Расчет мощности котла
На сегодняшний день на рынке представлен огромный ассортимент котлов длительного горения. Внешний вид, паспортные технические характеристики дают только поверхностное представление о технических возможностях твердотопливного котла. Покупатель при выборе отопительного оборудования чаще всего интересуется мощностью котла, при этом не учитывает особенности помещения, которое надо обогреть и переплачивает, приобретая мощные агрегаты, не соответствующие реальным требованиям и поставленным задачам. Важно понимать, как должен работать котел и на что будет расходоваться его ресурс. Правильная установка оборудования, правильный выбор котла по мощности с учетом всех потребностей и конструктивных особенностей помещения позволят вывести систему домашнего отопления на оптимальный режим работы.
Рассчитать самостоятельно мощность твёрдотопливного котла, необходимого для решения ваших задач не трудно.
Итак, что такое мощность котла? Мощность – это отношение расходуемого количества топлива к объему выделяемой тепловой энергии на оптимальных режимах работы оборудования.
Некорректно подобранный по мощности котел не сможет обеспечить необходимую температуру котловой воды в отопительном контуре.
Котел с недостаточной мощностью не обогреет дом, будет постоянно работать с перегрузкой, что приведет к преждевременному выходу из строя. Расход топлива будет максимальным,а тепла в доме не будет. Выход один – установить другой котел со всеми накладными расходами ( демонтаж и монтаж котла, моральный ущерб).И, наоборот, мощный аппарат будет сжигать больше топлива, при этом КПД котла будет падать. Превышение мощности котла технологических параметров системы отопления, приводит к тому, что теплоноситель в контуре будет расходиться импульсивно. Частые включения и выключения нагревательного агрегата приводит к перерасходу топлива, снижению эксплуатационных возможностей отопительного оборудования в целом.
Теоретически принято считать, что 10 кВт достаточно для отопления жилой площади в 10 м2. Данный показатель берется с учетом высокой теплоэффективности здания и стандартных конструктивных особенностей строения (высота потолка, площадь остекления).
Подобранный котел в реальности должен иметь избыточные возможности. Избыточная мощность твердотопливного котла позволит быстро вывести на оптимальный режим работы всю систему отопления в доме. Дополнительный ресурс должен превышать расчетные данные на 20-30%.
Более точный расчёт производится по следующей формуле:
Q = VxΔTxK/850,
- Q – количество тепла выраженное в кВт/ч,
- V – объём отапливаемого помещения выраженный в куб. м,
- ΔT – разница между температурой снаружи и внутри дома,
- К – корректирующий коэффициент, который учитывает потерю тепла,
- 850 – число, благодаря которому произведение трёх вышеуказанных параметров можно перевести в кВт/ч.
Показатель К может иметь следующие значения:
- 3-4 – если конструкция здания упрощённая и деревянная или если оно сделано из профлиста;
- 2-2,9 – у помещения небольшая теплоизоляция. Такое помещение имеет простую конструкцию, длина 1 кирпича равна толщине стены, окна и крыша имеют упрощённую постройку;
- 1-1,9 – конструкция здания считается стандартной. У таких домой двойная кирпичная вкладка и мало простых окон. Кровля крыши обычная;
- 0,6-0,9 – конструкция здания считается улучшенной. Такое здание имеет окна с двойными стеклопакетами, основа пола толстая, стены кирпичные и имеют двойную теплоизоляцию, крыша имеет теплоизоляцию, сделанную из хорошего материала.
Ниже приведена ситуация, в которой можно использовать данную формулу.
Дом имеет площадь 200 кв. м, высота его стен 3 м, теплоизоляция является первоклассной. Показатель температуры окружающего воздуха рядом с домом не падает ниже -25 °С. Получается, что ΔT = 20 — (-25) = 45 °С. Получается, чтобы узнать количество тепла, которое требуется для отопления дома, необходимо произвести следующий расчёт:
Q = 200*3*45*0,9/850 = 28,58 кВт/ч.
Полученный результат пока что не следует округлять, ведь к котлу может быть еще подключена система горячего водоснабжения.
Если вода для мытья нагревается другим способом, то результат, который получен самостоятельно не нуждается в корректировке и эта стадия расчёта является завершающей.
Чтобы произвести расчет расхода тепла в случае дополнительного нагрева воды необходимо самостоятельно прибавить к предыдущему показателю расход тепла для горячего водоснабжения. Для его расчета можно воспользоваться следующей формулой:
Qв = с*m*Δt,
- с – удельная теплоёмкость воды, которая всегда равна 4200 Дж/кг*К,
- m – показывает массу воды в кг,
- Δt – разница температуры нагретой воды и воды, которая поступила из водопровода.
