Комфортность пребывания людей в помещениях, особенно в зимнее время года, во многом зависит от температуры окружающего их воздуха. Поэтому среди инженерных коммуникаций, обустраиваемых в жилых помещениях, система отопления занимает первое место. В городских условиях вопросы обогрева квартир чаще всего решаются в централизованном порядке, однако в домах частной застройки их владельцам приходится обустраивать автономные системы отопления, основным элементом которых является водогрейный котел. Именно от технико-экономических характеристик последнего зависит эффективность работы всей системы.

Как рассчитать мощность котла

Расчет мощности котла выполняется с учетом площади обогреваемого объекта

Мощность отопительного котла – это основной показатель, характеризующий его возможности, связанные с оптимальным обогревом помещений во время пиковых нагрузок. Здесь главное – грамотно рассчитать, сколько тепла понадобится для их обогрева. Только в этом случае удастся правильно подобрать котел для отопления частного дома по мощности.

Для расчета мощности котла для дома применяют различные методики, в которых за основу берутся площадь или объем отапливаемых помещений. Совсем недавно необходимую мощность отопительного котла определяли при помощи так называемых домовых коэффициентов, установленных для разного вида домов в пределах (Вт/м. кв.):

  • 130…200 – дома, не имеющие теплоизоляции;
  • 90…110 – дома с частично утепленным фасадом;
  • 50…70 – дома, построенные по технологиям ХХI века.

Умножив площадь дома на соответствующий домовой коэффициент, получали искомую мощность отопительного котла.

Расчет мощности котла по геометрическим размерам помещения

Зависимость мощности газового котла от площади помещения

Wкот = S*Wуд/10 , где:

  • Wкот – расчетная мощность котла, кВт;
  • S – общая площадь отапливаемого помещения, м. кв.;
  • Wуд – удельная мощность котла, которая приходится на каждые 10 м. кв. отапливаемой площади.

В общем случае принимают, что в зависимости от региона, в котором находится помещение, величина удельной мощности котла составляет (кВт\м. кв.):

  • для южных районов – 0,7…0,9;
  • для районов средней полосы – 1,0…1,2;
  • для Москвы и Московской области – 1,2…1,5;
  • для северных районов – 1,5…2,0.

Приведенную выше формулу расчета котла для отопления дома по площади применяют в тех случаях, когда водогрейный агрегат будет использоваться только для обогрева помещений, высотой не более 2,5 м.

Если предполагается, что в помещении будет установлен двухконтурный котел, который кроме обогрева должен обеспечивать пользователей горячей водой, полученную расчетную мощность необходимо увеличить на 25%.

Если высота отапливаемых помещений превышает 2,5 м., то полученный результат корректируют, умножая его на коэффициент Кв. Кв = Н/2,5, где Н – фактическая высота помещения, м.

В этом случае конечная формула выглядит следующим образом: P = (S*Wуд/10)*Кв

Эта методика расчета необходимой мощности, которой должен обладать отопительный котел, подходит для небольших зданий с утепленным чердаком, наличием теплоизоляции стен и окон (двойные стеклопакеты) и т. д. В остальных случаях результат, полученный в результате приблизительного расчета, может привести к тому, что приобретенный котел не сможет работать в штатном режиме. При этом избыточная или недостаточная мощность способствует появлению ряда нежелательных для пользователя проблем:

  • снижение технико-экономических показателей работы котла;
  • сбой в работе систем автоматики;
  • быстрый износ деталей и комплектующих;
  • образование конденсата в дымоходе;
  • засорение дымохода продуктами неполного сгорания топлива и пр.;

Для получения более точных результатов нужно принимать во внимание величину фактических теплопотерь через отдельные элементы зданий (окон, дверей, стен и пр.).

Уточненный расчет мощности котла

Мощность двухконтурного котла должна быть больше из-за ГВС

Расчет системы отопления, включающей в свой состав отопительный котел, должен осуществляться индивидуально для каждого объекта. Кроме его геометрических размеров, важно учесть ряд таких параметров:

  • наличие принудительной вентиляции;
  • климатический пояс;
  • наличие горячего водоснабжения;
  • степень утепления отдельных элементов объекта;
  • наличие чердака и подвала и пр.

