Как рассчитать мощность котла отопления по объему и площади квартиры. Расчет мощности газового котла для частного дома: рекомендации и примеры расчеты Как берется мощность котла к квадратуре
Как выполнить расчет мощности газового котла при заданных параметрах отапливаемого помещения? Мне известны, как минимум три разных способа, дающих разный уровень достоверности результатов, и сегодня мы познакомимся с каждым из них.
Общая информация
Почему мы рассчитываем параметры именно для газового отопления?
Дело в том, что газ является самым экономичным (и, соответственно, самым популярным) источником тепла. Киловатт-час тепловой энергии, полученной при его сгорании, обходится потребителю в 50-70 копеек.
Для сравнения - цена киловатт-часа тепла для других энергоносителей:
- Твердое топливо - 1,1-1,6 рубля за киловатт-час;
- Дизтопливо - 3,5 р./кВт·ч;
- Электроэнергия - 5 р./кВт·ч.
Кроме экономичности, газовое оборудование привлекает удобством использования. Котел требует обслуживания не чаще раза в год, не нуждается в растопках, чистке зольника и пополнении запаса топлива. Приборы с электронным розжигом работают с выносными термостатами и способны автоматически поддерживать постоянную температуру в доме вне зависимости от погоды.
Отличается ли расчет газового котла для дома от расчета твердотопливного, жидкотопливного или электрического котла?
В общем случае - нет. Любой источник тепла должен компенсировать теплопотери через пол, стены, окна и потолок здания. Его тепловая мощность никак не связана с используемым энергоносителем.
В случае двухконтурного котла, снабжающего дом горячей водой для хознужд, нам нужен резерв мощности для ее нагрева. Избыточная мощность обеспечит одновременный расход воды в системе ГВС и нагрев теплоносителя на отоплении.
Методы расчетов
Схема 1: по площади
Нам поможет в этом нормативная документация полувековой давности. Согласно советским СНиП, отопление должно проектироваться из расчета 100 ватт тепла на квадрат отапливаемого помещения.
Давайте, для примера выполним расчет мощности для дома размером 6х8 метров:
- Площадь дома равна произведению его габаритных размеров. 6х8х48 м2;
- При удельной мощности 100 Вт/м2 полная мощность котла должна быть равна 48х100=4800 ватт, или 4,8 кВт.
Выбор мощности котла по площади отапливаемого помещения прост, понятен и… в большинстве случаев дает неверный результат.
Потому, что он пренебрегает рядом важных факторов, влияющих на реальные теплопотери:
- Количеством окон и дверей . Через остекление и дверные проемы теряется больше тепла, чем через капитальную стену;
- Высотой потолков . В многоквартирных домах советской постройки она была стандартной - 2,5 метра с минимальной погрешностью. А вот в современных коттеджах можно встретить потолки высотой в 3, 4 и более метров. Чем выше потолок, тем больше отапливаемый объем;
- Климатической зоной . При неизменном качестве теплоизоляции теплопотери прямо пропорциональны разности внутренней и уличной температур.
В многоквартирном доме на теплопотери влияет расположение жилого помещения относительно внешних стен: торцевые и угловые комнаты теряют больше тепла. Однако в типичном коттедже все комнаты имеют общие стены с улицей, поэтому соответствующий коэффициент поправки закладывается в базовое значение тепловой мощности.
Схема 2: по объему с учетом дополнительных факторов
Как выполнить своими руками расчет газового котла для отопления частного дома с учетом всех упомянутых мной факторов?
Первое и основное: в расчете мы учитываем не площадь дома, а его объем, то есть произведение площади на высоту потолков.
- Базовое значение мощности котла на один кубометр отапливаемого объема - 60 ватт;
- Окно увеличивает теплопотери на 100 ватт;
- Дверь прибавляет 200 Вт;
- Теплопотери умножаются на региональный коэффициент . Он определяется средней температурой наиболее холодного месяца:
| Изображение | Коэффициент и климатическая зона |
 |
0,6-0,9 - для регионов со средней температурой января около 0 °С (Краснодарский край, Крым). |
 |
1,2-1,3 - для средней температуры самого холодного месяца в -15-20 °С (Московская и Ленинградская области). |
 |
1,5-1,6 - для областей со средней январской температурой в -25-30 °С (Новосибирская область, Хабаровский край). |
 |
2 - для -40 и ниже (Чукотка, Якутия). |
Давайте снова рассчитаем мощность котла для нашего дома размером 6х8 метров, уточнив несколько дополнительных параметров:
- Расположение дома - город Севастополь (средняя температура января - +3 градуса по шкале Цельсия);
- Количество окон - 5. На улицу ведет одна дверь;
- Высота потолка - 3,2 метра.
- Объем дома (с внешними стенами) равен произведению трех его габаритов: 6х8х3,2=153,6 кубометра;
- Базовая мощность для этого объема - 153,6х60=9216 Вт;
- С учетом окон и дверей она увеличится на 5х100+200=700 ватт. 9216+700=9916;
- Региональный коэффициент для теплого климата Крыма мы возьмем равным 0,6.
9916*0,6=6000 (с округлением) ватт.
Как видите, усложненная схема расчета дала результат, заметно отличающийся от предыдущего. Насколько он точен?
Расчет даст достоверный результат для дома, качество утепления которого примерно соответствует качеству утепления домов советской постройки. В основе схемы - все те же 100 ватт на квадрат площади, пересчитанные с учетом стандартной высоты потолков в 2,5 метра в 40 Вт/м3 и умноженные на коэффициент 1,5 для компенсации теплопотерь частного дома через крышу и пол.
Как определить потребность в тепле дома с нестандартным утеплением?
Схема 3: по объему с учетом качества утепления
Самая универсальная формула расчета тепловой мощности котла имеет вид Q=V*Dt*k/860.
В этой формуле:
- Q - теплопотери дома в киловаттах;
- V -объем, который предстоит отапливать котлу, в кубометрах;
- Dt - расчетная дельта температуры между отапливаемым помещением и воздухом за внешними стенами;
- k - коэффициент рассеивания, определяющийся качеством утепления дома.
Как подобрать коэффициент k?
