Как рассчитать мощность газового котла: формулы и примеры

Перед тем, как спроектировать систему отопления, установить отопительное оборудование, важно выбрать газовый котел, способный генерировать необходимое для помещения количество тепла. Поэтому важно выбрать устройство такой мощности, чтобы его производительность была максимально высокой, а ресурс – большим.

Мы расскажем, как рассчитать мощность газового котла с высокой точностью и с учетом определенных параметров. В нашей статье подробно описаны все виды теплопотерь через проемы и конструкции здания, приведены формулы для их расчета. Конкретный пример знакомит с особенностями расчета продукции.

Типичные ошибки при выборе котла

Правильный расчет мощности газового котла позволит не только сэкономить на расходных материалах, но и повысит КПД устройства. Приборы, теплопередача которых превышает фактическую потребность в тепле, будут работать неэффективно, если, будучи недостаточно мощным устройством, они не могут адекватно обогреть комнату.

Имеется современное автоматизированное оборудование, которое самостоятельно регулирует подачу газа, избавляя от лишних затрат. Но если такой котел выполняет свою работу на пределе своих возможностей, сроки его эксплуатации сокращаются.

В результате снижается КПД оборудования, детали быстрее изнашиваются и образуется конденсат. Следовательно, возникает необходимость рассчитать оптимальную мощность.

Галерея изображенийФото из Основным условием установки газового котла является устройство внутренней газовой сети, подключенной к централизованному газоснабжению, группе баллонов или газгольдеру. При выборе газового котла необходимо учитывать диаметр трубы для систем газоснабжения и отопления. Для установки двухконтурного котла дом необходимо оборудовать водопроводом, минимальное давление которого необходимо учитывать перед покупкой.Для грамотного выбора газового котла необходимо учитывать давление в линии подачи газа. При подключении к централизованной сети указывается поставщиком топлива. Мощность газового прибора напрямую зависит от размера агрегата, типа установки и конструкции. Это приемлемо для дачи или квартиры, для обогрева большого дома нужен более мощный агрегат.Напольные газовые котлы приобретаются, если объем циркулирующего по системе теплоносителя более 150 литров. Мощность от 10 до 55 кВт и более. Напольные газовые котлы могут использоваться как отопительный котел, так и как водонагреватель, способный одновременно обеспечивать водой до 4 точек водоснабжения. Производятся напольные газовые приборы для систем отопления в большом количестве модификаций, объем которых может достигать 280 л водонагреватель Объем напольных газовых котлов

Считается, что мощность котла зависит исключительно от поверхности помещения, и для любого жилища оптимальным расчетом будет 100 Вт на 1 кв. Поэтому для выбора мощности котла, например, для дома площадью 100 кв.м потребуется оборудование, вырабатывающее 100 * 10 = 10 000 Вт или 10 кВт.

Подобные расчеты в корне неверны из-за появления новых отделочных материалов, улучшенных утеплителей, которые снижают необходимость покупки оборудования большой мощности.

Мощность газового котла подбирается с учетом индивидуальных особенностей жилища. Правильно подобранное оборудование будет работать максимально эффективно с минимальным расходом топлива

Рассчитать мощность газового отопительного котла можно двумя способами: вручную или с помощью специальной программы Valtec, предназначенной для высокоточных профессиональных расчетов.

Необходимая мощность оборудования напрямую зависит от теплопотерь помещения. Узнав показатель теплопотерь, можно рассчитать мощность газового котла или любого другого отопительного прибора.

Что такое потеря тепла в помещении?

В каждой комнате есть теплопотери. Тепло уходит от стен, окон, полов, дверей, потолка, поэтому задача газового котла – компенсировать количество выделяемого тепла и обеспечивать определенную температуру в помещении. Это требует некоторой тепловой мощности.

экспериментально установлено, что наибольшее количество тепла проходит через стены (до 70%). До 30% тепловой энергии может уходить через крышу и окна и до 40% через систему вентиляции. Минимальные потери тепла в двери (до 6%) и в пол (до 15%)

На теплопотери в доме влияют следующие факторы.

  • Расположение дома. У каждого города свои климатические особенности. При расчете теплопотерь необходимо учитывать критическую отрицательную температурную характеристику региона, а также среднюю температуру и продолжительность отопительного сезона (для точных расчетов с помощью программы).
  • Положение стен по сторонам света. Известно, что роза ветров расположена с северной стороны, поэтому теплопотери стены, расположенной в этом месте, будут наибольшими. Зимой с западной, северной и восточной сторон дует сильный холодный ветер, поэтому потери тепла этими стенами будут больше.
  • Отапливаемая площадь помещения. Количество теплоотдачи зависит от размеров помещения, площади стен, потолка, окон, дверей.
  • Теплотехника строительных конструкций. У любого материала есть свой коэффициент термического сопротивления и коэффициент теплопередачи – способность пропускать через себя определенное количество тепла. Чтобы их обнаружить, нужно использовать табличные данные и применять определенные формулы. Информацию о составе стен, потолков, полов и их толщине можно найти в техническом плане жилых помещений.
  • Окно и двери. Размеры, модификация двери и стекла. Чем больше площадь оконных и дверных проемов, тем больше потери тепла. При расчете важно учитывать характеристики установленных дверей и стеклопакетов.
  • Учет вентиляции. В доме всегда есть вентиляция, вне зависимости от наличия искусственной вытяжки. Вентиляция помещения происходит через открытые окна, движение воздуха создается при закрытии и открытии входных дверей, переходе людей из комнаты в комнату, что способствует уходу горячего воздуха из комнаты, его циркуляции.