В общем виде формула для уточненного расчета мощности котла имеет следующий вид:

Wкот = Qt*Kзап , где:

  • Qt – теплопотери объекта, кВт.
  • Кзап – коэффициент запаса, на величину которого рекомендуется увеличить расчетную мощность объекта. Как правило, его величина находится в пределах 1,15…1,20 (15-20%).

Прогнозируемые потери тепла определяются по формулам:

Qt = V*ΔT*Kp/860, V = S*H ; где:

  • V – объем помещения, м. куб.;
  • ΔT – разница между наружной и внутренней температурой воздуха, °С;
  • Кр – коэффициент рассеивания, зависящий от степени теплоизоляции объекта.

Коэффициент рассеивания выбирается исходя из типа здания и степени его теплоизоляции.

  • Объекты без теплоизоляции: ангары, деревянные бараки, сооружения из гофрированного железа и пр. – Кр = 3,0…4,0.
  • Здания с низким уровнем теплоизоляции: стены в один кирпич, деревянные окна, шиферная или железная крыша – Кр принимают равным в пределах 2,0…2,9.
  • Дома со средней степенью теплоизоляции: стены в два кирпича, небольшое количество окон, стандартная крыша и т. д. – Кр составляет 1,0…1,9.
  • Современные, хорошо утепленные здания: теплый пол, окна с двойными стеклопакетами и т. д. – Кр находится в диапазоне 0,6…0,9.

Чтобы облегчить потребителю поиск отопительного котла, многие производители размещают на своих сайтах и сайтах дилеров специальные калькуляторы. С их помощью, введя в соответствующие поля необходимую информацию, можно с большой долей вероятности определить, на какую площадь рассчитан, например, котел мощностью 24 кВт.

Как правило, такой калькулятор осуществляет расчет по следующим данным:

  • усредненное значение температуры наружного воздуха в самую холодную неделю в зимнее время года;
  • температура воздуха внутри объекта;
  • наличие или отсутствие горячего водоснабжения;
  • данные о толщине наружных стен и перекрытий;
  • материалы, из которых выполнены перекрытия и наружные стены;
  • высота потолков;
  • геометрические размеры всех наружных стен;
  • количество окон, их размеры и подробное описание;
  • информация о наличии или отсутствии принудительной вентиляции.

Обработав полученные данные, калькулятор выдаст заказчику искомую мощность отопительного котла, а также укажет тип и марку агрегата, удовлетворяющего запросу. Пример расчета линейки газовых котлов, предназначенных для обогрева домов разной площади, приведен в таблице:

Примечание к столбцу 11 : Нс – навесной атмосферный котел, А – котел напольного типа, Нд – турбированный котел настенного типа.

По приведенным выше методикам осуществляют расчет мощности газового котла. Однако их вполне можно применять и для расчета мощностных характеристик водогрейных агрегатов, работающих на других видах топлива.

Учет теплопотерь

Без учета теплопотерь трудно правильно рассчитать мощность котла

Приступая к разработке системы автономного отопления, необходимо в первую очередь выяснить, сколько тепла уходит на улицу при самых сильных морозах через так называемые ограждающие конструкции. К ним относятся стены, окна, пол и крыша. Только определив величину теплопотерь, можно будет озаботиться подбором источника тепла соответствующей мощности. При этом нужно учесть, что потеря теплоты зданием в зимнее время года происходит не только через ограждающие конструкции. Значительная часть генерируемого тепла (до 30%) расходуется на нагрев холодного воздуха, поступающего с улицы за счет естественной вентиляции.

Общее количество тепла, необходимое для обогрева помещения определяют по формуле:

Q = Qконстр + Qвозд , где:

  • Qконстр – количество тепла, теряемого через однотипную конструкцию, Вт;
  • Qвозд – количество тепла, расходуемого на подогрев воздуха, поступающего с улицы, Вт.

Суммируя полученные в результате расчетов величины определяют общую тепловую нагрузку на систему отопления всего здания.

Все обмеры осуществляют по внешней стороне здания, в обязательном порядке захватывая его углы. В противном случае расчет теплопотерь будет неточным.

В помещениях существуют и другие пути утечки тепла, например через кухонную вытяжку, открытые двери и окна, щели в конструкциях и пр. Однако количество тепла, потерянного по этим причинам, практически не превышает 5% от величины общих тепловых потерь и поэтому при расчетах не учитывается.

