Как рассчитать мощность газового котла: формулы и примеры

Основная цифра – теплопотери

Расчётные показатели монтируемого в доме газового котла напрямую зависят от размеров теплопотерь. Главные источники значительной потери тепловой энергии в любых частных домах представлены не только вентиляционной системой (20-25%), но также:

кровлей;
окнами;
стенами;
полом.

На участках стыков стен и пола теряется порядка 28-30% тепла, а через кровельные конструкции уходит примерно 25-30% тепловой энергии. Неутеплённые стены, пол и окна становится причиной потери 10-15%. Следует отметить, что в старых домовладениях теплопотери через конструктивные элементы часто достигают 40-70%, а обязательному утеплению должны подвергаться участки примыканий, являющиеся мостиками холода.

Как правило, недостаточно качественно осуществляется утепление подвальных помещений и полов в частных домовладениях. При этом неутеплённая цокольная часть характеризуется очень хорошей теплопроводностью. Выполнение теплоизоляции цоколя уже построенного и эксплуатируемого дома предполагает значительные денежные расходы и трудозатраты, что обусловлено необходимостью осуществлять утепление в соответствии с глубиной промерзания грунта, примерно на 80-90 см. В подобной ситуации целесообразно применять теплоизоляцию пола и подвала.

Как подсчитать реальные теплопотери строения

Тепло теряется из помещения через стены, окна, пол, крышу, вентиляционную систему. На размеры теплопотерь влияют многие факторы: разница между температурой внутри здания и на улице, теплопроводные свойства строительных материалов. Теплопроводность стен, дверей, окон, пола и потолочного перекрытия отличается друг от друга. Единицей измерения сопротивления теплопередаче служит Вт/м2, данная характеристика означает количество потерянного тепла с 1 м² ограждающей конструкции при определенном интервале температур.

Формула №1 для определения сопротивления теплопередаче: R = ΔT/q

R – сопротивление теплопередаче (°Схм²/Вт или °С/Вт/м²);
ΔT – разность температуры на улице и в здании (°С);
q — количество теплопотери на квадратный метр поверхности ограждающих конструкций (Вт/м²).

При определении сопротивления теплопередаче R многослойных конструкций, показатели сопротивления теплопередаче каждого слоя суммируются. В данном расчете учитывается средняя температура на улице самой холодной недели за год, в справочных источниках указывается сопротивление теплопередаче исходя из этих условий. Например, сопротивление теплопередаче материалов при ΔT = 50°С (Тснаружи = –30°С, Твнутри = 20°С).

При определении теплопроводных свойств окон учитывается:

Сопротивление теплопередаче материалов оконных конструкций и их теплопотери при ΔT = 50°С. толщина стекла (мм).
Толщина зазора между стеклами в мм.
Вид газа, заполняющего зазор: воздух или аргон.
Наличие прозрачного теплозащитного покрытия.

Распространенной ошибкой является мнение, что теплопотери можно компенсировать, выбрав котел большей мощности. На самом деле, разумнее максимально предотвратить нежелательные теплопотери за счет теплоизоляции окон, крыши, дверей, чем ежемесячно переплачивать за газ или электроэнергию. Одни только стеклопакеты сокращают потерю тепла примерно в 2 раза, что позволяет сэкономить 800 кВт/ч электроэнергии в месяц. Более точно теплопотери вычисляют методом пропорции.

R1 — теплопотери при разности температуры ΔT1 = 50°С;

R2 — теплопотери при разности температуры ΔT2 в соответствии с конкретными данными.

Пример расчета теплопотери стены:

Толщина стены 20 см,
Материал стены — сруб из бруса. В справочнике материалов находят значение сопротивления теплопередаче R. Для бруса R=0,806 м²×°С/Вт.

Разница температур ΔT равняется 50°С. Подставив значения в формулу №1:

R = ΔT/q, получают значение теплопотери для 1м² 50/0,806 = 62 Вт/м².

