Система отопления — самая важная, сложная и дорогостоящая из всех жилищных коммуникаций. Обустройство отопления требует тщательного проектирования во избежание неприятных последствий, которые часто бывает трудно исправить.

Основные типы отопительного оборудования

На рынке отопительной техники представлен большой выбор котлов. Множество моделей различаются друг от друга по конструкции, источнику энергии, мощности. Выпускаются котлы с диапазоном мощности: от 4 кВт до нескольких тысяч кВт. Таким образом, есть возможность подобрать оптимально подходящий котел для здания любых габаритов, как для дачного домика, так и загородного коттеджа. Выбор котла того или иного типа: твердотопливный, электрический, жидкотопливный или газовый во многом зависит от региона проживания и уровня развития инфраструктуры. Немаловажным является доступность приобретения определенного вида топлива и его стоимость.

Одним из ключевых моментов планирования жилищного отопления является расчет мощности котла, при этом необходимо учесть особенности, свойственные системам, работающим с разными видами отопителей. Ошибки в подборе мощности котла недопустимы, причем, как ее превышение, так и уменьшение. При недостаточной мощности котла дом будет холодным. Избыточная мощность приведет к перерасходу электроэнергии или топлива.

Расчет мощности отопительного котла по площади помещения

Одним из главных условий комфортного жилья является наличие продуманной системы обогрева. Тип отопления и требуемое оборудование выбирают еще на этапе проектирования дома. Определение мощности котла отопления по площади позволяет получить вполне объективные данные.

Основные правила расчета и параметры, используемые при вычислениях:

1. Площадь отапливаемого помещения (S).
2. Удельная мощность на 10 м² отапливаемой площади – (Wуд). Эта величина определяется с корректировкой на климатические условия отдельного региона.
3. Wуд. Для Московской области составляет — от 1,2 кВт до 1,5 кВт.
4. Для южных областей – от 0,7 кВт до 0,9 кВт.
5. Для северной зоны – от 1,5 кВт до 2,0 кВт.
6. Мощность котла вычисляют по формуле: Wкот = (SхWуд.):10.

Возможно использование упрощенного варианта формулы, в которой Wуд = 1, и теплоотдача котла измеряется как 10 кВт на 100 м² отапливаемой площади. При таком расчете к полученному значению прибавляют не менее 15%, чтобы получить более реальную цифру.

Пример: расчет мощности котла отопления для дома площадью 100 м².

Удельная мощность для Московской области составляет 1,2 кВт.

Таким образом Wкотла = (100х1,2)/10 =12 киловатт.

Для более верного расчета необходимой мощности приборов отопления требуется собрать расширенный перечень данных:

1. Действительные теплопотери помещения. Утечка тепла любого здания происходит через двери, окна, крышу, пол, стены, систему вентиляции.
2. Разница температуры внутри здания и на улице. При расчете мощности отопительного котла учитывают разницу температуры внутри помещения и за его пределами. Чем больше разность температурных величин, тем больше теплопотери.
3. Теплоизоляционные характеристики строительных конструкций. Теплопроводные свойства дверей, окон, стен и пола зависят от материала, из которого они сделаны, следовательно, теплопотери через их поверхности также будут иметь отличия.

Для получения необходимых показателей и коэффициентов при определении мощности котла пользуются строительным справочником.

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:

1. Сопротивление теплопередаче материалов оконных конструкций и их теплопотери при ΔT = 50°С. толщина стекла (мм).
2. Толщина зазора между стеклами в мм.
3. Вид газа, заполняющего зазор: воздух или аргон.
4. 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.

Формула №2 для определения сопротивления теплопередаче конструкций из комбинированных материалов: R2 = R1хΔT2/ΔT1

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.

Расчет мощности газового котла отопления

Газовый котел для автономного отопления частного дома пользуется заслуженной популярностью. Такая система удобна, доступна и эффективна. А если дом находится отдаленно от центральных теплосетей, то просто и нет другой альтернативы. Бытовые газовые котлы в большинстве случаев являются наиболее оптимальным вариантом системы обогрева благодаря таким бесспорным преимуществам как: простота и безопасность эксплуатации; отсутствие необходимости в отведении места для хранения топлива, низкая цена топлива, экономичность.

Очень важно при покупке газового котла правильно выбрать подходящую мощность. Если мощность превышает реальные потребности здания в тепле, затраты на отопление будут избыточными. С другой стороны, оборудование с низкой производительностью не способно обеспечить достаточный обогрев помещения. Самый элементарный расчет мощности газового котла по площади: 1 кВт на каждые 10 кв.м. Но такие результаты весьма приблизительны. Чтобы выполнить более точный расчет мощности газового котла, учитывают целый ряд факторов:

• климатические условия региона;
• габариты отапливаемого помещения;
• степень теплоизоляции дома;
• вероятные теплопотери здания;
• количество тепла для подогрева воды;
• количество энергии для нагрева воздуха в системе принудительной вентиляции.