Выберите его значение для ваших условий, руководствуясь следующей таблицей:
| Изображение | Значение коэффициента и описание постройки |
 |
3-4 - постройка без утепления (склад из профлиста, щитовой дом со стенами из досок в один слой) |
 |
2,0-2,9 - стены из бруса толщиной 10 см или из кирпича толщиной 25 см, деревянные рамы, одиночное остекление |
 |
1,0-1,9 - кирпичные стены толщиной 50 см, двойные стеклопакеты в окнах |
 |
0,6-0,9 - фасад, утепленный пенопластом или минватой, пластиковые окна с тройными или энергосберегающими стеклопакетами |
Как выбрать значение расчетной уличной температуры? В расчетах принято использовать температуру наиболее холодной пятидневки зимы для данного региона. Редкие экстремальные заморозки не учитываются: при падении столбика термометра ниже привычных отметок можно задействовать вспомогательные источники тепла (обогреватели, тепловентиляторы и т.д.).
Где взять соответствующую информацию? Инструкция вполне предсказуема: нужные данные найдутся в СНиП 23-01-99, нормативном документе, посвященном строительной климатологии.
Для удобства читателей я приведу здесь небольшую выдержку из текста СНиП.
| Город | Температура самых холодных 5 дней зимы, °С |
| Майкоп | -22 |
| Барнаул | -42 |
| Благовещенск | -37 |
| Тында | -46 |
| Шимановск | -41 |
| Архангельск | -37 |
| Астрахань | -26 |
| Уфа | -39 |
| Белгород | -28 |
| Брянск | -30 |
| Улан-Удэ | -40 |
| Владимир | -34 |
| Вологда | -37 |
| Воронеж | -31 |
| Махачкала | -19 |
| Иркутск | -38 |
| Калининград | -24 |
| Петропавловск-Камчатский | -22 |
| Печора | -48 |
| Кострома | -35 |
| Агата | -55 |
| Туруханск | -56 |
| Санкт-Петербург | -30 |
| Сусуман | -57 |
| Москва | -32 |
| Новосибирск | -42 |
| Владивосток | -26 |
| Комсомольск-на-Амуре | -37 |
| Ялта | -8 |
| Севастополь | -11 |
Давайте вернемся к нашему примеру с домом в Севастополе, очередной раз уточнив несколько деталей:
- Остекление окон - одиночное, в деревянных крупнощелевых рамах;
- Материал стен - бут, толщиной около полуметра.
Приступим к расчетам.
- За расчетную внутреннюю температуру мы примем соответствующие санитарным нормам +20°С. С учетом данных из приведенной выше таблицы параметр Dt будет равен 20 — -11 = 31 градус;
- Коэффициент рассеивания примем равным 2,0: у бутовых стен теплопроводность куда выше, чем у кирпичных;
- Объем дома мы вычислили ранее. Он равен 153,6 куба;
- Подставим значения переменных в нашу формулу. Q=153,6х31*2/860=11 кВт.
Как видите, поправка на значительные теплопотери увеличила расчетную мощность газового котла почти вдвое.
Два контура
Очень просто: на работу второго проточного в проект закладывается 20-процентный запас. В нашем случае требуемая мощность составит 11х1,2=13,2 кВт.
В процессе планирования отопительной системы для дома, дачи или производственного помещения возникает вполне закономерный вопрос: как подобрать котел по площади? Чтобы сделать это правильно, нужно учесть следующее:
- Если дом утеплён в соответствии со всеми нормативами и требованиями и имеет потолки до 3м, то ориентировочно мощность котла определяется из расчёта 1КВт на 10м² площади, которую предполагается отапливать.
- Если дом утеплён плохо, или в качестве обогреваемых помещений выступают застеклённые веранды, неутеплённые мансарды и т.п., то мощность котла должна быть ещё больше.
- Если котёл будет использоваться не только для отопления, но и для горячего водоснабжения, то требуемая мощность увеличивается на 20-50%.
Неспециалист может определить нужную мощность котла только приблизительно, потому что в более сложную формулу включаются ещё несколько различных показателей (толщина стен, количество, тип и размеры окон и др.). Окончательный расчёт должен делать профессионал, способный правильно осуществить подбор котла по площади. (См. также: )
Формула для расчёта мощности котла
Почему разговор ведётся в первую очередь о мощности отопительного котла? Просто потому что это - практически главный параметр его работы. Причём независимо от того, какой именно тип топлива будет использоваться (газовый ли это котёл, жидкотопливный, твердотопливный или электрический), именно по мощности определяется то, подходит ли он для обогрева и ГВС вашего дома. Будет ли во всех помещениях поддерживаться комфортный температурный режим в зимний сезон или в весенне-осенний прохладный период. Если мощность слишком велика, котёл не сможет выйти на оптимальный для себя режим работы и придётся просто-напросто переплачивать за излишек топлива/энергии для него.
Рассмотрим формулу, которую используют, когда делают подбор котла по площади.
Параметрами, определяющими тепловую мощность, являются:
- площадь помещения, которое планируется отапливать (S);
- удельная мощность котла на 10м² обогреваемого помещения, уже примерно установленная для разных регионов с учётом климатических условий каждого (Wуд.). Для Москвы и Подмосковья Wуд. = 1,5 кВт. Для районов Севера Wуд. = от 1,5 до 2,0 кВт. Для районов Юга Wуд. = от 0,7 до 0,9 кВт.
Так можно решить вопрос с тем, как подобрать котел по площади. Эта формула считается упрощённым вариантом, хотя, в принципе, показывает правильные результаты. Основное её преимущество - простота. Но у неё есть и минусы. Она может не подойти для расчёта мощности в более сложных случаях (например, как было указано выше, если вместе с домом предполагается отапливать и ещё что-нибудь вроде большой застеклённой веранды).
Двухконтурные котлы для домов площадью до 200 м²
Газовые двухконтурные котлы призваны обеспечивать как отопление дома, так и горячее водоснабжение. В приведённом примере по расчёту мощности котла для дома в 80м² полученный результат в 9,6кВт - лишь примерная цифра. Таблица рекомендует приобрести для такой площади оборудование мощностью не менее 25кВт (например, такой, как котлы Протерм Гепард). Иначе зимой, когда на улице морозы до минус 25°С и отопительная система полностью загружена, кто-то из ваших близких не сможет принять тёплый душ, в то время как вы, например, моете посуду.
