблица значений этого коэффициента приведена на рис. 4. Иногда берут среднее значение из расчета 1 кВт на 10 м², но эта величина слишком приблизительна и требует более точных расчетов.

Не следует приобретать котел и с большим запасом мощности, так как его автоматика рассчитана на определенный режим работы. Нарушение проектных условий может приводить к сбоям и неполадкам в работе, преждевременному выходу из строя отдельных элементов оборудования.

Несколько заключительных замечаний

Самые популярные статьи блога за неделю

  • Как утеплить крышу из профнастила?
  • Три варианта создания печи на отработанном масле
  • Как подключить бойлер косвенного нагрева?
  • Пенополистирол экструдированный: технология производства
  • Как выбрать материал для покрытия теплых полов
  • Как сделать печь длительного горения своими руками
  • Руководство по утеплению бани своими руками
  • Как правильно крепить к поверхности утеплительный материал

Расчет теплопотерь конструкций

Для того чтобы при расчете мощности газового котла и проектировании системы отопления сделать расчет количество тепла, генерируемого отоплением, которое будет уходить наружу через ограждающие конструкции, нужно собрать максимально полную техническую характеристику об элементах здания и об особенностях системы отопления в нём:

  • этажность (площадь чердака и погреба рассчитываются отдельно);
  • количество окон и дверей и их площадь;
  • материалы, из которых изготовлены все элементы здания. При этом важны все тонкости. Например, окна заполненные аргоном и воздухом имеют разные теплопроводные характеристики;
  • расчет толщины зазоров между элементами конструкций и расчет толщины слоёв материалов;
  • расчет максимальных наружных температур и требуемых внутренних.
Читайте также:  Как быстро и качественно выполнить монтаж тёплого пола своими руками

Показатели для расчетов теплопотерь указываются в строительных справочниках. Определив расчетные величины, необходимо воспользоваться формулой вычисления значения сопротивления теплопередаче строительных конструкций.

Рис. 1 Теплопотеря кирпичной кладки

В связи с тем, что очень редко эти конструкции состоят только из одного материала, необходимо сделать этот расчет для комбинированных материалов.

Для наружных стен расчет теплопотерь (за счет теплопередачи ограждающих конструкций) будет выглядеть следующим образом:

  • Потеря тепла (Q огр.) = Коэффициент теплопередачи (К) х площадь поверхности (S) х разность температуры внутреннего и внешнего воздуха х (произведение коэффициента положения ограждения относительно наружного воздуха на коэффициент добавочных теплопотерь);
  • Расчет коэффициент теплового потока, проходящего через ограждения (теплопередачи), производится по формуле К= 1 / Ro (нормативное сопротивление теплопередаче);
  • Нормативное сопротивление теплопередаче (Ro) определяется по справочникам (для стен жилых домов – 2,1, для чердачных перекрытий -2,8, для окон и балконных дверей – 0,3);
  • Коэффициента положения ограждения и коэффициент добавочных теплопотерь определяется по строительным справочникам.

Определив числовые значения формульных величин нужно рассчитать теплопотерю (проходящий тепловой поток) каждой ограждающей конструкции жилого дома (как внутренних, так и внешних стен).

Как снизить потребление

Попытаться снизить расход газа котлом отопления можно, и даже нужно. Ведь от количества потребляемого топлива агрегатом напрямую зависит бюджет владельца. Поэтому необходимо интересоваться различными способами снижения расхода газа.

Редко в городских условиях устанавливают газовые котлы. Это обусловлено сложностью монтажа оборудования. Однако бывает и такое. Всё, что можно сделать городскому жителю для снижения расхода газа, это:

  • утеплить фасад помещения (в особенности, если квартира угловая);
  • купить более экономичный котёл;
  • монтировать энергоэффективные окна из ПВХ с двойным стеклопакетом.

Хорошее утепление может помочь сэкономить на отоплении до 50-60 %.

Чаще газовый котёл приобретают для дач и частных домов. В отличие от города, где газ используется в основном для приготовления пищи, в данных условиях газовый агрегат может применяться для отопления, подогрева бассейна, горячей санитарной воды и т.д.

Установка оптимального режима работы газового котла

Как снизить потребление

Чтобы снизить расход газа котлом отопления можно выполнить следующие действия:

  • Установить счётчик. Для контроля потребления газа можно установить счётчик, а можно просто вести наблюдения о расходах. Купите блокнот и оставьте его рядом со счётчиком. В нём вы будете время от времени делать пометки. Конечно, в основном расход газа будет зависеть от погодных условий, а данные будут условными, но по истечению года вы сможете сделать выводы о попытке сэкономить с высокой точностью.
  • Провести работы по теплоизоляции. Экономия газа может быть выше, если серьёзно заняться утеплением дома, а именно крыш, чердака, техпомещений, подвала, фасада, т.е. всех поверхностей, которые упускают тепло. Плюс ко всему, при утеплении вы получите и шумоизоляцию. Это важно в особенности, если здание находится недалеко от дорог. А чтобы теплоизоляция не опустошила ваш карман, получите консультацию у специалиста в этой сфере. Он составит наилучший план работ.
  • Установить правильный котёл, который непосредственно отвечает за благоприятный микроклимат в доме, а от его коэффициента полезного действия и эффективности зависит потребление газа.