Расчет потерь тепла через ограждающие конструкции

Сложность расчета заключается в том, что его нужно провести для каждого помещения отдельно, внимательно осматривая, измеряя и оценивая состояние каждого его элемента, соседствующего с окружающей средой. Только в этом случае можно учесть все тепло, уходящее из дома.

По результатам произведенных замеров определяется площадь S каждого элемента ограждающих конструкций, которая затем вставляется в базовую формулу для расчета количества теряемой тепловой энергии:

Qконстр = 1/R*(Tв-Tн)*S*(1+Σβ), R = δ/λ; где:

  • R – термическое сопротивление материала конструкции, м. кв.°С/Вт;
  • δ – теплопроводность материала конструкции, Вт/м°С);
  • λ – толщина материала конструкции, м;
  • S – площадь наружного ограждения, м. кв.;
  • Tв – температура воздуха внутри помещения, °С;
  • Tн – самая низкая температура воздуха в зимнее время года, °С;
  • β – теплопотери, которые зависят от ориентации здания.

Если конструкция состоит из нескольких материалов, например, стена из кирпича с утеплителем, величина термического сопротивления R рассчитывается отдельно для каждого из этих материалов, а затем суммируется.

Теплопотери, зависящие от ориентации здания, выбираются исходя из того, куда ориентирован ограждающий элемент:

  • на северную сторону – β = 0,1;
  • на запад или юго-восток – β = 0,05;
  • на юг и ли юго-запад – β = 0.

Расчет тепловых потерь через элементы ограждающих конструкций осуществляют для каждого помещения в здании, а затем суммируя их, получают прогнозируемую величину общих потерь тепла в нем. После этого переходят к расчету в следующем помещении. В результате проведенной работы владелец дома сможет выявить пути максимальной утечки тепла и устранить причины их появления.

Расчет тепла, расходуемого на подогрев вентиляционного воздуха

Количество тепла, которое расходуется на подогрев вентиляционного воздуха, достигает в отдельных случаях 30% от общих потерь тепловой энергии. Это достаточно большая величина, игнорировать которую нецелесообразно. Для расчета количества тепла, которое вынужденно будет расходоваться на подогрев приточного воздуха, используется формула:

Qвозд = c*m* (Tв-Tн) , где:

  • c – теплоемкость воздушной смеси, величина которой составляет 0,28 Вт/кг°С;
  • m – массовый расход воздуха, поступающего в помещение с улицы, кг.

Массовый расход воздуха, поступающий в помещение извне, определяют, принимая, что воздух обновляется во всем доме 1 раз в течении часа. В этом случае, сложив объемы всех помещений, получают объемную величину расхода воздуха. Затем, используя значение плотности воздуха, его объем переводят в массу. Здесь нужно учесть тот факт, что плотность воздуха зависит от его температуры.

Подставляя все известные величины в вышеприведенную формулу, определяют количество теплоты, необходимое для подогрева приточного воздуха.

Часто встречаемые ошибки

Расчет автономной системы отопления – это сложный процесс, состоящий из нескольких взаимосвязанных, поэтапно проводимых процедур:

  1. Расчет тепловых потерь объекта.
  2. Определение температурного режима отдельных помещений и здания в целом.
  3. Расчет мощности отопительных радиаторных батарей.
  4. Гидравлический расчет отопительной системы.
  5. Расчет мощности отопительного котла.
  6. Определение общего объема системы автономного отопления.

Тепловой расчет системы отопления – это не теоретические изыскания, а точный и обоснованный результат, практическая реализация которого позволит правильно подобрать все необходимые компоненты и обустроить эффективную систему отопления, без проблем функционирующую в течение многих лет.

Основная ошибка, которую совершают многие владельцы частных домов – игнорирование некоторых этапов расчета. Они считают, что для решения вопроса достаточно выбрать котел помощнее, ориентируясь лишь на данные ориентировочного расчета его мощности по площади помещения. Такой подход грозит излишними эксплуатационными затратами и часто приводит к тому, что котел будет работать постоянно, радиаторные батареи будут горячими, а в помещении будет холодно. В этом случае необходимо вернуться к первоначальному состоянию и произвести полный расчет системы отопления. Только после этого можно приступить к устранению недостатков, вызванных критическими ошибками в расчетах.