Точно также определяют теплопотери и для всех других материалов. Чем больше разность температуры на улице и внутри здания ΔT, тем выше теплопотери.

В большинстве строительных справочников для удобства расчета приводятся готовые показатели теплопотери различных типов строительных конструкций при отдельных значениях температуры воздуха в зимний период.

Например, теплопотери угловых помещений, где оказывает влияние завихрение воздуха, и не угловых, а также помещения на верхних и нижних этажах, которые также отличаются по степени обогрева.

Пример: расчет теплопотерь угловой комнаты, расположенной на первом этаже

1. Исходные параметры комнаты:

размеры и площадь — 10.0 м х 6.4 м, S= 64.0 м²;
высота потолка — 2.7 м;
количество наружных стен – 2;
материал и толщина наружных стен — кладка в 3 кирпича (76 см);
количество окон с двойным остеклением – 4;
размеры окон: высота — 1.8 м, ширина — 1.2 м;
пол — деревянный утепленный;
перекрытия: внизу — подвал, наверху – чердачное помещение;
предполагаемая температура в комнате +20°С;
расчетная температура на улице -30°С.

Расчетные действия:

2. Сначала вычисляют площади поверхностей, теряющих тепло.

Площадь наружных стен без учета окон (Sстен): (6.4+10)х2.7 – 4х1.2х1.8 = 35.64 м². Площадь окон (Sокон): 4х1.2х1.8 = 8.64 м². Площадь потолка (Sпотолка): 10.0х6.4 = 64.0 м².

Площадь пола (Sпола): 10.0х6.4 = 64.0 м².

Показатели площади внутренних перегородок и дверей в данном расчете отсутствуют, так через них не происходит потеря тепла.

3. Определяют сопротивление теплопередаче для стены из кирпича:

R = ΔT/q, где ΔT=50, а q кирпичной стены = 0.592

Таким образом, R=50/0.592, и составляет 84,46 м²×°C⁄Вт.

4. Далее рассчитывают потери тепла Q всех поверхностей ограждающих конструкций:

Qстен=35,64х84,46 = 2956.1 Вт,
Qокон = 8.64х135 = 1166.4 Вт,
Qпола = 64×26 = 1664.0 Вт,
Qпотолка = 64х35 = 2240.0 Вт.

Итого: сумма теплопотерь комнаты площадью 64 кв.м. Qсумма=8026.5 Вт.

В данном примере наибольшие теплопотери приходятся на стены, в меньшей степени на потолок, пол, окна. Результат расчета отражает тепловые потери комнаты в сильные морозы при температуре -30 C°. Чем выше температура воздуха на улице, тем меньше утечка тепла из помещения.

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.

Рассчитываем мощность котла

Чтобы не ошибиться с выбором, не потерять деньги и не остаться мерзнуть зимой в чуть теплом доме, необходимо грамотно произвести расчет мощности твердотопливного котла отопления. Прежде чем приступить непосредственно к расчету, необходимо определиться, для каких целей будет использоваться твердотопливный котел?

Котел может использоваться как исключительно для обогрева, так и для отопления и производства горячей воды для санитарных нужд (душ, баня, мытье посуды)

Для каждого из случаев потребуются устройства различной мощности.
Также следует обратить внимание на то, в каком регионе он будет эксплуатироваться. Производя расчеты, следует учесть температуру окружающей среды и то что отопительный прибор должен покрывать теплопотери дома в самые холодные дни в году.
Следует обратить внимание и на конструкцию самого дома. Загородные дома бывают разных видов, от простых каркасных и деревянных домов, до больших элитных загородных коттеджей

Теплопотери у разных стен будут значительно отличаться, и это стоит принять во внимание.