Как правило, при расчетах используют специальный софт: для резервной мощности газового котла добавляют примерно 20% на случай сильного похолодания, понижения  давления газа в системе или других непредвиденных ситуаций. Современные отопительные приборы оснащены автоматическим устройством, регулирующим потребление газа. Это удобно, так как избавляет от перерасхода топлива и ненужных затрат.

Многие ошибочно считают расчет мощности котла отопления излишней формальностью, и что можно просто купить газовый котел с высокой мощностью. На самом деле, необоснованное превышение мощности обогревательного оборудования может вызвать необходимость приобретения комплектующих, а значит, повышенные расходы на ремонт системы, снижение функциональной эффективности котла, перебои в работе автоматического устройства, быстрый износ элементов, появление конденсата в дымоходе и другие негативные последствия.

Расчет мощности котла и правильный подбор обогревательного оборудования будут способствовать увеличению срока его эксплуатации. При выборе газового или другого котла, требуется внимательно изучать сопроводительную документацию. В инструкции котла отопления указывается номинальная мощность, которая вырабатывается при номинальном давлении природного газа 13-20 мбар. Снижение давления в магистрали приведет к тому, что котел мощностью, к примеру, 30 кВт потеряет треть своей мощности. В таком случае котел сможет эффективно обогреть дом площадью всего лишь 200 кв.м, вместо расчетных 300.

Формула  требуемой мощности газового котла для зданий по типовому проекту: М_К = SхУМ_К/10

• М_К – расчетная мощность котла (кВт);
• S – общая площадь отапливаемого помещения (кв.м);
• УМ_К – удельная мощность котла в расчете на каждые 10 кв.м поверхности. Удельная мощность котла зависит от климатических условий и составляет: 0,7-0,9 кВт для южных регионов; 1,0-1,2 кВт для областей средней полосы; 1,5-2,0 для северных районов.

Пример: согласно формулы расчетная мощность котла отопления для дома площадью 200 кв.м, расположенного в зоне умеренного климата, составит: 200Х1,1/10=22 кВт.

Следует помнить, что данная формула используется для вычисления мощности котла, при условии использования его только для отопления дома. Если планируется монтаж  двухконтурной системы с целью нагрева воды для бытовых нужд, то дополнительно увеличивают мощность отопительного оборудования на 25%.

Чтобы правильно выполнить расчет мощности газового котла отопления для дома с нестандартной планировкой по индивидуальному заказу, пользуются другой формулой.

Формула расчета мощности газового котла для зданий по индивидуальному проекту: М_К = QтхКзап,

• М_К – расчетная мощность котла (кВт);
• Qт – прогнозируемые тепловые потери (кВт); Кзап – коэффициент запаса, равный 1,15-1,2, (15-20%).

Величина   прогнозируемых теплопотерь строения определяется по формуле:

Qт = VхРtхk/860

• V — объем отапливаемого помещения (куб.м);
• Рt — разность уличной и внутренней температуры (С);
• k — коэффициент рассеивания.

Величина коэффициента рассеивания зависит от типа строительного сооружения и степени его теплоизоляции. Для зданий в виде простых строений из дерева или гофрированного железа без теплоизоляции, используется коэффициент рассеивания 3,0-4,0.

Если стены здания с одинарной кирпичной кладкой, стандартные окна и крыша, низкая теплоизоляция, то коэффициент рассеивания равняется 2,0-2,9.

Для домов среднего уровня теплозащиты, со стенами двойной кирпичной кладки, обычной крышей и небольшим количеством окон берется коэффициент рассеивания 1,0-1,9. Для домов с высокой степенью теплозащиты, хорошо утепленным полом, крышей, стенами и пластиковыми окнами с двойными стеклопакетами применяют коэффициент рассеивания 0,6-0,9.

Расчетная мощность отопительного котла для компактных зданий с качественной теплоизоляцией может оказаться совсем небольшой. Возможна ситуация, что в продаже просто не окажется подходящего газового котла с требуемыми характеристиками. В таком случае приобретают оборудование, мощность которого немного превышает расчетную величину. Многие современные модификации газовых котлов оснащены устройствами   автоматического регулирования обогрева, которые позволяют выровнять разницу.

Расчет мощности газового котла при помощи программы-калькулятора

Для удобства клиентов производители газовых котлов размещают специальные сервисы на своих веб-ресурсах, что позволяет легко и быстро вычислить расчетную мощность котла. Для этого достаточно ввести в программу-калькулятор следующие данные:

• температура, которую предполагается поддерживать в помещении;
• средняя уличная температура за самую холодную неделю в течение года;
• необходимость в ГВС;
• наличие или отсутствие принудительной вентиляционной системы;
• количество этажей в доме;
• высота потолков;
• описание перекрытий;
• размеры наружных стен: толщина и длина каждой из них;
• описание материалов, из которых выполнены стены;
• количество и размеры окон;
• описание типа окон: число камер, толщина стекла, теплозащитная пленка, вид газа в зазорах.