Мощность газового котла - важный параметр, от которого зависит комфортность проживания в отапливаемых им помещениях. Чтобы подобрать оптимальный вариант для дома или квартиры, нужно учитывать их размеры. Необходимая производительность отопительного оборудования зависит от площади отапливаемых помещений и некоторых других, менее значимых факторов.

Что влияет на расчетную мощность

Котел должен не только восполнять все тепловые потери конкретного здания или помещения, но и иметь определенный мощностный запас. Почему необходимо брать значение больше расчетного:

  • оборудование не должно работать на пределе возможностей - это приводит к преждевременному износу;
  • нужно учитывать вероятность аномальных температур;
  • для частного дома полезно учесть возможность расширения площади.

Некоторые покупатели не знают, в каких единицах исчисляется главный параметр газового оборудования, определяющий его производительность. Тепловая мощность аппаратов измеряется в киловаттах (кВт). Эта величина всегда указывается в техническом паспорте каждой модели.

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.

Какие существуют варианты расчета

Чтобы сделать правильный выбор газового оборудования, предлагаем воспользоваться тремя вариантами расчета:

  1. Точный теплотехнический - не подходит для обычных потребителей, сложен и требует использования тепловизора.
  2. На онлайн-калькуляторе - чтобы получить результат, пользователь вводит исходные данные в специальную программу: число окон, дверей, толщина стенок и другие сведения. На их основе программа выдает результат.
  3. Вычисления вручную. Наиболее доступный способ узнать оптимальную теплопроизводительность нагревателя - воспользоваться элементарным отношением площади и мощности. Используется формула: 10 м² = 1 000 Вт. Такой простой вариант корректен для сооружений, характеризующихся средней степенью теплоизоляции и имеющих потолки высотой около 2,7 м.

Разработчики, рассчитывая мощностные характеристики отопительных аппаратов, часто учитывают объем помещений. В технической документации импортных моделей часто встречается параметр «обогрев в м³».

Расчет мощности котла с одним контуром

Выполнив простейший расчет для одноконтурного настенного или напольного котла с помощью соотношения: 10 кВт на 100 м², нужно увеличить расчетное значение на 15–20%.

Приведем пример вычислений. Нужно оборудовать дом площадью 80 м². Для его отопления понадобится аппарат на 9 600 Вт = 8 000 Вт + 20 %. Если в продаже нет точно подходящего варианта, следует взять модификацию с большей производительностью. Такой способ вычислений подходит только для аппаратов с одним контуром, без бойлера косвенного нагрева.

Расчет мощности котла с двумя контурами

Расчет производим на основе такого соотношения: 10 м² = 1 000 Вт + 20% (запас) + 20% (нагрев воды). Если дом имеет площадь 200 м², то искомая величина составит: 20 000 Вт + 40% = 28 000 Вт.

Определение мощности модели с бойлером

Сначала определяют нужный объем бойлера, чтобы он мог удовлетворить потребности домочадцев в горячей воде. Расход воды вычисляют, учитывая работу всех точек водозабора:

  • ванна - 8–9 л/мин;
  • душ - 9 л/мин;
  • туалет - 4 л/мин;
  • мойка - 4 л/мин.

В технической документации к бойлеру указано, какая требуется производительность котла, чтобы обеспечивать нагрев воды. Для бойлера на 200 л воды подойдет нагреватель мощностью примерно 30 кВт. Затем подсчитывают производительность, необходимую для отопления. Полученные результаты суммируют. В конце вычислений от полученного результата нужно отнять 20 %, так как нагрев воды для ГВС и отопления происходит одновременно.

Расчет мощности котла для типовых домов с учетом климатической зоны

Для домов, выстроенных по типовым проектам, применяют формулу: М = S*УМ/10, где

  • М/УМ - расчетная/удельная мощность, кВт;
  • S - площадь, м².

УМ зависит от региона, кВт:

  • юг - 0,7–0,9;
  • средняя полоса - 1,0–1,2;
  • Подмосковье - 1,2–1,5;
  • Север - 1,5–2,0.

Выполним вычисления для дома площадью 300 м², расположенного в Подмосковье: 300*1,3/10 = 39 кВт. Этот результат подходит для установки одноконтурных моделей. Чтобы высчитать мощность двухконтурного аппарата, необходимо увеличить итоговое число на 25%.