Зная вышеперечисленные параметры, можно не только рассчитать теплопотери дома и определить мощность котла, но и выявить места, нуждающиеся в дополнительном утеплении.

Формулы для расчета теплопотерь

По этим формулам можно рассчитать теплопотери не только в частном доме, но и в квартире. Перед началом расчетов необходимо изобразить план этажа, обозначить положение стен относительно сторон света, обозначить окна, двери и рассчитать размеры каждой стены, оконного и дверного проема.

Чтобы определить теплопотери, необходимо знать структуру стены, а также толщину используемых материалов. В расчетах учитывается кладка и утеплитель

При расчете теплопотерь используются две формулы: с помощью первой определяется значение теплового сопротивления окружающих конструкций, с помощью второй – теплопотери.

Для определения термического сопротивления используйте выражение:

R = B / K

Здесь:

  • R – значение теплового сопротивления защитных конструкций, измеряемое в (м2 * К) / Вт.
  • K – коэффициент теплопроводности материала, из которого состоит ограждающая конструкция, измеряется в Вт / (м * К).
  • B – толщина материала, записанная в метрах.

Коэффициент теплопроводности K – табличный параметр, толщина B берется из технического плана дома.

Коэффициент теплопроводности – это табличное значение, оно зависит от плотности и состава материала, может отличаться от табличного значения, поэтому важно ознакомиться с технической документацией на материал (+)

Также используется основная формула для расчета теплопотерь:

Q = L × S × dT / R

В выражении:

  • Q – тепловые потери, измеряемые в ваттах.
  • S – площадь ограждающих конструкций (стены, полы, потолки).
  • dT – это разница между желаемой внутренней и наружной температурой, измеренная и записанная в градусах Цельсия.
  • R – значение теплового сопротивления конструкции, м2 • C / Вт, которое определяется по приведенной выше формуле.
  • L – коэффициент, зависящий от ориентации стен по сторонам света.

Имея под рукой необходимую информацию, вы можете вручную рассчитать теплопотери здания.

Пример расчета тепловых потерь

Например, рассчитаем теплопотери дома с указанными характеристиками.

На рисунке показан поэтажный план дома, для которого мы рассчитаем теплопотери. При составлении индивидуального плана важно правильно определить ориентацию стен относительно сторон света, рассчитать высоту, ширину и длину конструкции, а также отметить места расположения оконных и дверных проемов, их размеры (+)

В плане ширина конструкции 10 м, длина 12 м, высота потолков 2,7 м, стены ориентированы на север, юг, восток и запад. В западную стену встроены 3 окна, два из которых размером 1,5х1,7м, одно – 0,6х0,3м.

При расчете кровли учитывается слой утеплителя, отделка и рубероид. Не учитываются паро- и гидроизоляционные пленки, не влияющие на теплоизоляцию

В южной стене есть утопленные двери размером 1,3 × 2 м, есть небольшое окно 0,5 × 0,3 м. С восточной стороны два окна размером 2,1 × 1,5 м и одно 1,5 × 1,7 м.

Стены состоят из трех слоев:

  • обшивка стен древесноволокнистая (изоплит) снаружи и внутри – по 1,2 см, коэффициент – 0,05.
  • стекловата, расположенная между стенами, ее толщина 10 см, а коэффициент 0,043.

Тепловое сопротивление каждой стены рассчитывается отдельно, поскольку учитывается положение конструкции относительно сторон света, количество и площадь проемов. Обобщены результаты расчетов на стенах.

Пол многослойный, вся площадь выполнена по той же технологии, в него входят:

  • доска разделочная рифленая, толщина 3,2 см, коэффициент теплопроводности 0,15 .
  • слой сухой выравнивающей ДСП толщиной 10 см и коэффициентом 0,15.
  • утеплитель – минеральная вата толщиной 5 см, коэффициент 0,039.

Допустим, в полу нет люков в подвале и подобных проемов, ухудшающих технику обогрева. В итоге расчет производится по площади всех помещений по единой формуле.

Потолки состоят из:

  • деревянные доски 4 см с коэффициентом 0,15.
  • минеральная вата 15 см, ее коэффициент 0,039.
  • паровой, гидроизоляционный слой.

Предположим, у потолка нет доступа к чердаку над гостиной или чуланом.

Дом находится в Брянской области, в городе Брянск, где отрицательная критическая температура составляет -26 градусов. Экспериментально установлено, что температура земли +8 градусов. Желаемая температура в помещении + 22 градуса.