Поэтому если по вашим расчётам необходимо приобрести котёл, допустим, 14кВт мощностью, а в магазинах и на рынке вы видите только котлы, у которых этот показатель начинается с цифры 18, берите более мощный (на порядок, больше не надо), и даже не раздумывайте. Автоматика (ведь ею снабжены почти все марки современных котлов) сама подстроится под нужды помещения. Помните только, что запас мощности не должен составлять более 25%.
Предназначенные для использования в частных жилых домах, квартирах и дачах, котлы Протерм Гепард очень удобны в обслуживании, снабжены дисплеем, на котором отражена вся информация о работе котла в настоящий момент. Некоторые модели можно устанавливать в помещениях, где совсем нет дымохода. Всё это позволяет отнести их к разряду отопительного оборудования повышенной комфортности.
Двухконтурные котлы для домов площадью до 300 м²
Он прекрасно выдерживает не только перепады температуры на улице, но и скачки напряжения, что тоже характерно для России. Внезапно упавшее давление воды или газа ему тоже не страшны. Такой котёл работает без поломок и сбоев очень долго благодаря высокому качеству всех комплектующих. Кроме того, у него очень приятная цена, поэтому навесной котел Навьен - один из лучших вариантов для загородных коттеджей.
Отопительные котлы для помещений до 1 тыс. м²
Для отопления зданий большой площади часто используются твердотопливные котлы с механическими топками и со шкафом управления. Они очень быстро нагревают помещение, что немаловажно. Если внезапно происходит сбой в подаче электроэнергии или температура воды и её давление отклоняются от допустимых норм, срабатывает автоматика безопасности, которая входит в состав топок и подача топлива прекращается. К такому оборудованию относится котел Братск М. Он работает на сортированном буром и каменном углях. Размеры кусков не должны превышать 100 мм. Чугунные секции котла должны быть установлены на основании из кирпичей. Один из безусловных плюсов в удобстве его обслуживания то, что во время возможных аварийных ситуаций после отключения подачи топлива автоматически включается сигнализация. Всё это делает котел Братск М удобным и безопасным в эксплуатации.
КПД отопительных котлов
Что такое вообще КПД котла? Это разница между количеством тепла в топливе и тем количеством тепла, что было передано воде (теплоносителю). Формула, с помощью которой можно сделать расчет КПД котла выглядит так: КПД = 100 - q2 - q3 - q4 -q5 - q6 (значения q - это тепловые потери).
Прежде чем рассчитывать КПД, нужно измерить температуру уходящего газа специальным термометром на газоходе котла. Разделить полученную величину на 15, прибавить 2, прибавить 3, прибавить 2. Все эти цифры - ориентировочны и обозначают те самые тепловые потери.
Пример: температура газов на выходе - 330°С
330/15 + 2 + 3 + 2 = 29 %
Итого: КПД котла составляет 71%
Конечно, для определения эффективности работы отопительного прибора, в первую очередь производится расчет КПД котла. Но этот коэффициент не считается определяющим при оценке работы всей системы.
Отопительный котел является центральным устройством системы обогрева. Для его работы с максимальной производительностью и во избежание перерасхода энергии необходим точный расчет мощности котла отопления. Тепловой генератор, рассчитанный на должном уровне, сможет сохранять оптимальную функциональность с гораздо меньшими затратами на его обслуживание.
Базовый расчет
Мощность отопительного прибора требует равномерного обеспечения тепловой отдачи в сеть. Он призван снабжать теплом постройки различного размера, будь это многоэтажное здание или загородный дом.
Для оптимального обогрева одноэтажного коттеджа не нужно приобретать излишне мощный котел, который рассчитан на отопление 3-4-этажного дома.
Основой для расчета является площадь и габариты здания. Как рассчитать мощность котла с учетом иных параметров?
Что влияет на расчет
Способ расчета указан в строительных нормах и правилах II-3-79 (СНиП). При этом необходимо учесть следующие характеристики:
- Средняя территориальная температура в зимнее время;
- уровень теплоизоляции строения и качество используемых для этого материалов;
- торцевое расположение помещения, наличие окон, количество секций батареи, толщина наружных и внутренних стен, высота потолка;
- пропорциональное соответствие величины проемов и несущих конструкций;
- форма разводки обогревательного контура.
Для наиболее точных расчетов нередко учитывают наличие бытовой аппаратуры (компьютер, телевизор, электрическая печь и т.д.) и внутреннего освещения, которые могут вырабатывать тепло. Но это не имеет практического смысла.
Сведения, которые необходимо учитывать в обязательном порядке
Каждые 10 м² частного дома со среднестатистической теплоизоляцией, стандартными климатическими условиями региона и типовым уровнем высоты потолков (примерно 2,5-3 м) потребуют около 1 кВт для отопления.
К мощности котла отопления, который рассчитан на совместное функционирование в системе обогрева и водоснабжения, необходимо добавить более 20%.
Малоустойчивое давление в котле и тепловой магистрали потребует оборудования специальным устройством с резервной мощностью, которое превышает расчетные показатели примерно на 15%.
Сила отопительного котла, который подключен к системе обогрева при помощи теплоносителя (горячая вода), также должна содержать резерв более 15%.
Количество возможных потерь теплоэнергии в плохо изолированных помещениях
Недостаточно качественная теплоизоляция ведет к потере теплоэнергии в следующих объемах:
- плохо изолированные стены будут пропускать до 35% теплоэнергии;
- регулярная вентиляция помещения ведет к потерям до 15% тепла (временное проветривание практически никаким образом не влияет на потери);
- недостаточно закупоренные щели в окнах пропускают до 10% тепловой энергии;
- неутепленная кровля будет вытягивать 25%.
Простейшая формула подсчета требуемой теплоэнергии для отопления
Для примерного подсчета существует элементарная формула: W = S × Wуд, где
W - это мощность агрегата;
S - величина площади строения в м², с учетом всех помещений под обогрев;
Wуд - стандартный показатель удельной мощности, который применяется при подсчете в конкретном климатическом регионе.
Стандартное значение удельной мощности базируется на опыте использования разнообразных отопительных систем.