Загородные дома бывают разных видов, от простых каркасных и деревянных домов, до больших элитных загородных коттеджей

Теплопотери у разных стен будут значительно отличаться, и это стоит принять во внимание.. Фото 3: Монтаж котла в загородном доме

Фото 3: Монтаж котла в загородном доме

Для расчетов нам потребуются следующие параметры:

Площадь помещения;
Удельная мощность с поправкой на регион;

Удельная мощность для регионов России:

для Москвы и Московской области — 1.2 — 1.5 кВт;
для северной части России — 1.5 — 2.0 кВт;
для южных районов России — 0.7 — 0.9 кВт.

Формула для расчета выглядит следующим образом:

Мощность котла(кВт) = (Площадь помещения(м2)*Удельная мощность(кВт))/10

Также необходимо знать количество теплоносителя, необходимое для заполнения системы отопления. Оно равно приблизительно 15 литрам на 1 кВт.

Объем теплоносителя(л) = Мощность котла(кВт) * 15

Например: Требуется рассчитать котел отопления для загородного дома, площадью 150м2 находящегося в Московской области:

Мощность котла(кВт) = (150*1.2)/10 = 18 кВт

Рассчитаем необходимый объем жидкости для заполнения системы отопления:

Объем теплоносителя(л) = 18 * 15 = 270 л

Такой расчет не учитывает реальные теплопотери дома, которые для каждого отдельного случая высчитываются индивидуально. Ориентировочные данные следующие:

каркасные дома 120 — 200 Вт/м2;
старые деревянные дома с теплоизоляцией 90 — 120 Вт/м2;
кирпичные коттеджи с пластиковыми окнами 60 — 90 Вт/м2;

Также при необходимости обеспечения горячего водоснабжения, к мощности котла прибавляют около 25-30%.

При упрощенных расчетах обычно считают удельную теплоемкость равной 1, тогда приблизительно 1 кВт хватит для отопления 10 м2 площади.

Как рассчитать мощность газового котла отопления по площади дома?

Для этого вам придется воспользоваться формулой:

Под Мк в данном случае понимают искомую тепловую мощность в киловаттах. Соответственно S – это площадь вашего жилища в квадратных метрах, а К – это удельная мощность котла – «доза» энергии, расходуемая на обогрев 10 м2.

Расчет мощности газового котла

Как вычислить площадь? В первую очередь по плану жилища. Этот параметр указан в документах на дом. Не желаете искать документы? Тогда вам придется умножать длину и ширину каждой комнаты (в том числе и кухни, отапливаемого гаража, ванной, туалета, коридоров и так далее) суммируя все полученные значения.

Где взять значение удельной мощности котла? Конечно же, в справочной литературе.

Не желаете «копаться» в справочниках – примите во внимание следующие значения этого коэффициента:

Если в вашем регионе зимняя температура не опускается ниже -15 градусов Цельсия, коэффициент удельной мощности будет равен 0,9-1 кВт/м2.
Если зимой вы наблюдаете морозы до -25 °C, то ваш коэффициент равен 1,2-1,5 кВт/м2.
Если в зимнее время температура проседает до отметки до -35 °C и ниже, то в расчетах тепловой мощности вам придется оперировать значением 1,5-2,0 кВт/м2.

В итоге мощность котла, обогревающего строение на 200 «квадратов», расположенное в Московской или Ленинградской области, равняется 30 кВт (200 х 1,5 / 10).

Как рассчитать мощность отопительного котла по объему дома?

В этом случае нам придется опираться на тепловые потери строения, вычисляемые по формуле:

Под Q в этом случае мы понимаем вычисляемые потери тепла. В свою очередь V – это объем, а ∆T – это разница температур внутри и снаружи здания. Под k понимается коэффициент теплового рассеивания, зависящий от инерции строительных материалов, дверного полотна и оконных створок.

Рассчитываем объем коттеджа

Как определить объем? Разумеется, по плану строения. Или простым перемножением площади на высоту потолков. Под разницей температур понимается «промежуток» между общепринятым «комнатным» значением – 22-24 °C – и средними показаниями градусника в зимнее время.

Коэффициент теплового рассеивания зависит от теплостойкости строения.