Нужна ли избыточная мощность

Не стоит покупать модель с производительностью, существенно превышающей максимальный показатель (с учетом надбавки 15-20%). Избыток приводит к негативным последствиям:

  1. Высокая стоимость. Чем мощнее модель, тем она дороже. Нерационально приобретать технику, возможности которой не будут использованы.
  2. Рост затрат на расходные элементы.
  3. Низкая эффективность горелки - это повлияет на расход газа.
  4. При минимальных нагрузках автоматика чаще выходит из строя.
  5. Если оборудование не является оптимальным для конкретной площади, происходит ускоренный износ узлов и деталей.

Как подсчитать расходы

Зная мощностные характеристики оборудования, можно рассчитать расход газа. При вычислении учитывается КПД. Стандартные версии имеют КПД на уровне 92-93%, модели конденсационного типа - 108-109%. При 100-процентной теплоотдаче 10 кВт тепловой энергии вырабатываются после сгорания 1 м³ природного газа. Таким образом, для создания мощности в 10 кВт при КПД 92% расход топлива составит 1,12 м³, а при КПД 108% - 0,92 м³.

Рассчитывая объемы потребляемого топлива, учитывают производительность аппаратов. Модель на 10 кВт сжигает за час 1,12 м³ газа, а на 40 кВт - 4,48 м³. Производители часто указывают в технической документации среднее значение расхода топлива, но все-таки оно разное для каждой модели.

Чтобы узнать предстоящие затраты на отопление при использовании энергозависимых версий, необходимо также вычислить затраты на электроэнергию.

Как учесть высоту потолков

Вышеприведенные расчетные формулы подходят для зданий, высота потолков которых не превышает 3 метров. Если потолки выше, нужно использовать другие формулы: М = Q*К, где:

  • М - мощность расчетная, кВт;
  • Q - тепловые потери, кВт;
  • К - коэффициент запаса.

К = 1,15-2, или 15–20%.

Чтобы вычислить теплопотери, используют формулу:

Q = V*P*k/860, где:

  • V - объем помещений, м³;
  • Р - разница между значениями температур в доме и на улице, °C;
  • k - коэффициент рассеивания, зависящий от теплоизоляционных характеристик сооружения.

Величина коэффициента определяется видом сооружения:

  • не имеющие теплоизоляции: деревянные конструкции, строения из гофрированных железных листов, - 3,0-4,0;
  • с малой теплоизоляцией - 2,0-2,9;
  • со средней теплоизоляцией - 1-1,9;
  • с высокой теплоизоляцией - 0,6-0,9.

Если сооружение небольшое и имеет хорошие теплоизоляционные характеристики, большой производительности котла не потребуется. Бывает, что в продаже нет варианта с подходящими характеристиками. Тогда нужно брать вариант с теплопроизводительностью немного выше расчетного значения. Разница будет сглажена системами автоматического регулирования.

Онлайн-калькулятор

Самые передовые производители подумали о комфорте потребителей, поместив на своих сайтах онлайн-калькуляторы, позволяющие легко и быстро узнавать необходимую производительность газового оборудования. Для подсчета вносят следующие сведения:

  • температура, которую потребитель желает иметь в доме;
  • среднее значение температуры на улице в самую холодную неделю;
  • наличие горячего водоснабжения;
  • этажность;
  • высота потолков;
  • материал перекрытий;
  • толщина стен и материалы, из которых они возведены;
  • длина стен;
  • количество оконных проемов;
  • особенности окон - подробности конструкции;
  • габариты окон.

Заполнив поля, можно оперативно вычислить расчетное значение теплопроизводительности.

Настенные или напольные котлы выбрать

Выбор типа установки нагревателя зависит не только от предпочтений потребителя, но и от расчетной теплопроизводительности.

Настенные котлы, в отличие от напольных, имеют меньший мощностный диапазон. Они компактны, их можно разместить на кухне, чердаке, в подвале.

Напольные модели более громоздкие, их обычно устанавливают в отдельных помещениях. Настенные версии представлены мощностным диапазоном 12-36 кВт, производительность напольных моделей может достигать 160 кВт.

Функционал настенных и напольных версий отличается не сильно. Современные аппараты обоих типов предполагают ручное или автоматическое управление.