Среднестатистическая информация выясняется у сотрудника ЖКХ в вашем регионе. После этого умножьте это значение на суммарную площадь строения, и вы получите средний показатель необходимой мощности котла.
Примeр расчета
Газ - самый распространенный вид топлива. Как рассчитать мощность газового котла? Рассмотрим пример расчета для строения площадью в 150 м², которое предположительно расположено в Красноярском крае. Подсчет произведен для системы отопления с естественной циркуляцией без постоянного давления от насоса. Удельная мощность в рассматриваемом регионе составляет 0,90 кВт/м².
150 м² / 10 м² = 15 - это промежуточный коэффициент подсчета, в котором подразумевается, что на отдельные 10 м² площади отапливаемого помещения требуется 1 кВт тепловой мощности агрегата.
15 × 0,90 кВт/м² = 13,5 кВт.
В итоге получено среднее значение тепловой энергии, требующееся конкретному строению со среднестатистическими теплоизоляционными и климатическими показателями.
Если учитывать использование горячей воды для ванной комнаты и кухни, необходимо будет прибавить не менее 20% к мощности: 13,5 + 13,5 × 0,2 = 16,2 кВт.
Стоит обратить внимание на то, что давление в котле и тепловой магистрали может быть малоустойчивым, для этого необходимо прибавить еще 15% к мощности: 16,2 + 13,5 × 0,15 = 18,225 кВт.
Учитывая то, что определенную утечку тепловой энергии не избежать, необходимо округлить полученный результат в большую сторону. Получается, что для обеспечения обогрева конкретного строения при помощи отопительного агрегата на газовом топливе потребуется котел с минимальной мощностью 19 кВт.
Вычисления мощности для агрегатов на газовом топливе чаще всего выполняются в период планировки строения. Причиной этому является изначальное заложение в проект расположения отопительных приборов, проемов для воздухообмена, дымохода, а также отдельного помещения под обогревательную установку.
Если вам необходимо продумать отопление в уже существующем строении, которое не имеет нужных условий по размещению агрегата на газовом топливе, потребуется установить альтернативную систему отопления. На ее роль хорошо подойдет электрическая установка, подсчет мощности которой производится по аналогичным вычислениям.
Помимо вышеуказанных расчетов, вычисление тепловой мощности котла может произвести специально созданный для этого калькулятор. Он такие параметры, как суммарная площадь помещения, его высота, тип окон и т.д. Чтобы узнать тепловую мощность, необходимо внести в программу требуемые показатели, предварительно выяснив их точное значение.
Вычисление необходимой мощности для обогрева частного дома - не такая уж и сложная задача, тем более, если использовать программу калькулятор. С ней может справиться любой, желающий сэкономить средства и обеспечить оптимальное отопление без лишних затрат тепловой энергии.
В любой системе отопления, использующей жидкий теплоноситель, ее «сердцем» является котел. Именно здесь происходит преобразование энергетического потенциала топлива (твёрдого, газообразного, жидкого) или электричества в тепло, которое передаётся теплоносителю, и уже им разносится по всем отапливаемым помещениям дома или квартиры. Естественно, возможности любого котла не беспредельны, то есть ограничены его техническо-эксплуатационными характеристиками, указанными в паспорте изделия.
Одной из ключевых характеристик является тепловая мощность агрегата. Проще говоря, он должен обладать способностью выработать в единицу времени такое количество тепла, которого было бы достаточно для полноценного обогрева всех помещений дома или квартиры. Подбор подходящей модели «на глаз» или по каким-то уж чересчур обобщенным понятиям может привести к ошибке в ту или иную сторону. Поэтому в данной публикации постараемся предложить читателю хоть и не профессиональный, но все же обладающий достаточно высокой степенью точности алгоритм, как рассчитать мощность котла для отопления дома.
Банальный вопрос – для чего знать необходимую мощность котла
Несмотря на то что вопрос действительно кажется риторическим, все же видится необходимость дать парочку пояснений. Дело в том, что некоторые хозяева домов или квартир все же умудряются допускать ошибки, впадая в ту или иную крайность. То есть приобретая оборудование или заведомо недостаточной тепловой производительности, в надежде сэкономить, или сильно завышенной, чтобы, по их мнению, гарантировано, с большим запасом обеспечить себя теплом в любой ситуации.
И то, и другое – совершенно неправильно, и негативно сказывается как на обеспечении комфортных условий проживания, так и на долговечности самого оборудования.
- Ну, с недостаточностью теплотворной способности все более-менее ясно. При наступлении зимних холодов котел станет работать на полную свою мощность, и не факт, что при этом в помещениях будет комфортный микроклимат. Значит, придется «нагонять тепло» с помощью электрический обогревательных приборов, что повлечет лишние немалые расходы. А сам котел, функционирующий на пределе своих возможностей, вряд ли протянет долго. В любом случае уже через год-другой владельцы жилья однозначно осознают необходимость замены агрегата на более мощный. Так или иначе, цена ошибки получается весьма впечатляющей.
- Ну а почему бы не приобрести котел с большим запасом, чем же это может помешать? Да, безусловно, качественный обогрев помещений будет обеспечен. Но теперь перечислим «минусы» такого подхода:
Во-первых, котел большей мощности сам по себе может стоить значительно дороже, и назвать такую покупку рациональной – сложно.
Во-вторых, с возрастанием мощности практически всегда увеличиваются габариты и масса агрегата. Это ненужные сложности при установке, «украденное» пространство, что бывает особо важно, если котел планируется разместить, например, на кухне или в другом помещении жилой зоны дома.
В-третьих, можно столкнуться с неэкономичностью работы системы отопления – часть затраченных энергоресурсов будет расходоваться, по сути, впустую.
В-четвертых, избыточная мощность – это регулярные длительные отключения котла, которые, кроме того, сопровождаются остыванием дымохода и, соответственно, обильным образованием конденсата.
В-пятых, если мощное оборудование никогда не нагружается должным образом, на пользу ему это не идет. Подобное утверждение может показаться парадоксальным, но так оно и есть – износ становится выше, длительность безаварийной эксплуатации существенно снижается.
