Как рассчитать мощность котла отопления жилого дома

Расчет затрат на отопление.

Сотню лет назад потребитель не стоял перед выбором системы отопления. Это были либо уголь либо дрова. Плюс к этому был необходим кочегар, обязанности которого чаще всего исполнял хозяин дома. В настоящее время появилось большое количество различных энергоносителей. В зависимости от выбранного источника энергии можно подобрать то или иное оборудование. Однако, как выбрать доступный источник с перспективой на долгие годы? Попробуем в этом разобраться.

Возьмем за основу жилой дом с площадью 100 квадратных метров. Если этот дом имеет утепление в соответствии с нормами СНИП, то его энергопотери при минимальной наружной температуре для данного региона не должно превышать 100 Вт на 1 кв. метр площади в час. Соответственно, нам необходим источник тепла, позволяющий выдать 10кВт тепловой энергии, чтобы компенсировать эти энергопотери. Заметим, что эта цифра не зависит от выбора системы отопления, а определяется исключительно конструкцией здания.Далее, условимся, что отопительный сезон длится 5 месяцев или 150 дней. За время отопительного сезона бывают как холодные, так и теплые дни. Поэтому, примем еще одно условие — средние энергопотери дома за отопительный сезон будут равны половине от максимальных (что, впрочем, практически соответствует действительности). Таким образом, за отопительный сезон наш дом потребует:

Q = 150*24*5 = 18000 киловатт.

Итак, рассмотрим следующие типы энергоносителей:

Электричество
Электричество с двухтарифным счетчиком
Электричество с двухтарифным счетчиком и теплоаккумулятором
Газ магистральный
Газ баллонный
Газ из газгольдера
Дизельное топливо
Дрова
Уголь
Пеллетты
Тепловой насос
Тепловой насос с двухтарифным счетчиком

Попутно отметим, что расчет себестоимости отопления произведен по ценам Московской области на конец марта 2012 года. Естественно, эти цифры могут отличаться в зависимости от региона и временного периода.

Для тех, кому не хочется вникать в подробности, приведем итоговую таблицу затрат на отопление:

Тип теплоносителя	Единица измерения	цена	расход за сезон	итоговые затраты на отопление, руб.
Электричество	квт/ч	2р.37к.	18000	42660
Электричество с двухтарифным счетчиком	квт/ч	2р.37к/92к.	18000	38160
Электричество с двухтарифным счетчиком и теплоаккумулятором	квт/ч	92к.	18000	16560
Газ магистральный	куб. метр.	3р.30к.	1821	6012
Газ баллонный, газ из газгольдера (сжиженный газ)	литр	16 р.	2958	47340
Дизельное топливо	литр	25р. 50к.	1976	50400
Дрова	куб. метр	1350 р.	11	15840
Уголь	килограмм	9р. 50к.	2046	19440
Пеллеты	килограмм	10 р.	4176	41760
Тепловой насос	квт/ч	79к. (47.4 к.)	18000	14220 (8532)
Тепловой насос с двухтарифным счетчиком	квт/ч	от 18к. до 91к.	18000	12756 (7632)

Зеленым цветом выделены цены на малоиспользуемые, но достаточно выгодные системы отопленияКрасным цветом выделены цены на часто применяемые, но достаточно бессмысленные с точки зрения экономики энергоносители

На чем основывается расчет?

Для определения производительности котельной установки в первую очередь следует исходить из площади дома, которую необходимо обогревать. Выполняя подбор устройства с учетом климата региона, можно добиться эффективной работы котла при минимальных расходах на его обслуживание.

Характеристики, которые будут влиять на расчет

Самым доступным вариантом для определения характеристик отопительного котла является использование методики, определенной СНиП II-3-79

В соответствии с ними, во время расчетов необходимо обращать внимание на ряд факторов:

Среднестатистическая температура для рассматриваемой территории за самый холодный период времени года.
Теплозащитные характеристики материалов, с применением которых велось сооружение ограждающих конструкций.
Тип разводки, который был использован для отопительного контура.
Соотношение между площадью, занимаемой несущими конструкциями, и проемами.
Уточняющие данные, относящиеся к каждому конкретному помещению.