Поэтому, в зависимости от используемых строительных материалов и технологий, этот коэффициент принимает следующие значения:

От 3,0 до 4,0 – для бескаркасных складов или каркасных хранилищ без утепления стен и кровли.
От 2,0 до 2,9 – для технических строений из бетона и кирпича, дополненных минимальной теплоизоляцией.
От 1,0 до 1,9 – для старых домов, построенных до эры энергосберегающих технологий.
От 0,5 до 0,9 – для современных домов, построенных в соответствии с современными энергосберегающими стандартами.

В итоге мощность котла отапливающего современное, энергосберегающее строение площадью 200 квадратов и 3-метровым потолком, расположенное в климатической зоне с 25-гадусными морозами, доходит до 29,5 кВт (200х3х(22+25)х0,9/860).

Как рассчитать мощность котла с водогрейным контуром?

Зачем нужен 25-процентный запас мощности? В первую очередь для восполнения энергетических затрат, обусловленных «оттоком» тепла на водогрейный теплообменник во время работы двух контуров. Проще говоря: для того, чтобы вы не замерзли после принятия душа.

Твердотопливный котел Огонек КОТВ — 18В с водогрейным контуром

В итоге двухконтурный котел, обслуживающий системы отопления и горячего водоснабжения в доме на 200 «квадратов», который располагается севернее Москвы южнее Петербурга, должен генерировать как минимум 37,5 кВт тепловой мощности (30 х 125%).

Как лучше считать – по площади или по объему?

В этом случае мы можем дать только следующий совет:

Если у вас стандартная планировка с высотой потолка до 3 метров, то считайте по площади.
Если высота потолков превышает 3-метровую отметку, или если площадь строения более 200 квадратных метров – считайте по объему.

Сколько стоит «лишний» киловатт?

С учетом 90-процентного КПД ординарного котла для производства 1 кВт тепловой мощности необходимо израсходовать не менее 0,09 кубометра природного газа с теплотворной способностью на уровне 35000 кДж/м3. Или около 0,075 кубометра топлива с максимальной теплотворной способностью – 43000 кДж/м3.

В итоге в течение отопительного периода ошибка в расчетах на 1 кВт обойдется владельцу в 688-905 рублей. Поэтому будьте аккуратны в расчетах, покупайте котлы с регулируемой мощностью и не стремитесь к «раздуванию» теплогенерирующей способности вашего отопительного прибора.

https://youtube.com/watch?v=Ok3OteQxxHU

Также советуем посмотреть:

Газовые котлы на сжиженном газе
Двухконтурные котлы на твердом топливе длительного горения
Паровое отопление в частном доме
Дымоход для твердотопливного котла отопления

Расчет мощности котла по площади

Он очень прост, ведь предусматривает, что для отопления каждого 1 кв. м нужно создавать 100 Вт тепла. Правда, формула имеет более сложный вид:

где S является площадью дома ,

k представляет собой коэффициент, определяющий потери тепла в зависимости от температуры воздуха за окном. Для регионов, в которых зимой температура воздуха не опускается ниже -10 °С, он составляет 0,7. Понятно, что он растет по мере снижения градусов за окном. На каждые 5 °С он становится больше на 0,2. Для регионов, в которых зимой термометры показывают -35 °С, k составляет 1,2.

Если нужно отопить дом, который имеет площадь 115 кв. м и находится в зоне, где минимальная зимняя температура составляет -20 °С, то в нем нужно установить экономичный электрокотел с мощностью 115*1,1*100 = 12 650 Вт = 12,65 кВт.

Такой расчет очень прост, однако не всегда является правильным. Это потому, что на потери тепла влияет много факторов. В данном случае он справедлив для дома, который имеет:

окна с двойным стеклопакетом и площадью не более 30% площади всех комнат;
среднюю теплоизоляцию (толщина стены равна длине 2 кирпичей, утеплитель толщиной в 15 см);
холодный чердак;
комнаты, высота которых равна 2,5 м.

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.

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.

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.