Цены на популярные отопительные котлы
Избыток мощности котла будет уместен лишь в том случае, если к нему планируется подключить систему подогрева воды для хозяйственных нужд – бойлер косвенного нагрева. Ну или тогда, когда в перспективе предполагается расширение системы отопления. Например, в планах хозяев – возведение жилой пристройки к дому.
Способы проведения расчета необходимой мощности котла
По правде говоря, проведение теплотехнических расчетов всегда лучше доверять специалистам – слишком уж много нюансов приходится принимать во внимание. Но, понятно, что такие услуги оказываются не бесплатно, поэтому многие хозяева предпочитают взять на себя ответственность за выбор параметров котельного оборудования.
Давайте посмотрим, какие способы расчета тепловой мощности чаще всего предлагаются на просторах интернета. Но для начала уточним вопрос, что конкретно должно влиять на это параметр. Так проще будет разобраться в достоинствах и недостатках каждого из предлагаемых методов расчета.
Какие принципы являются ключевыми при проведении расчетов
Итак, перед системой отопления стоят две главных задачи. Сразу же уточним, что между ними нет четкого разделения – напротив, наблюдается очень тесная взаимосвязь.
- Первая – это создание и поддержание в помещениях комфортной для проживания температуры. Причем этот уровень нагрева должен распространяться на весь объем помещения. Безусловно, в силу физических законов, температурная градация по высоте все равно неизбежна, но она не должна сказываться на ощущении комфортности пребывания в комнате. Получается, что должна быть в состоянии прогреть определённый объем воздуха.
Степень комфортности температуры, безусловно – величина субъективная, то есть разные люди ее могут оценивать по-своему. Но все же принято считать, что этот показатель находится в области +20 ÷ 22 °С. Обычно именно такой температурой и оперируют при проведении теплотехнических расчетов.
Об этом же говорят и нормативы, установленные действующими ГОСТ, СНиП и СанПиН. Вот, например, в таблице ниже приведены требования ГОСТ 30494-96:
| Тип помещения | Уровень температуры воздуха, °С | |
|---|---|---|
| оптимальный | допустимый | |
| Жилые помещения | 20÷22 | 18÷24 |
| Жилые помещения для регионов с минимальными зимними температурами от - 31 °С и ниже | 21÷23 | 20÷24 |
| Кухня | 19÷21 | 18÷26 |
| Туалет | 19÷21 | 18÷26 |
| Ванная, совмещенный санузел | 24÷26 | 18÷26 |
| Кабинет, помещения для отдыха и учебных занятий | 20÷22 | 18÷24 |
| Коридор | 18÷20 | 16÷22 |
| Вестибюль, лестничная клетка | 16÷18 | 14÷20 |
| Кладовые | 16÷18 | 12÷22 |
| Жилые помещения (остальные - не нормируются) | 22÷25 | 20÷28 |
- Вторая задача – это постоянная компенсация возможных тепловых потерь. Создать «идеальный» дом, в которой полностью бы отсутствовали утечки тепла - проблема из проблем, практически нерешаемая. Можно лишь свести их к предельному минимуму. А путями утечки в той или иной мере становятся практически все элементы конструкции здания.
| Элемент конструкции здания | Примерная доля от общих тепловых потерь |
|---|---|
| Фундамент, цоколь, полы первого этада (по грунту или над неотапливаемым повалом) | от 5 до 10% |
| Стыки строительных конструкций | от 5 до 10% |
| Участки прохода инженерных коммуникаций через сроительные консрукции (трубы канализации, водопровода, газоснабжения, электрические или коммункационные кабели и т.п.) | до 5% |
| Внешние стены, в зависимости от уровня термоизоляции | от 20 до 30% |
| Окна и двери на улицу | около 20÷25%, из них порядка половины - из-за недостаточной герметизации коробок, плохой подгонки рам или полотен |
| Крыша | до 20% |
| Дымоход и вентиляция | до 25÷30% |
Для чего давались все эти довольно пространные объяснения? А лишь для того, чтобы у читателя возникла полная ясность, что при расчетах волей-неволей необходимо учитывать оба направления. То есть и «геометрию» отапливаемых помещений дома, и примерный уровень тепловых потерь из них. А количество этих утечек тепла, в свою очередь, зависит еще от целого ряда факторов. Это и разница температур на улице и в доме, и качество термоизоляции, и особенности всего дома в целом и расположения каждого из его помещений, и другие критерии оценки.
Возможно, вас заинтересует информация о том, какие подходят
Теперь, вооружившись этими предварительными познаниями, перейдем к рассмотрению различных методов расчета необходимой тепловой мощности.
Расчет мощности по площади отапливаемых помещений
Предлагается исходить их условного соотношения, что для качественного обогрева одного квадратного метра площади помещения необходим расходовать 100 Вт тепловой энергии. Таким образом, поможет высчитать, какая :
Q = Sобщ / 10
Q - требуемая тепловая мощность системы отопления, выраженная в киловаттах.
Sобщ - суммарная площадь отапливаемых помещений дома, квадратных метров.
Делаются, правда, оговорки:
- Первая - высота потолка помещения в среднем должна составлять 2.7 метра, допускается диапазон от 2,5 до 3 метров.
- Вторая - можно сделать поправку на регион проживания, то есть принять не жесткую норму 100 Вт/м², а «плавающую»:
То есть формула при этом примет несколько иной вид:
Q = Sобщ × Qуд / 1000
Qуд - взятое из показанной выше таблицы значение удельной тепловой мощности на квадратный метр площади.
- Третья - расчет справедлив для домов или квартир со средней степенью утепления ограждающих конструкций.
Тем не менее, несмотря на упомянутые оговорки, такой расчет никак нельзя назвать точным. Согласитесь, что он в большей мере зиждется на «геометрии» дома и его помещений. А вот теплопотери практически в расчет не принимаются, если не считать довольно-таки «размытых» диапазонов удельной тепловой мощности по регионам (которые тоже с весьма туманными границами), и ремарки, что стены должны иметь среднюю степень утепления.
Но что бы то ни было, такой метод все же пользуется популярностью, именно за свою простоту.
Понятно, что к полученному расчетному значению необходимо добавить эксплуатационный резерв мощности котла. Чрезмерно завышать его не следует – специалисты советуют останавливаться на диапазоне от 10 до 20%. Это, кстати, касается всех методов расчета мощности отопительного оборудования, о которых речь пойдет ниже.