К сожалению, большинство владельцев отопительных систем не хотят тратить время на проведение профессиональных расчетов. Более распространены ситуации, когда просто выбирается автономная система отопления, в составе которой используются приборы с большей мощностью, чем требуется. В итоге получается, что отопительные котлы обладают более значительным КПД, нежели расчетные показатели. В этом не приходится сомневаться, учитывая, что при подборе параметров их значения чаще всего округляются.

«Квартирный» котел для небольших домов

Компактный турбированный котел квартирного типа, представляющий собой мини-котельную с климат-контролем, произведенный, например, в Италии, будет оптимальным выбором для небольших домов.

Если домовладелец не хочет разбираться в тонкостях систем отопления, нужно приобрести качественный бюджетный котел итальянского или немецкого производства с минимальным набором функций. Их обычно хватает, чтобы удовлетворить важнейшим требованиям жильцов.

Преимущества полнофункциональных компактных котлов:

безопасность, котел включает надежную группу безопасности;
наличие турбированного дымохода, позволяющего избежать проведения капитальных строительных работ;
экономию топлива;
расширенный набор настроек, включая программируемые режимы и климат контроль;
наличие контура водоподготовки.

В сочетании с утеплением такая система будет отвечать всем возможным требованиям жильцов.

Формула для расчета мощности котла

Во время выполнения для отопительного котла расчетов мощности конечный показатель все равно придется округлить, поскольку у приобретаемой котельной установки обязательно должен присутствовать запас мощности. По этой причине при расчетах мощности необходимо использовать следующую формулу:

W = S*Wуд, где

S – суммарная площадь здания, которая нуждается в прогреве, определяемая включением всех помещений вне зависимости от их назначения, в кв.м.
W – мощность котельной установки, кВт.
Wуд. – среднестатистический показатель удельной мощности, использование подобного параметра позволяет добиться большей точности расчетов за счет корректировки показателей на основе особенностей конкретной климатической зоны, кВт/кв.м.

Этот параметр выведен на основании многолетнего опыта работы различных систем для разных территорий. Показатель, получаемый в результате перемножения площади с указанным параметром, будет соответствовать усреднённому значению мощности. При этом он подлежит обязательному округлению с учетом выше указанных особенностей.

Пример расчета мощности котла

Объектом же, для которого будут выполняться расчеты, будет выступать частный дом площадью 140 квадратных метров. В качестве региона выберем Краснодарский край. Сразу уточним, что речь идет о газовом котле, который помимо решения задачи по обогреву будет снабжать водой сантехнические приборы. Также упомянем, что расчеты проводятся для дома, где установлена система с естественной циркуляцией, в которой отсутствует высокое давление.

Для рассматриваемой ситуации удельная мощность составит 0,85 кВт/м2.

Если следовать всем правилам расчетов, то получим, что для выбранного дома промежуточный коэффициент расчета составит 14 (140 кв.м/10 кв.м.). Его определили, помня об условии, согласно которому на каждые 10 квадратных метров отапливаемых помещений должно приходиться 1 кВт тепла, вырабатываемого отопительным котлом.

Если продолжить расчеты, то получим

14 * 0.85 = 11.9 кВт.

Расчетный показатель соответствует количеству тепловой энергии, что соотносится с потребностями дома, обладающего обычными теплотехническими характеристиками. Помня о том, что в функции котельной установки будет входить обеспечение горячего водоснабжения для душа и раковины, необходимо увеличить расчетный показатель дополнительно на 20%.

11.9 + 11.9 * 0.2 = 14.28 кВт.