В квартиры, как правило, покупают настенные модели - они компактны и легко вписываются в интерьер кухни. Для отопления больших домов и коттеджей используют более мощные напольные нагреватели. Атмосферные версии устанавливают в отдельных, хорошо проветриваемых помещениях. К комнатам, в которых монтируются турбированные аппараты, требования гораздо ниже.

Что еще влияет на выбор

Помимо теплопроизводительности нужно учесть:

  • число контуров (необходимо только отопление либо отопление и ГВС);
  • способ установки (настенный или напольный);
  • камера сгорания (открытая или закрытая; в первом случае забор воздуха производится из помещения, во втором - с улицы по коаксиальному дымоотводу);
  • дизайн - для потребителей внешний вид имеет не последнее значение. Современные аппараты не только функциональны, эффективны, безопасны, но и красивы.

Правильный выбор тепловой производительности газового котла позволит использовать оборудование с максимальной эффективностью. Оптимально подобранная модель не только обеспечит комфортную температуру в доме, но и будет служить с минимальным износом деталей и узлов.

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= S х Wуд/10

Обозначения:

  • 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.

Статья по теме: Способы обогрева открытых площадок

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.

Статья по теме: Фисташковый цвет в интерьере

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;
  • 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.

Статья подготовлена при информационной поддержке инженеров компании Теплодар https://www.teplodar.ru/catalog/kotli/ – отопительные котлы по ценам от производителя.

Главнейшая характеристика, учитываемая при покупке котлов отопления, как газовых, так и электрических или твердотопливных - это их мощность. Поэтому многих потребителей, собирающихся приобрести теплогенератор для системы обогрева помещения, волнует вопрос, как рассчитать мощность котла, исходя из площади помещений и прочих данных. Об этом речь в следующих строках.

Параметры расчёта. Что необходимо учитывать

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

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.

Газовые котлы

Исходя из вышесказанного, мощность котельного оборудования для отопления рассчитывается по одной достаточно простой формуле:

N котла = S х N уд. / 10.

Здесь значения величин расшифровываются так:

  • N котла - мощность данного конкретного агрегата;
  • S - полная сумма площадей всех отапливаемых системой помещений;
  • N уд. – удельная величина теплового генератора, требуемая для прогрева 10 кв. м. площади помещения.

Один из главных определяющих факторов для расчёта - это климатическая зона, регион, где используется это оборудование. То есть расчёт мощности твердотопливного котла ведётся со ссылкой на конкретные климатические условия.

Что характерно, если когда-то, во время существования ещё советских норм назначения мощности отопительной установки, считали 1 кВт. всегда равным 10 кв. метрам, то сегодня крайне необходимо производить точный расчёт для реальных условий.

При этом нужно принимать следующие значения N уд.

Для примера сделаем расчёт мощности твердотопливного котла отопления относительно Сибирского региона, где зимние морозы порой достигают -35 градусов по Цельсию. Возьмём N уд. = 1,8 кВт. Тогда для отопления дома общей площадью 100 кв. м. понадобится установка с характеристикой следующей расчётной величины:

N котла = 100 кв. м. х 1,8 / 10 = 18 кВт.

Как видим, примерное отношение количества киловатт к площади как один к десяти здесь не имеет силу.

Важно знать! Если известно, сколько киловатт у конкретной установки на твёрдом топливе, можно посчитать тот объём теплоносителя, иными словами, объём воды, который необходим для наполнения системы. Для этого просто достаточно полученную N теплогенератора умножить на 15.

В нашем случае объём воды в системе отопления равен 18 х 15 = 270 литров.

Однако учёта климатической составляющей для расчёта силовой характеристики теплогенератора в ряде случаев недостаточно. Необходимо помнить, что могут иметь место тепловые потери из-за определённой конструкции помещений. Прежде всего, нужно учитывать, каковы стены жилого помещения. Насколько утеплён дом - этот фактор имеет большое значение. Также важно учитывать строение крыши.

В целом можно воспользоваться специальным коэффициентом, на который нужно умножить полученную по нашей формуле мощность.

Этот коэффициент имеет такие приближённые значения:

  • К = 1, если дому более 15 лет, а стены выполнены из кирпича, пеноблоков или дерева, причём стены утеплены;
  • К = 1.5, если стены не утеплены;
  • К = 1.8, если, кроме неутеплённых стен, у дома плохая крыша, которая пропускает тепло;
  • К = 0.6 у современного дома с утеплением.