После заполнения всех полей нажимают кнопку «Выполнить расчет», и программа выдаст требуемую расчетную мощность котла.

Для еще большего удобства предлагаются варианты готовых расчетов мощности котлов различного типа, наглядно представленных в таблицах. Следует учитывать, что для сложных строений эти способы расчета могут не подойти. Например, наличие в здании помещений потолков разной высоты, системы теплого пола, сооружений, требующих дополнительного обогрева (бассейн, оранжерея, сауна). Все эти условия следует обязательно учитывать при проектировании. При любой дополнительной нагрузке на отопительную систему требуется увеличение мощности котла.

Самый оптимальный расчет мощности отопительной системы смогут подготовить только специалисты, инженеры-теплотехники.

Расчет мощности твердотопливного котла

Твердотопливные котлы в последнее время применяются значительно реже электрических и газовых. Они характеризуются доступностью, возможностью автономного функционирования, экономичночной эксплуатацией, необходимостью места для хранения топлива.

Отличительной особенностью, которую следует учитывать при определении мощности твердотопливного котла, является цикличность получаемой температуры. Суточная температура в отапливаемом помещении колеблется в пределах 5ºС. Если нет возможности отказаться от подобной системы, есть два способа, как поддерживать стабильную температуру в помещении: использование термобаллона и применение водяных теплоаккумуляторов.

Термобаллон служит для регулировки подачи воздуха, что позволяет увеличить время горения и сократить количество топок. Водяные термоаккумуляторы объемом от 2 до 10 м² устанавливаются в системе обогрева, снижают энергозатраты и экономят топливо. Все эти меры способствуют уменьшению требуемой производительности твердотопливного котла для отопления частного дома. Эффект от применения этих мер следует учитывать при определении мощности отопительного оборудования.

Расчет мощности электрического котла отопления

Отопительная система с применением электрокотла характеризуется рядом положительных и отрицательных особенностей: высокая стоимость топлива – электроэнергии, возможные проблемы из-за перебоев электроснабжения в сети, экологичность, простота и удобство управления, компактность оборудования.

Расчет мощности электрокотла отопления при помощи программы-калькулятора

Часто производители отопительной техники размещают на своих сайтах формулы для расчета мощности котла или даже калькуляторы, позволяющие учесть сразу несколько определяющих факторов и сделать максимально точный расчет.

Для расчета на калькуляторе, как правило, требуется следующая информация:

1. Планируемая температура в помещении.
2. Среднее значение температуры на улице самой холодной недели в году.
3. Потребность в ГВС.
4. Наличие вентиляционной системы.
5. Количество этажей.
6. Высота потолка.
7. Перекрытие верхнее и нижнее.
8. Материал . наружных стен.
9. Длина и толщина наружных стен.
10. Количество, тип и размеры окон.
11. Толщина стекла. Величина зазора между стеклами с воздухом или аргоном. Наличие на стекле теплозащитного прозрачного покрытия.

Следует учитывать, что в действительности удельная мощность отопительной системы увеличивается до значения 127 Вт/м₂ при небольшой площади дома (100-150 м₂) и снижается до 85-80 Вт/м₂ для домов площадью 400-500 м₂, что не соответствует принятому стандартному значению 100 Вт/м₂, которое обычно рекомендуется для подбора оборудования.

Это вызвано тем, что в домах с небольшой площадью неэффективно расходуется тепло. С увеличением общей площади в доме появляется больше помещений, смежных с отапливаемыми, а также без наружных стен и расположенных в глубине дома. Вследствие этого, удельные теплопотери дома несколько снижаются.

Как рассчитать мощность жидкотопливного котла

Отопительные жидкотопливные котлы имеют как достоинства, так и недостатки: они удобны в эксплуатации, но неэкологочичны, требуют дополнительного пространства для хранения топлива, отличаются повышенной пожароопасностью, имеют довольно высокую стоимость.

Расчет мощности жидкотопливного котла производится аналогично газовому и электрическому. Чем больше будет учтено факторов, влияющих на эффективность обогревательной системы, тем точнее получится расчет, что в свою очередь позволит сделать оптимальный выбор оборудования.

Качество отопления прежде всего зависит от правильного выбора типа обогревательной системы и от точности расчета необходимой производительности котла отопления. Ошибки при проектировании неизбежно приведут к негативным последствиям. Поэтому очень важно перед покупкой отопительного оборудования и монтажом системы собрать полную информацию, выполнить тщательные расчеты и планирование.

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