Не забываем о том, что в системе не используется циркуляционный насос, из-за чего давление в ней может колебаться. По этой причине высчитанный на прошлом этапе показатель необходимо увеличить еще на 15%, чтобы иметь запас тепла и энергии.

14.28 + 11.9 * 0.15 = 16.07 кВт.

Необходимо учесть утечки тепла, которые возникнут во время работы системы. По этой причине результат необходимо округлить в большую сторону. В результате мы получим, что выбираемый отопительный котел должен иметь мощность не менее, чем 17 кВт.

Выполнять расчеты мощности для котла следует еще тогда, когда разрабатывается проект конкретного здания. Дело в том, что добиться эффективной работы отопительной системы можно при наличии необходимых условий, которые связаны с выделением топочного помещения, а также устройством в помещениях дымохода и вентиляции.

Мощность является важным параметром для отопительного котла, от которого зависит эффективность обогрева как каждого конкретного помещения, так и всего здания в целом. Причем расчет этой характеристики является достаточно сложным мероприятием, где необходимо учитывать различные факторы.

Учитывая, что рядовой владелец незнаком с большей частью параметров, которые могут повлиять на эффективность работы отопительного котла, лучше всего поручить эту работу квалифицированным специалистам. Ведь когда речь заходит о создании наиболее комфортных условий проживания и оптимизации затрат на отопление, проявлять инициативу неуместно.

Мощность газового котла для ГВС

Общим убеждением большинства является «У меня большой дом, мне нужен огромный газовый котел». Мощность котла измеряется в кВт (киловатт). В основном это способ измерения объема тепла от котла.

Потребность в горячей воде

Одним из факторов, определяющих мощность газового котла для ГВС, является давление в системе. Если у вас старая система отопления и вы хотите перейти на использование газового котла, убедитесь, что размер котла соответствует напряжению и давлению системы. Например, если у вас есть бак и 2 ванные комнаты, с правильной системой вы можете одновременно пользоваться всеми кранами. Если вы хотите убрать бак и установить комбинированный котел, вы, скорее всего столкнетесь с проблемой, поскольку оба крана превышают расход, предусмотренный системой и возможностями котла.

Определить мощность газового котла для горячего водоснабжения довольно сложно

Важно понимать, что минимально требуется 24 КВт мощности котла для того, чтобы вырабатывать нужное количество горячей воды. Это 12-14 литров

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.

Выбор системы розжига

Поскольку в современных газовых котлах поджигание газа запускает процесс производства тепловой энергии и продолжается непрерывно в таком оборудовании устанавливаются автоматизированные системы розжига и дозирования поступления энергоносителя.

Среди существующих моделей газовых котлов можно выбирать среди моделей с различными системами розжига.

Пьезорозжиг. Это полуавтоматический розжиг. Газовый котел с таким розжигом имеет встроенный блок автоматики с специальным устройством на основе пьезоэлементов. На корпусе имеется кнопка при нажатии на которую в соответствующем устройстве возникает электрическая искра, которая поджигает энергоноситель – газ.

Пьезорозжиг имеет такие достоинства:

простота конструкции;
возможность починки вышедшего из строя розжига самостоятельно;
пьезорозжиг – это аналоговый элемент, обеспечивающий работу котла в отсутствии электрического тока;
более низкая стоимость по сравнению с электрическим розжигом.
Электророзжиг газового котла. Такой вид розжига представляет собой элемент автоматической системы, которая производит управление газовым оборудованием. Если установлен котел с электророзжигом — нет необходимости нажимать какие-либо кнопки, поскольку запуск котла происходит автоматически.

К достоинствам такого типа розжига можно отнести:

экономия газа;
наличие системы автоматической защиты, которая производит отключение газа в случае отключения подачи электрического тока.

Недостаток такой системы розжига – необходимость наличия поступления электрического тока.

Мощность котла и горячая вода.