Расчет необходимой тепловой мощности по объему помещений
По большому счету, этот способ расчета во многом повторяет предыдущей. Правда, исходной величиной здесь уже выступает не площадь, а объем – по сути, та же площадь, но умноженная еще на высоту потолков.
А нормы удельной тепловой мощности здесь принимаются такие:
- для кирпичных домов – 34 Вт/м³;
- для панельных домов – 41 Вт/м³.
Даже исходя из предлагаемых значений (из их формулировки) становится понятно, что эти нормы были установлены для многоквартирных домов, и применяются в основном для расчета потребности в тепловой энергии для помещений, подключенных к центральной системе отделения или к автономному котельному пункту.
Совершенно очевидно, что во главу угла вновь ставится «геометрия». А вся система учета тепловых потерь сводится лишь к различиям в теплопроводности кирпичных и панельных стен.
Одним словом, точностью такой подход к расчетам тепловой мощности тоже не отличается.
Алгоритм расчета с учетом особенностей дома и его отдельных помещений
Описание методики расчета
Итак, предложенные выше методы дают лишь обще представление о необходимом количестве тепловой энергии для отопления дома или квартиры. Уязвимое место у них общее – практически полное игнорирование возможных тепловых потерь, которые рекомендуется считать «среднестатистическими».
Но вполне возможно провести и более точные вычисления. В этом поможет предлагаемый алгоритм расчета, который воплощен, кроме того, в форме онлайн-калькулятора, который будет предложен ниже. Просто перед началом вычислений имеет смысл пошагово рассмотреть сам принцип их проведения.
Прежде всего – важное замечание. Предлагаемая методика предполагает оценку не всего дома или квартиры по общей площади или объему, а каждого отапливаемого помещения в отдельности. Согласитесь, что комнаты равной площади, но различающиеся, скажем, количеством внешних стен, потребуют и разное количество тепла. Нельзя поставить знак равенства между помещениями, имеющими существенную разницу в количестве и площади окон. И таких критериев оценки каждой из комнат – немало.
Так что будет правильнее рассчитать необходимую мощность для каждого из помещений по отдельности. Ну а потом простое суммирование полученных значений приведет нас к искомому показателю общей тепловой мощности для всей системы отопления. То есть, по сути, для ее «сердца» — котла.
Еще одно замечание. Предлагаемый алгоритм не претендует на «научность», то есть он напрямую не основывается на каких-то конкретных формулах, установленных СНиП или иными руководящими документами. Однако, он проверен практикой применения и показывает результаты с высокой степенью точности. Различия с итогами профессионально проведенных теплотехнических расчетов – минимальны, и никак не сказываются на правильном выборе оборудования по его номинальной тепловой мощности.
«Архитектура» расчета такова - берется базовое, уде упомянутое выше значение удельной тепловой мощности, равное 100 Вт/м², а затем вводится целая череда поправочных коэффициентов, в той или иной степени отражающих количество теплопотерь конкретного помещения.
Если это выразить математической формулой, то получится примерно так:
Qк = 0.1 × Sк × k1 × k2 × k3 × k4 × k5 × k6 × k7 × k8 × k9× k10 × k11
Qк - искомая тепловая мощность, необходимая для полноценного отопления конкретной комнаты
0.1 - перевод 100 Вт в 0.1 кВт, просто для удобства получения результата именно в киловаттах.
Sк - площадь помещения.
k1 ÷ k11 - поправочные коэффициенты для корректировки результата с учетом особенностей помещения.
С определением площади помещения, надо полагать, проблем быть не должно. Так что сразу перейдем к подробному рассмотрению поправочных коэффициентов.
- k1 — коэффициент, учитывающий высоту потолков в комнате.
Понятно, что высота потолков напрямую влияет на объем воздуха, который должна прогреть система отопления. Для расчета предлагается принять следующие значения поправочного коэффициента:
- k2 — коэффициент, учитывающий количество стен помещения, контактирующих с улицей.
Чем больше площадь контакта с внешней средой, тем выше уровень тепловых потерь. Каждый знает, что в угловой комнате всегда бывает значительно прохладнее, нежели в имеющей всего одну внешнюю стену. А некоторые помещения дома или квартиры и вовсе могут быть внутренними, не имеющими контакта с улицей.
По уму, конечно, следует принимать не только количество внешних стен, но и их площадь. Но у нас расчет все же упрощенный, поэтому ограничимся только введением поправочного коэффициента.
Коэффициенты для различных случаев приведены в таблице ниже:
Случай, когда все четыре стены внешние – не рассматриваем. Это уже не жилой дом, а просто какой-то сарай.
- k3 — коэффициент, принимающий в расчет положение внешних стен относительно сторон света.
Даже зимой не стоит сбрасывать со счетов возможное воздействие энергии солнечных лучей. В ясный день они проникают через окна в помещения, включаясь тем самым в общую подачу тепла. Кроме того, и стены получают заряд солнечной энергии, что ведет к уменьшению общего количества теплопотерь через них. Но все это справедливо только лишь для тех стен, которые «видят» Солнце. На северной и северо-восточной стороне дома такого влияния не оказывается, на что тоже можно сделать определённую поправку.
Значения корректировочного коэффициента на стороны света – в таблице ниже:
- k4 — коэффициент, учитывающий направление зимних ветров.
Возможно, эта поправка и не является обязательной, но для домов, расположенных на открытой местности, имеет смысл принять в расчет и ее.
Возможно вас заинтересует информация о том, что собой представляют
Практически в любой местности наблюдается преобладание зимних ветров – это еще называется «розой ветров». Такая схема в обязательном порядке есть у местных метеорологов – она составляется по результатам многолетних наблюдений за погодой. Довольно часто и сами местные жители прекрасно осведомлены, какие ветра чаще всего их беспокоят зимой.
И если стена помещения размещена с наветренной стороны, и не защищена какими-то естественными или искусственными преградами от ветра, то она будет выстуживаться значительно сильнее. То есть и тепловые потери помещения возрастают. В меньшей степени это будет выражено у стены, расположенной параллельно направлению ветра, в минимальной – находящейся с подветренной стороны.