Предположим, в нашем случае дому 20 лет, он выстроен из кирпича и хорошо утеплён. Тогда мощность, рассчитанная в нашем примере, остаётся прежней:

N котла = 18х1 = 18 кВт.

Если же котёл устанавливается в квартире, то здесь необходимо учесть подобный коэффициент. Но для обычной квартиры, если она не на первом или последнем этаже, К будет равен 0,7. Если же квартира на первом или последнем этаже, то следует принять К = 1,1.

Как рассчитать мощность для электрокотлов

Электрические котлы используются для отопления нечасто. Основная причина в том, что электроэнергия сегодня слишком дорога, а максимальная мощность таких установок невысока. К тому же, возможны сбои и долговременные отключения электричества в сети.

Расчёт здесь можно произвести по той же формуле:

N котла = S х N уд. / 10,

после чего следует умножить полученный показатель на необходимые коэффициенты, о них мы уже писали.

Однако есть и другой, более точный в этом случае, метод. Укажем его.

Этот способ основывается на том, что первоначально берётся величина 40 Вт. Данная величина означает, что столько мощности без учёта дополнительных факторов необходимо для прогрева 1 м3. Далее расчёт ведётся так. Поскольку окна и двери являются источниками теплопотерь, то нужно прибавлять на каждое окно 100 Вт, а на дверь - 200 Вт.

На последнем этапе учитывают те же самые коэффициенты, о которых уже упоминалось выше.

Для примера рассчитаем таким способом мощность электрического котла, устанавливаемого в доме 80 м2 с высотой потолков 3 м, с пятью окнами и одной дверью.

N котла = 40х80х3+500+200=10300 Вт, или приближенно 10 кВт.

Если расчёт ведётся для квартиры на третьем этаже, необходимо полученную величину умножить, как уже говорилось, на понижающий коэффициент. Тогда N котла = 10х0.7=7 кВт.

Теперь поговорим о твердотопливных котлах.

Для твердотопливных

Этот вид оборудования, как ясно из названия, отличается использованием для отопления твёрдого топлива. Преимущества таких агрегатов очевидны большей частью в отдалённых посёлках и дачных обществах, где нет газопроводов. В качестве твёрдого топлива используются обычно дрова или пеллеты - прессованная стружка.

Методика расчёта мощности твердотопливных котлов идентична приведённой выше методике, характерной для газовых котлов отопления . Иными словами, расчёт ведётся по формуле:

N котла = S х N уд. / 10.

После расчёта силового показателя по этой формуле, его также умножают на приведённые выше коэффициенты.

Однако в этом случае необходимо учесть тот факт, что у твердотопливного котла низкий КПД. Поэтому после расчёта описанным методом следует прибавить запас мощности примерно 20%. Впрочем, если в системе отопления планируется использовать тепловой аккумулятор в виде ёмкости для накопления теплоносителя, то можно оставить расчётную величину.

Чертеж твердотопливного котла расчетной мощности

Перебор и недобор

Напоследок отметим, что установка котла для отопления без предварительного расчёта его мощности может привести к двум нежелательным ситуациям:

  1. Мощность котла ниже необходимой для отопления имеющихся помещений.
  2. Мощность котла больше, чем необходимо для обогрева имеющихся помещений.

В первом случае, помимо того, что дома будет постоянно холодно, сам агрегат может выйти из строя из-за постоянных перегрузок. А расход горючего окажется неоправданно большим. Переустановка котла на новый сопряжена с большими материальными расходами и трудностями при демонтаже, стоит ли говорить о моральных издержках? Вот почему так важно правильно рассчитать мощность агрегата!

Во втором случае не всё так плачевно. Избыточная мощность котла, в основном, просто доставляет неудобство. Во-первых, это ощущение излишне потраченных денег на дорогой агрегат. Во-вторых, как ни странно, слишком мощный агрегат, работающий постоянно вполсилы, снижает свой КПД и быстро изнашивается. К тому же, много топлива будет расходоваться впустую.

Как видим, во втором случае тоже есть существенные минусы. Однако здесь ситуацию можно исправить, если, скажем, добавить котлу функцию обогрева горячего водоснабжения. В любом случае, конечное решение за потребителем.

Итак, мы рассмотрели способы расчёта мощности котла отопления. Указанные рекомендации должны помочь потребителям во время сложного процесса выбора и приобретения отопительного агрегата.