Двухконтурный котел нагревает воду для системы ГВС проточным способом. Время протекания воды через теплообменник является непродолжительным, поэтому котел должен обладать высокой мощностью, чтобы за это время мог нагреть достаточное количество воды, Самые маломощные двухконтурные котлы имеют мощность 18 кВт, потому что это тот минимум, который еще позволяет приготовить достаточное (для принятия душа) количество горячей воды. Если такой котел будет оснащен модуляционной горелкой, он сможет работать с минимальной мощностью около 6 кВт, то есть приближенной к максимальным потерям тепла в хорошо утепленном доме площадью около 100 м-. На практике на протяжении большей части отопительного сезона потребность в мощности для отопления такого дома, скорее всего, будет составлять около 3 кВт. Следовательно, это не идеальная, но приемлемая ситуация.

Одним из способов снижения необходимой мощности двухконтурного котла является использование накопительного бака для горячей воды системы ГВС. Тогда котел может нагревать воду медленнее, потому что после открывания крана в распоряжении имеется запас теплой воды в накопительном баке. Чем больше его объем, тем дольше он может восполнять недостающее количество приготовленной котлом воды системы ГВС. Поэтому мощность котла может быть ниже.

Одноконтурный котел с бойлером.

Объем бойлера косвенного нагрева (накопительного водонагревателя с теплообменником), который подключен к одноконтурному котлу, обычно составляет более 100 литров. Благодаря этому одновременное использование горячей воды несколькими потребителями не приводит к исчерпанию ее запаса на протяжении нескольких минут, следовательно, мощность котла, работающего совместно с водонагревателем, может быть ниже, чем мощность двух-контурного котла. Поэтому можно считать, что мощности котла, которая необходима для компенсации теплопотерь дома, достаточно также для нагрева воды в бойлере. Однако, подбирая мощность одноконтурного котла, лучше посчитать, сколько времени будет занимать нагрев воды в бойлере, Это можно сделать с помощью формулы:

Т = mc_B(t₂ — t₁) / P,

где: Т — время нагрева воды (с); m — масса воды в бойлере (кг); с_B — удельная теплоемкость воды — 4,2кДж/(кг х К); t2 — температура, до которой должна быть нагрета вода (°С); t₁ — начальная температура воды в бойлере (°С); Р — мощность котла (кВт).

Например: время нагрева воды, имеющей температуру 10°С (принято считать, что это температура холодной воды, поступающей в водонагреватель), до 50°С в 200-литровом бойлере котлом мощностью 12 кВт будет составлять: 200 х 4,2 х (50 — 10J/12 = 2800 (с) = 46,7 (мин).

Это достаточно долго, особенно учитывая, что во время нагрева воды в бойлере, из котла, работающего на полную мощность, в систему ЦО теплая вода не поступает. За это время в помещениях может стать прохладно.

Однако следует отметить, что ситуация, при которой весь объем воды имеет температуру 10°С, может произойти только после отключения котла минимум на несколько часов. На практике холодная вода поступает в бойлер по мере расходования горячей. Даже при ее интенсивном использовании, например, при очень быстром наполнении ванны до краев, из такого большого бойлера будет использовано около половины горячей воды. После этого температура воды (горячей, смешанной с холодной) в бойлере будет составлять около 30°С. В этом случае время нагрева воды составит 23 минуты и его можно считать удовлетворительным. Разовое потребление горячей воды в доме на одну семью обычно значительно ниже, поэтому вода в бойлере будет нагреваться еще быстрее.

Вариант решения проблемы. Проблему совместного использования мощности котла для системы ЦО и для подготовки воды ГВС можно решить радикальным способом: купив два независимых прибора — котел для системы ЦО и водонагреватель для ГВС. Но это, безусловно, дорогое решение.