К примеру, среднестатистическая семья в среднем потребляет 150 л тёплой воды. Теплоноситель, который нагревает котёл имеет температуру равную 80 °С, а температура воды, поступающей из водопровода равна 10 °С, тогда Δt = 80 — 10 = 70 °С.
Qв = 4200*150*70 = 44 100 000 Дж или 12,25 кВт/ч.
После необходимо поступить следующим образом:
1. Допустим, нужно нагреть 150 л воды за один раз, значит ёмкость косвенного теплообменника равна 150 л, следовательно, к 28,58 кВт/ч необходимо прибавить 12,25 кВт/ч. Делается потому что показатель Qзаг меньше 40,83, следовательно, в помещении будет прохладнее ожидаемых 20 °С.
2. В случае, если нагрев воды происходит порционно, то есть ёмкость косвенного теплообменника составляет 50 л, показатель 12,25 нужно разделить на 3 и далее прибавить самостоятельно к 28,58. После этих расчётов Qзаг равен 32,67 кВт/ч. Полученный показатель это и есть мощность, котла, которая необходима для отопления помещения.
Расчёт мощности котла по площади помещения.
Такой расчёт является более точным, потому что учитывает огромное количество нюансов. Производится он по следующей формуле:
Q = 0,1*S*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7, здесь
1. 0,1 кВт – норма необходимого тепла на 1 кв. м.
2. S – площадь помещения, которое нужно отопить.
3. k1 показывает тепло, которое потерялось из-за строения окон, и имеет следующие показатели:
- 1,27 – у окна одно стекло;
- 1,0 – в помещении установлены окна со стеклопакетом;
- 0,85 – окна, которые имеют тройное стекло.
4. k2 показывает, тепло которое потерялось из-за площади окна (Sw). Sw Относится к площади пола Sf. Его показатели следующие:
- 0,8 при Sw/Sf = 0,1;
- 0,9 при Sw/Sf = 0,2;
- 1 при Sw/Sf = 0,3;
- 1,1 при Sw/Sf = 0,4;
- 1,2 при Sw/Sf = 0,5.
5. k3 показывает утечку тепла сквозь стены. Может быть следующим:
- 1,27 – некачественная теплоизоляция;
- 1 – стена дома имеет толщину 2-ух кирпичей или сам дом имеет утеплитель толщиной 15 см;
- 0,854 – хорошая теплоизоляция.
6. k4 показывает количество потерянного тепла из-за температуры снаружи здания. Имеет следующие показатели:
- 0,7, когда tз = -10 °С;
- 0,9 для tз = -15 °С;
- 1,1 для tз = -20 °С;
- 1,3 для tз = -25 °С;
- 1,5 для tз = -30 °С.
7. k5 показывает сколько тепла потерялось из-за наружных стен. Имеет следующие значения:
- 1,1 в здании одна внешняя стена;
- 1,2 в здании 2 внешних стены;
- 1,3 в здании 3 внешних стены;
- 1,4 в здании 4 внешних стены.
8. k6 показывает количество тепла, которое необходимо дополнительно и зависит от высоты потолка (Н). Имеет следующие показатели:
- 1 для Н = 2,5 м;
- 1,05 для Н = 3,0 м;
- 1,1 для Н = 3,5 м;
- 1,15 для Н = 4,0 м;
- 1,2 для Н = 4,5 м.
9. k7 показывает сколько тепла была потеряно. Зависит от типа постройки, которая расположена над отапливаемым помещением. Имеет следующие показатели:
- 0,8 отапливаемое помещение;
- 0,9 тёплый чердак;
- 1 холодный чердак.
В качестве примера возьмем те же исходные условия, кроме параметра окон, которые имеют тройной стеклопакет и составляют 30% от площади пола. Постройка имеет 4 наружных стены, а сверху над ней расположен холодный чердак.
Тогда расчет будет выглядеть так: Q = 0,1*200*0,85*1*0,854*1,3*1,4*1,05*1 = 27,74 кВт/ч. Данный показатель необходимо увеличить, для этого нужно самостоятельно добавить количество тепла, которое требуется для ГВС, если она подключена к котлу.
Еще один фактор, влияющий на КПД котла - это калорийность топлива. Чем выше калорийность угля, тем дольше котел горит на одной загрузке.