Если нет желания «заморачиваться» с этим фактором, или же отсутствует достоверная информация о зимней розе ветров, то можно оставить коэффициент, равный единице. Или же, наоборот, приять его максимальным, на всякий случай, то есть для наиболее неблагоприятных условий.
Значения этого поправочного коэффициента – в таблице:
- k5 — коэффициент, учитывающий уровень зимних температур в регионе проживания.
Если проводить теплотехнические расчеты по всем правилам, то оценку тепловых потерь проводят с учетом разницы температур в помещении и на улице. Понятно, что чем холоднее по климатическим условиям регион, тем больше тепла требуется подавать в системе отопления.
В нашем алгоритме это тоже будет в определенной степени учтено, но с допустимым упрощением. В зависимости от уровня минимальных зимних температур, приходящихся на самую холодную декаду, выбирается поправочный коэффициент k5.
Здесь будет уместным сделать одно замечание. Расчет будет корректным, если принимаются во внимание температуры, которые для данного региона считаются нормой. Нет никакой необходимости вспоминать аномальные морозы, которые случились, скажем, несколько лет назад (и оттого, кстати, и запомнились). То есть должна выбираться самая низкая, но нормальная для данной местности температура.
- k6 – коэффициент, принимающий во внимание качество термоизоляции стен.
Вполне понятно, что чем эффективнее система утепления стен, тем меньше будет уровень тепловых потерь. В идеале, к которому следует стремиться, термоизоляция вообще должна быть полноценной, проведенной на основании выполненных теплотехнических расчетов, с учетом климатический условий региона и особенностей конструкции дома.
При расчете требуемой тепловой мощности системы отопления следует учесть и имеющуюся термоизоляцию стен. Предлагается такая градация поправочных коэффициентов:
Недостаточная степень термоизоляции или вообще полное ее отсутствие, по идее, вовсе не должны наблюдаться в жилом доме. В противном случае система отопления будет очень затратной, да еще и без гарантии создания действительно комфортных условий проживания.
Возможно, вас заинтересует информация о том, в системе отопления
Если читатель желает самостоятельно оценить уровень термоизоляции своего жилья, он может воспользоваться информацией и калькулятором, которые размещены в последнем разделе настоящей публикации.
- k7 и k8– коэффициенты, учитывающие теплопотери через пол и потолок.
Следующие два коэффициента схожи – их введением в расчет принимается во внимание примерный уровень тепловых потерь через полы и потолки помещений. Подробно здесь расписывать незачем – и возможные варианты, и соответствующие им значения этих коэффициентов показаны в таблицах:
Для начала – коэффициент k7, корректирующий результат в зависимости от особенностей пола:
Теперь – коэффициент k8, вносящий поправку на соседство сверху:
- k9 – коэффициент, учитывающий качество окон в помещении.
Здесь тоже все просто – чем качественнее окна, тем меньше теплопотери через них. Старые деревянные рамы, как правило, не отличаются хорошими термоизоляционными характеристиками. Лучше с этим дело обстоит у современных оконных систем, оснащенных стеклопакетами. Но и у них может быть определённая градация – по количество камер в стеклопакете и по другим особенностям конструкции.
Для нашего упрощенного расчета можно применить следующие значения коэффициента k9:
- k10 – коэффициент, вносящий поправку на площадь остекления комнаты.
Качество окон еще полностью не раскрывает всех объемов возможных теплопотерь через них. Очень большое значение имеет площадь остекления. Согласитесь, сложно сравнивать маленькое окошко и огромное панорамное окно чуть не во всю стену.
Чтобы внести корректировку и на этот параметр, для начала следует рассчитать так называемый коэффициент остекления помещения. Это несложно – просто находится отношение площади остекления к общей площади комнаты.
kw = sw / S
kw - коэффициент остекления помещения;
sw - суммарная площадь остекленных поверхностей, м²;
S - площадь помещения, м².
Измерить и просуммировать площадь окон сможет каждый. А затем несложно простым делением найти и искомый коэффициент остекления. А он, в свою очередь, дает возможность зайти в таблицу и определить значение поправочного коэффициента k10:
| Значение коэффициента остекления kw | Значение коэффициента k10 |
|---|---|
| - до 0.1 | 0.8 |
| - от 0.11 до 0.2 | 0.9 |
| - от 0.21 до 0.3 | 1.0 |
| - от 0.31 до 0.4 | 1.1 |
| - от 0.41 до 0.5 | 1.2 |
| - свыше 0.51 | 1.3 |
- k11 – коэффициент, принимающий во внимание наличие дверей на улицу.
Последний из рассматриваемых коэффициентов. В помещении может быть дверь, ведущая непосредственно на улицу, на холодный балкон, в неотапливаемый коридор или подъезд и т.п. Мало того что дверь сама по себе часто является весьма серьезным «мостиком холода» - при ее регулярном открывании каждый раз в помещение будет проникать изрядный объем холодного воздуха. Стало быть, и на это фактор следует сделать поправку: подобные теплопотери, безусловно, требуют дополнительной компенсации.
Значения коэффициента k11 приведены в таблице:
Этот коэффициент стоит принимать во внимание, если дверями в зимнее время регулярно пользуются.
Возможно, вас заинтересует информация о том, что собой представляет
* * * * * * *
Итак, все поправочные коэффициенты рассмотрены. Как видите – ничего сверхсложного здесь нет, и можно смело переходить к расчетам.
Еще один совет перед началом вычислений. Все будет намного проще, если предварительно составить таблицу, в первом столбце которой последовательно указать все отпаиваемые помещения дома или квартиры. Далее, по столбцам, разместить данные, которые требуются для расчетов. Например, во втором столбце – площадь помещения, в третьем - высота потолков, в четвертом – ориентация по сторонам света – и так далее. Такую табличку составить несложно, имея перед собой план своих жилых владений. Понятно, что в последний столбец будут заноситься рассчитанные значения требуемой тепловой мощности по каждому помещению.
Таблицу можно составить в офисном приложении, или даже просто расчертить на листе бумаги. И не спешите с ней расставаться после проведения расчётов – полученные показатели тепловой мощности еще пригодятся, например, при приобретении радиаторов отопления или же электрических нагревательных приборов, используемых в качестве резервного источника тепла.