Формула для расчета по объему помещения

СНиП облегчает определение мощности прибора отопления по метражу здания. Данный способ хорошо проявил себя при расчетах для помещений нестандартной планировки (2-этажных, с высокими потолками). Для вычисления необходимо знать параметры каждой комнаты в отдельности и всего строения. Согласно методике, приведенной в СНиП 23.02.2003 «Тепловая защита зданий», коэффициент тепловых потерь 1 м³ составляет для многоквартирного дома, киловатт:

из кирпича – 0,034 кВт/м³;
из панелей – 0,041 кВт/м³.

Зная эти коэффициенты, площадь и высоту потолков, возможно рассчитать мощность котла по объему помещения. В панельном доме отопление квартиры 125 м² и высотой потолков не более 2,7 м потребует минимальной мощности – 2,7*125*0,041 = 13,84 кВт. Поскольку приборы с такими характеристиками не производятся, следует приобретать оборудование с ближайшим значением – 12 кВт.

Как производить расчет мощности различных типов котлов

То, насколько эффективная отопительная система, будет в первую очередь зависеть от того, какого она типа. И, конечно же, на нее будет влиять правильность произведенных расчетов касаемо необходимой мощности отопительного котла. Если же такие расчеты покажут необъективные данные, то в скором будущем вас будут ждать неизбежные проблемы.

Если теплоотдача прибора будет меньше необходимого минимума, то в зимнее время в доме будет холодно. Если же его производительность будет излишней, то это не приведет ни к чему, кроме как к излишним затратам энергии, а следовательно, и ваших денег.

Дабы избежать подобных неприятностей, вам потребуются только знания касаемо того, как рассчитывается мощность котла. Также учтите тот факт, что существуют различные типы отопления, в зависимости от используемого топлива. Вот они:

На твердом топливе.
Электрические.
На жидком топливе.
Газовые.

При выборе той или иной системы люди зачастую основываются на особенностях конкретного региона, а также на стоимости оборудования.

Котлы на твердом топливе

Дабы рассчитать мощность котла на твердом топливе, вы должны учесть особенности, которые характерны для данного типа оборудования.

Относительно низкая популярность.
Потребность в дополнительном пространстве для того, чтобы хранить топливо.
Доступность.
Процедура эксплуатации проходит весьма экономично.
Такие котлы могут функционировать автономно, по крайней мере, большая часть современных приборов предусматривает это.

Помимо этого, еще одним фактором, который нужно учесть, делая расчет мощности котла отопления, является то, что температура получается циклично. Иными словами, в помещении, отапливаемом такой системой, температура в течение дня может колебаться с зазором в 5 градусов.

Важно! Именно по этой причине твердотопливные котлы едва ли можно назвать наилучшими, а если есть возможность, то от их покупки лучше вообще отказаться. Но если такой возможности нет, у вас есть два способа того, как частично оградить себя от таких проблем

Использовать теплоаккумуляторы, объем которых может достигать 10 метров кубических. Они подсоединяются к системе отопления и существенно сокращают теплопотери, что позитивно сказывается на затратах на отопление.
Соорудить термобаллон, необходимый для контроля подачи воздуха. Благодаря ему время горения увеличивается, а количество топок, следовательно, снижается.

Благодаря всему этому необходимая вам производительность котла снижается. Также все это следует учесть при расчетах.

Электрические котлы

Все котлы, работающие на электрической энергии, отличаются следующими особенностями.

Они компактны.
Топливо для них – электричество – стоит дорого.
Управлять ими крайне просто.
При перебоях в сети возможны проблемы с их функционированием.
Они экологически безопасны.

Собственно, это все, что вам нужно помнить при вычислении необходимой мощности для котла, работающего на электроэнергии.

Котлы на жидком топливе

А теперь поговорим о жидкотопливных котлах. В целом, они характеризуются следующими особенностями.

Такие котлы не являются экологически безопасными.
Для них используется весьма дорогостоящий тип топлива.
Эксплуатация таких котлов отличается простотой и удобством.
Еще одна особенность – повышенная пожаробезопасность.
При их установке вы должны позаботиться о еще одном помещении, в котором в будущем будет храниться топливо.