Эффективность работы котла отопления зависит от его мощности в соотношении к площади, которую он должен обогреть. Поэтому приобретение этого прибора должно происходить только после тщательного вычисления всех его параметров, а также реальной оценки условий, в которых он будет эксплуатироваться. Если этим пренебречь, деньги, потраченные на покупку оборудования, могут быть выброшены на ветер — его мощности не будет хватать на обогрев дома или, если она излишняя, придется регулярно переплачивать солидные суммы.

Чтобы правильно рассчитать мощность котла, нужно воспользоваться разработанными методиками с учетом многих факторов, к которым в первую очередь относится тепловые потери отапливаемого помещения, осталось только учесть все возможные потери.

  • Первое с чего нужно начать расчет — это помещения дома. Учесть нужно все их характеристики, включая объем и площадь, материалы из которого возведено строение и степень его утепления.
  • Кроме этого, нужно просчитать источники холода, которыми являются элементы дома, и без которых он не может обойтись — двери и окна, пол, стены и крыша, вентиляционная система.
  • Все эти элементы конструкции или технического оснащения по-разному сдерживают тепло в помещениях, но каждый из них дает определенный процент теплопотерь, в зависимости материала своего изготовления.
  • Важную роль в расчетах играет и разница температур воздуха в комнатах жилища и на улице — чем ниже она снаружи здания, тем быстрее остывает дом.
  • Учитывается и средняя зимняя температура в регионе, где расположено здание.
  • Если котел будет предназначен не только для отопления, но и для нагрева воды — этот фактор также нужно учесть при расчетах .

Вооружившись подобными показателями, можно произвести расчет и определить мощность отопительного котла разными способами.

Методы расчетов

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.

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.

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 к Вт пр и 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.

Определяем идеальное соотношение мощности и экономности

Чтобы следовать принципам экономии , нужно учесть еще некоторые моменты при эксплуатации котла.

В холодное время в доме необходимо поддерживать температуру 20— 22 градуса, она оптимально комфортна для человеческого организма. Но учитывая то, что в течение зимы температура меняется, а самые морозные дни бывают только несколько раз за отопительный сезон, то можно согреть дом, используя котел , имеющий мощность наполовину ниже получившейся при расчетах .

Для нормального функционирования котла долгие годы лучше, если он будет работать с номинальной, а не с пиковой мощностью. Но за отопительный период потребность в поддержании высокой температуры в доме иногда отпадает. Чтобы выйти из этого положения используют смесительные клапаны .

Они нужны для того, чтобы можно было регулировать температуру теплоносителя в батареях. Для этого применяют системы гидравлики с термогидравлическими распределителями или с четырехходовыми клапанами. Если они установлены в системе отопления, температуру можно изменить регулятором, оставляя мощность котла постоянной.

После проведения таких модернизаций котел даже маленькой мощности будет работать в оптимальном режиме, достаточном для качественного обогрева всех помещений. Это решение достаточно дорогое, но оно поможет сэкономить на расходе топлива.

  • Другой случай, когда котел имеет превышенную для данного помещения мощность, и совсем не хочется переплачивать за избыточное топливо, которое должно обеспечивать его работу. Чтобы избежать этих неприятных трат, можно установить буферный бак (бак-аккумулятор), который полностью заполняется водой.

Это дополнение будет к месту, если для отопления используют котлы на твердом топливе — прибор будет работать на полную мощность, даже если требуется только кратковременное тепло.

Когда на улице повышается температура, а котел отключать еще рано, клапан-автомат начинает ограничивать поступление подогретой воды в батареи. Он направляет ее в теплообменник буферного бака, и там она будет нагревать воду, которая уже находится в баке. Объем бака должен составлять 10:1 по отношению к площади дома, например, на 50 квадратных метров площади понадобится бак объемом в 500 литров.

Эта вода, нагревшись, начинает функционировать после остывания воды в контуре — она начинает поступать в радиаторы, и система продолжит отапливать помещения еще некоторое время.

Видео: Определение мощности отопительной системы в целом и ее элементов

Выбрав способ расчета мощности котла, дополнительно можно получить консультацию у специалистов, чтобы приобретать прибор уже наверняка. Опираясь на полученные данные при расчетах , можно сэкономить средства при покупке отопительного котла и при его эксплуатации.