Расчет мощности котла отопления

Расчет мощности котла отопления

Котел отопления является базовым элементом любой автономной системы обогрева помещений. При сооружении такой системы в частном доме или квартире многоэтажного дома важнейшим мероприятием является правильный расчет мощности котлоагрегата.

Неверный подбор производительности может повлечь за собой низкую эффективность работы отопительных приборов – радиаторов или конвекторов, сбои в работе комплексов горячего водоснабжения, водяных теплых полов, зачастую – нерациональное потребление топлива или значительное снижение нормативного срока службы отопительного котла. В материале данной статьи мы расскажем об основных способах и алгоритме расчета мощности котлов для индивидуального отопления.

Способы расчета требуемой тепловой мощности

Способы расчета тепловой мощности

Для расчета производительности котла отопления используются следующие методики:

  1. Тепловой расчет;
  2. Расчет необходимого количества тепла по площади отапливаемого помещения;
  3. Расчет по объему отапливаемого помещения.

Наиболее точной из указанных методик определения требуемого количества теплоты является тепловой расчет. Здесь для определения количества тепла используется определенный набор формул, учитывающий большое количество характеристик – показатели тепловой изоляции здания, расположение помещений относительно сторон света, климатические условия в регионе, продолжительность отопительного сезона, режим работы оборудования, ветровую нагрузку и еще целую группу переменных величин.

Данная методика в большинстве своем используется только опытными инженерами-проектировщиками. Конечно же, имеется возможность самостоятельного расчета и для каждого пользователя всемирной сети – интернет содержит не только описания алгоритма теплового расчета — зачастую можно найти и необходимое программное обеспечение (в том числе и бесплатное). Но практика подтверждает, что самостоятельный расчет без наличия базовых знаний в области теплотехники чаще всего дает не совсем точные или ошибочные итоговые величины.

Поэтому наиболее распространенными при определении количества требуемой для отопления теплоты являются упрощенные (укрупненные) расчеты по площади или объему помещения. Эти методики дают погрешность в 5 – 10 %, такие отклонения обычно не оказывает существенного воздействия на режим и качество работы отопительного котла и комплексов теплопотребления.

При высоте потолков в отапливаемых помещения до 2,7 метра и средними значениями тепловой защиты для расчета используют показатель удельного количества тепла для обогрева одного квадратного метра помещения – он находится в диапазоне от 80 до 120 Вт, в большинстве случаев принимается равным 100. В расчете суммируется площадь помещений и умножается на этот показатель – результатом является укрупненная тепловая мощность, требуемая для обогрева помещений.

При увеличенной высоте помещений (более 2,7 м) производится расчет объема помещений – площадь умножается на высоту, затем полученное значение умножается на удельный показатель теплоты, равный 35 – 40 Вт.

Таким образом (по той или иной методике) определяется базовое значение количества теплоты, требуемого для отопления. Но это значение не является итоговой мощностью котла и требует ряда корректировок с учетом дополнительных объемов тепла, требуемых для работы других систем теплопотребления.

Расчет общей мощности котла отопления

Суммарная производительность котла включает в себя следующие составляющие:

  1. Теплота, затрачиваемая на отопление;
  2. Мощность системы горячего водоснабжения;
  3. Резервная мощность;
  4. Теплота, затрачиваемая на работу дополнительного оборудования.

Общая мощность отопления определяется по методикам, указанным в предыдущем разделе статьи. Но здесь следует отметить одну особенность – а именно распределение полученного значения. Сейчас зачастую для обогрева помещений используются не только классические радиаторы (или конвекторы) – большую популярность приобрели комплексы теплых полов (в случае наличия собственного котла они имеют водяную конфигурацию).

Так вот – какую же мощность имеют радиаторная и напольная системы отопления, какова пропорция между ними? Здесь существует несколько решений, а именно:

  1. Радиаторное и напольное отопление имеют одинаковую мощность, равную расчетной величине количества тепла, требуемого для обогрева помещений;
  2. Каждая из систем обладает производительностью в 50% от общей расчетной величины;
  3. Радиаторное отопление имеет стопроцентную расчетную общую мощность, теплые полы обладают ограниченной площадью и используются для дополнительного обогрева, создания повышенного комфорта (производительность их закладывается отдельно в мощность котла).