На этом особенности жидкотопливных котлов закончились.

Газовые котлы

Последний тип котлов, о которых мы поговорим сегодня – это газовые приборы. Они в большинстве своем – наиболее оптимальный вариант при установке системы обогрева. Расчет мощности котлов отопления данного типа невозможно сделать, не учтя следующие его особенности.

Эксплуатация таких котлов отличается простотой и удобством.
Они экономичны.
Они не требуют дополнительного места для того, чтобы хранить топливо.
Стоимость самого топлива для них (газа) относительно невысокая.
Наконец, их эксплуатация отличается повышенной безопасностью.

Все, с котлами мы более-менее разобрались, теперь порассуждаем о том, как вычислить мощность для радиаторов в отопительной системе.

Гидравлическая группа

Гидравлическая группа расположена в самом низу устройства. Сюда входит подающая часть и обратная (с насосом).

Обратите внимание из каких материалов выполнена эта группа. Раньше была распространена латунь

Сейчас ее все чаще заменяют композитным исполнением – термостойкий пластик черного цвета. Ничего страшного в этом нет, технологии не стоят на месте и развиваются с каждым днем.

Ошибка №22
Однако латунь по-прежнему считается более качественным и надежным материалом.

При этом, многие забывают, что если у вас вода в системе химически агрессивна + присутствуют блуждающие токи, то котел с латунной гидравлической группой будет не лучшим решением.

Расчет мощности отопительного котла

Как рассчитать мощность газового котла, электрического, твердотопливного, если пришло время заменить свой устаревший прибор на новый более эффективный. С такой проблемой часто сталкиваются люди, когда хотят сделать условия в доме более комфортными, а отопительную систему более экономичной.

Мощность котла — как расчитать?

Сначала определимся с понятием «мощность котла». Мощность нагревательного элемента – это количество тепла, которое он производит за единицу времени. Независимо от того рассчитываете ли вы мощность газового котла или электрического или твердотопливного, этот параметр, в первую очередь зависит от площади отапливаемого помещения. Поэтому сначала находим площадь каждой комнаты в вашем доме и суммируем полученные значения. Или просто открываем план дома и смотрим, каким количеством жилой площади вы владеете. Общую площадь необходимо умножить на высоту потолков, чтобы получить объем помещения. Теперь нужно узнать какое количество тепла нужно, чтобы обогреть такой объем помещения. Этот параметр зависит от климатической зоны и от теплоизоляции дома.

Для климатических условий европейской части России при условии, что дом не имеет утепления, потребуется для обогрева мощность 41 ватт на кубический метр. Если, например, объем помещения 336 м3, то умножив его на 41 ватт, получаем 13776 ватт.

V(м. куб.)х41 (Вт/м. куб.) = 336 х41 = 13 776 (Вт)

Округляем это значение и получаем 14 кВт, такая мощность необходима для обогрева дома.

Чтобы обогреть помещение с хорошей теплоизоляцией и с низкими теплопотерями через конструктивные элементы дома (окна, двери, стены) понадобится в два раза меньше мощности. Поэтому объем помещения умножаем не на 41, а на 20 ватт.

V(м. куб.)х20 (Вт/м. куб.) = 336 х20 = 6700 (Вт)

Округлив полученное значение, получаем мощность 7кВт. Здесь мы наглядно видим, насколько полезно утеплять помещение. Для его обогрева потребуется котел меньшей мощности, который стоит значительно дешевле, и меньший расход энергоресурсов.

Полученные при расчетах цифры – это еще не мощность котла, а мощность необходимая для обогрева помещения. Мощность самого котла может зависеть еще от некоторых факторов. Здесь нужно учитывать качество энергоносителя, которое влияет на мощность прибора. Например, снизить мощность обогревательного прибора может подача в систему газа со сниженным давлением. При длительной эксплуатации на мощность газового или электрического котла влияет износ, засорение теплообменников и другие факторы.