Один из рациональных вариантов подключения котла в частном доме выглядит следующим образом:

  1. Газовый котёл напольный с теплообменником из чугуна правильных мощностных характеристик.
  2. Монтаж бойлера косвенного нагрева на необходимое количество жидкости.
  3. Установка терморегулятора и программатора, позволяющих производить контроль котельного оборудования в зависимости от времени и заданного графика.
Читайте также:  Брикеты из опилок – технология изготовления в домашних условиях

Что касается чугунного теплообменника – такие конструкции очень выносливые. Их средний срок службы 20 лет. Из-за того, что функционирующих частей в котлах напольного типа меньше, чем в моделях с двумя контурами, обслуживание будет обходиться дешевле. Агрегаты двухконтурные зачастую оказываются маломощны для отопления помещения больше 100 м².

Мощность котла отопительного агрегата должна соответствовать проектной или той, которую вы рассчитали сами.

Расчет мощности газового котла при помощи программы-калькулятора

Для удобства клиентов производители газовых котлов размещают специальные сервисы на своих веб-ресурсах, что позволяет легко и быстро вычислить расчетную мощность котла. Для этого достаточно ввести в программу-калькулятор следующие данные:

  • температура, которую предполагается поддерживать в помещении;
  • средняя уличная температура за самую холодную неделю в течение года;
  • необходимость в ГВС;
  • наличие или отсутствие принудительной вентиляционной системы;
  • количество этажей в доме;
  • высота потолков;
  • описание перекрытий;
  • размеры наружных стен: толщина и длина каждой из них;
  • описание материалов, из которых выполнены стены;
  • количество и размеры окон;
  • описание типа окон: число камер, толщина стекла, теплозащитная пленка, вид газа в зазорах.

После заполнения всех полей нажимают кнопку «Выполнить расчет», и программа выдаст требуемую расчетную мощность котла.

Для еще большего удобства предлагаются варианты готовых расчетов мощности котлов различного типа, наглядно представленных в таблицах. Следует учитывать, что для сложных строений эти способы расчета могут не подойти. Например, наличие в здании помещений потолков разной высоты, системы теплого пола, сооружений, требующих дополнительного обогрева (бассейн, оранжерея, сауна). Все эти условия следует обязательно учитывать при проектировании. При любой дополнительной нагрузке на отопительную систему требуется увеличение мощности котла.

Самый оптимальный расчет мощности отопительной системы смогут подготовить только специалисты, инженеры-теплотехники.

Порядок вычислений

Первый этап, с которого начинается расчет мощности газового котла, состоит в определении потерь тепла сквозь строительные конструкции. Для начала надо найти термическое сопротивление R (м2 ºС / Вт) каждой из них по формуле:

R = δ / λ

Величину термического сопротивления необходимо найти для каждого слоя стройматериала, из которого состоит та или иная ограждающая конструкция, после чего полученные значения складываются, это показано на примере стены:

Rстены = Rкирпича + Rутеплителя

Порядок вычислений

Следующий шаг – нахождение количества теплоты, уходящего через каждую из стен:

Qстены = 1/Rстены х (tв – tн) х Sстены

В приведенной формуле:

  • Qстены – уходящее через строительную конструкцию тепло, Вт;
  • Sстены – площадь наружного ограждения, найденная ранее, м2;
  • tв – требуемая температура внутри дома, ºС;
  • tн – температура на улице в самые холодные дни, ºС.

По этой же формуле находят количество уходящего тепла сквозь кровлю, окна и двери, остается только просчитать полы. Для подбора котла по площади надо нарисовать план здания, соблюдая масштаб и толщину ограждений. Затем отложить от внешней линии наружной стены 2 м и провести параллельно вторую линию внутри дома, а еще через 2 м – третью.

Получились зоны пола шириной 2 м, потребуется найти площадь каждой из них и поочередно подставить в предыдущую формулу:

Q1 зоны = 1/R1 зоны х (tв – tн) х S1 зоны

Для упрощения задачи величины R для каждого сектора прописаны в нормативной документации, и участвуют в подсчете мощности для отопления частного дома. Это избавляет от необходимости определять толщину бетонных или растворных стяжек и коэффициент теплопроводности материалов, так как это не всегда возможно. Данные величины представлены в таблице.

Важно! На секторы разбивают только полы, контактирующие с землей, перекрытия второго и последующих этажей в расчет не принимаются!

Порядок вычислений

После нахождения потерь теплоты в каждой зоне все полученные значения складываются:

Qпола = Q1 зоны + Q2 зоны + Q3 зоны + Qостальных полов

Также складываются все результаты подсчетов по ограждающим конструкциям:

Qобщ = Qстен + Qокон + Qдверей + Qкровли + Qполов

Найденная величина Qобщ – это и есть теплопотери всего здания.