Каждое из этих решений имеет как свои достоинства, так и определенные недостатки. Вариант 1 является наиболее безопасным в плане обеспечения бесперебойности обогрева помещений, системы могут эксплуатироваться попеременно или совместно – в разных тепловых нагрузках. Основным недостатком этого технического решения является увеличенный расход материалов, необходимость монтажа двух полноценных систем отопления.

Второй вариант – разделение мощности между радиаторной системой и комплексом теплых полов, снижает расход материалов, но при такой компоновке может возникнуть ситуация, когда одна отдельная система может не обеспечить нужную температуру воздуха в помещении – при остановке или выходе из строя второй системы.

Третий вариант является наиболее распространенным – его можно назвать «золотой серединой». В этом случае полы имеют ограниченную мощность, сооружаются обычно в ванных комнатах, спальнях, коридорах и так далее для создания зон повышенной комфортности. Производительность таких схем напольного отопления определяется из расчета 50 – 60 Ватт на 1 м2 греющей поверхности пола и закладывается отдельной величиной в мощность котлоагрегата.

Важной составляющей в производительности теплогенератора является мощность, затрачиваемая на обеспечение нужд горячего водоснабжения. Среднее значение тепла, используемое на ГВС, можно рассчитать по следующей методике:

Средний расход теплоты на ГВС для жилых зданий определяется по формуле:

Qср = 1,2 х n х 110 (55 – Т1) х с / 24 х 3,6

где n – число проживающих;

110 – средняя норма расхода горячей воды на 1 человека в сутки, литров;

55 – нормативная температура горячей воды, 0С;

Т1 – температура холодной воды, обычно принимается равной 50С;

с – удельная теплоемкость воды, равная 4,187 кДж/(кг0С).

Например, для семьи из 3-х человек, потребное количество тепла на ГВС будет иметь следующее значение:

Qср = 1,2 х 3 х 110 х 50 х 4,187 / 24 х 3,6 = 959,5 Вт

Следует учесть, что величина эта имеется среднесуточное значение, максимальный же расход тепла рассчитывается с учетом поправочного коэффициента:

Q = 2,4 х Qср и в нашем случае составит 959,5 х 2,4 = 2 302 Вт.

Полученное значение закладывают в производительность котельного агрегата в качестве отдельной составляющей.

Третьей важной составляющей при расчете котла является его резервная мощность. Обычно она принимается из диапазона 5 – 10% от общей тепловой нагрузки. Резерв производительности необходим для создания «щадящих» условий работы для теплогенератора – котел не выходит на предельные пиковые нагрузки, что сохраняет нормальный срок службы оборудования.

Последнее слагаемое в мощности котла – производительность отдельных устройств, потребляющих тепловую энергию. Чаще всего это теплообменные аппараты бассейнов и калориферы систем приточной вентиляции. Требуемое количество теплоты здесь обычно определяется по техническим паспортам оборудования и либо полностью закладывается в мощность котла отдельной величиной, либо (при небольших значениях) – частично.

Пример расчета мощности котла отопления

Пример расчета мощности котла отопления

Для обобщения методик приведем пример расчета для определенных условий. За исходные данные принимаем следующие показатели:

  1. Имеется жилой дом общей площадью 180 м2;
  2. Высота потолка в помещениях – 3 метра;
  3. Качество тепловой изоляции – среднее;
  4. Количество проживающих – 4 человека;
  5. Системы отопления и горячего водоснабжения – автономные (от собственного котла);
  6. Площадь водяных теплых полов – 50 м2 (дополнительное отопление);
  7. Другие источники теплопотребления отсутствуют.

Количество тепла на радиаторное отопление рассчитываем по объему помещений

А = 180 х 3 х 37,5 = 20250 Вт

Теплота, расходуемая на производство горячей воды

В = 1,2 х 4 х 110 х 50 х 4,187 / 24 х 3,6 = 1279,4 Вт х 2,4 = 3069 Вт.

Тепловая мощность комплекса водяных теплых полов

С = 50 м2 х 55 Вт = 2750 Вт

Таким образом, потребное количество тепла равно

А + В + С = 20250 + 3069 + 2750 = 26069 Вт

Отсюда мощность котла с учетом поправки на запас производительности, принимаемый в 10%, будет равен 26069 х 1,1 = 28675 Вт. По этому значению из каталогов производителей выбирается котел, причем рекомендуется принимать тепловую мощность оборудования с округлением в большую сторону.

(Просмотров 26 , 1 сегодня)