Чтобы предельно упростить читателю задачу проведения таких вычислений, ниже размещен специальный онлайн-калькулятор. С ним, при предварительно собранных в таблицу исходных данных, расчет займёт буквально считаные минуты.
Калькулятор расчета необходимой тепловой мощности для помещений дома или квартиры.
Главный вопрос, возникающий при необходимости устройства автономного отопления дома – как рассчитать мощность газового котла, чтобы зимой в жилых помещениях было комфортно, и при этом не допустить лишних затрат. Ошибочным будет мнение о том, что подобрать котел можно без расчета, просто установив агрегат с большим запасом мощности, так как все современные теплогенераторы оснащаются системами автоматики, позволяющими регулировать расход топлива. Однако установка котлоагрегата, мощность которого будет превышать реальные потребности в тепле, приведет, во-первых, к дополнительным расходам по приобретению самого котла и соответствующих комплектующих, во-вторых, к его неэффективной работе, что может вызвать сбои автоматики и повышенный износ оборудования.
Для крупных объектов котельные агрегаты подбираются проектировщиками на основании сложных расчетов, но для малоэтажных частных домов это вполне можно сделать самостоятельно, пользуясь упрощенными способами.
Расчет мощности котла
Настенный котел с обвязкой
Расчет мощности газового котла упрощенными методами можно произвести как для квартиры или дома, построенного по типовому проекту, так и для частного дома, сооруженного по индивидуальному проекту.
Расчет для типового дома
Для упрощенного расчета мощности котла для типового дома исходят из норматива необходимой удельной тепловой мощности котла Ум = 1 кВт/10 м2, означающего, что для поддержания комфортной температуры в помещении площадью 10 м2 требуется 1 кВт тепловой энергии. В расчете не учитывается объем помещений, так как во всех домах, построенных по типовым проектам, высота помещений не превышает 3 метров.
Формула для подсчета мощности котлоагрегата выглядит следующим образом:
Рм = Ум х П х Кр
- П – сумма всех площадей отапливаемых помещений;
- Кр – коэффициент, учитывающий климатические особенности регионов.
Так как в России климат в регионах значительно отличается, вводится поправочный коэффициент Кр, величина которого принимается:
- для регионов юга России – 0,9;
- для регионов средней полосы – 1,2;
- для московской области – 1,5;
- для северных регионов – 2,0.
Например, для квартиры или дома общей площадью 120 м2, расположенных в московской области необходимая мощность котла будет равна:
Рм = 120 х 1,5/ 10 = 18 кВт
В примере приведен расчет для котла, используемого только в целях отопления. В случае, когда необходимо рассчитать мощность двухконтурного агрегата, предназначенного, помимо отопления, и для горячего водоснабжения, следует увеличить полученную по формуле мощность примерно на 30 %. В этом случае оптимальная мощность котла будет равна: 18 х 1,3 = 23,4 кВт. Так как мощности котлов, предлагаемых производителями, приводятся в целых цифрах, то следует выбрать агрегат с наиболее близкой к расчетному показателю мощностью – 25 кВт.
Расчет мощности котла для индивидуального дома
Система отопления частного дома
Расчет мощности газового котла для дома, построенного по индивидуальному проекту, более точен, так как учитывает высоту помещений и некоторые другие параметры. Подсчет производится по формуле:
Рм = Тп х Кз
- Рм – необходимая расчетная мощность котельного агрегата;
- Тп – возможные тепловые потери здания;
- Кз – коэффициент запаса, принимаемый в пределах 1,15-1,2.
В свою очередь величина возможных теплопотерь здания рассчитывается по следующей формуле:
Тп = Оз х Рт х Кр
- Оз – общий объем отапливаемых помещений дома;
- Рт – разница температур наружного воздуха и воздуха внутри помещений;
- Кр – коэффициент, учитывающий рассеивание тепловой энергии и зависящий от типа ограждающих конструкций дома, вида заполнения оконных проемов, степени утепления здания.
Величина коэффициента рассеивания принимается для:
- зданий с низкой степенью теплозащиты, стены которых, например, выложены из кирпича без прослойки утеплителя со стандартными деревянными окнами, равным 2,0-2,9;
- для сооружений со средней степенью теплозащиты, двойными стенами с утеплителем, небольшим количеством окон, равным 1,0-1,9;
- для домов с высокой степенью тепловой защиты – утепленными полами, окнами с двойными стеклопакетами, деревянными каркасными, из бруса или оцилиндрованного бревна и т. п., равным 0,6-0,9.
Например, для дома со средней степенью теплозащиты, суммарным объемом отапливаемых помещений 630 м3 (двухэтажный, площадью одного этажа 100 м2, но высота помещений на 1 этаже 3,3 м, на 2 этаже – 3,0 м), разницей температур между наружным воздухом и воздухом в помещениях 45 (рассчитывается как разница между нормативной температурой в жилых помещениях, принимаемой равной 20 градусам, и температурой наиболее холодного периода года по данным СНиП для данного региона, к примеру, 25 градусов мороза) величина теплопотерь будет равна:
Тп = 630 х 45 х 1,0 = 28350 Вт.
Расчетная мощность котла тогда будет:
Рм = 28,35 х 1,2 = 34 кВт
Расчет мощности котла с помощью калькулятора на сайте производителя
Онлайн-калькулятор
Многие производители или компании, продающие отопительное оборудование, предлагают воспользоваться онлайн-калькуляторами на своих сайтах. Обычно для такого расчета требуется просто ввести в программу-калькулятор следующие параметры:
- величину температуры, которую нужно поддерживать в доме;
- температуру наружного воздуха в самый холодный период года;
- необходимость в горячем водоснабжении;
- наличие системы принудительной вентиляции;
- этажность дома;
- высоту помещений;
- характер конструкции перекрытий;
- параметры наружных стен – из какого материала, имеется или нет утеплитель;
- сведения о длине каждой наружной стены;
- сведения о количестве и размерах оконных проемов и характере их заполнения;
Все эти данные нетрудно определить самостоятельно, а затем только останется вставить их в соответствующие отделы программы и получить готовый расчет мощности котла.
Подробный видео урок по расчету:
Не забудьте оценить статью.