Расчет теплового рассеивания стен

Чтобы определить общее тепловое сопротивление стены, необходимо сначала рассчитать тепловое сопротивление каждого слоя.

Слой стекловаты имеет толщину 10 см. Это значение должно быть преобразовано в метры, т. Е:

В = 10 × 0,01 = 0,1

Получили значение B = 0,1. Коэффициент теплопроводности теплоизоляции – 0,043. Подставляем данные в формулу термического сопротивления и получаем:

Rglass = 0,1 / 0,043 = 2,32

На аналогичном примере рассчитаем термостойкость изоплита:

Ризопл = 0,012 / 0,05 = 0,24

Общее тепловое сопротивление стены будет равно сумме теплового сопротивления каждого слоя, так как у нас есть два слоя древесного волокна.

R = Rvetro + 2 × Risopl = 2,32 + 2 × 0,24 = 2,8

Определив общее тепловое сопротивление стены, можно определить потери тепла. Они рассчитываются отдельно для каждой стены. Рассчитаем Q для северной стены.

Дополнительные коэффициенты позволяют учесть в расчетах характеристики теплопотерь стен, расположенных в разных направлениях света

Исходя из плана, северная стена не имеет оконных проемов, ее длина составляет 10 м, а высота – 2,7 м. Тогда площадь стены S рассчитывается по формуле:

Стены = 10 × 2,7 = 27

Рассчитываем параметр dT. Известно, что критическая температура окружающей среды для Брянска составляет -26 градусов, а желаемая температура окружающей среды – +22 градуса. Следовательно

dT = 22 – (- 26) = 48

Для северной стороны учитывается дополнительный коэффициент L = 1,1.

В таблице указаны коэффициенты теплопроводности некоторых материалов, которые используются при возведении стен. Как видите, минеральная вата пропускает через себя минимальное количество тепла, железобетон – максимальное

Сделав предварительные расчеты, вы можете использовать формулу для расчета теплопотерь:

Qsevwall = 27 × 48 × 1,1 / 2,8 = 509 (L)

Рассчитаем теплопотери для западной стены. По данным встраивается 3 окна, два из которых имеют размеры 1,5х1,7 м и одно – 0,6х0,3 м. Рассчитываем площадь.

S задних стенок 1 = 12 × 2,7 = 32,4.

необходимо исключить площадь окон из общей площади западной стены, так как теплопотери у них будут разными. Для этого необходимо произвести расчет площади.

Скн1 = 1,5 × 1,7 = 2,55

Сокн2 = 0,6 × 0,4 = 0,24

Для расчета теплопотерь будем использовать площадь стены без учета площади окон, то есть:

Стеновой сзап = 32,4-2,55 × 2-0,24 = 25,6

Для западной стороны дополнительный коэффициент составляет 1,05. Подставляем полученные данные в основную формулу расчета теплопотерь.

Стены = 25,6 × 1,05 × 48 / 2,8 = 461.

Аналогичные расчеты делаем для восточной стороны. Здесь 3 окна, одно размером 1,5х1,7 м, два других – 2,1х1,5 м. Посчитаем их площадь.

Окно S3 = 1,5 × 1,7 = 2,55

Окно S4 = 2,1 × 1,5 = 3,15

Площадь восточной стены:

S хвостовая стенка 1 = 12 × 2,7 = 32,4

Вычтите значения площади окна из общей площади стен:

Настенный хвост = 32,4-2,55-2 × 3,15 = 23,55

Дополнительный коэффициент для восточной стены -1,05. По полученным данным рассчитаем теплопотери восточной стены.

Стенка Qtail = 1,05 × 23,55 × 48 / 2,8 = 424

На южной стене есть дверь с параметрами 1,3х2 м и окно 0,5х0,3 м. Рассчитываем их площадь.

Окно S5 = 0,5 × 0,3 = 0,15

Порт = 1,3 × 2 = 2,6

Площадь южной стены будет равна:

Южная стена 1 = 10 × 2,7 = 27

Определите площадь стены без окон и дверей.

Южная стена = 27-2,6-0,15 = 24,25

Рассчитываем теплопотери южной стены с учетом коэффициента L = 1.

Южная стена = 1 × 24,25 × 48 / 2,80 = 416

Определив теплопотери каждой из стен, можно найти их суммарные теплопотери по формуле:

Qwall = QSouthwall + QTailwall + QReturn Wall + QNext Wall

Подстановка значений дает:

Qwall = 509 + 461 + 424 + 416 = 1810 Вт

В результате тепловые потери стен составили 1810 Вт в час.

Расчет тепловых потерь окон

В доме 7 окон, три из которых размером 1,5 × 1,7 м, два – 2,1 × 1,5 м, одно – 0,6 × 0,3 м и другое – 0,5 × 0,3 м.

Окна размером 1,5 × 1,7 м представляют собой двухкамерный ПВХ-профиль с двутавровым стеклом. Из технической документации видно, что его R = 0,53. Окна размером 2,1 × 1,5 м, двухкамерные с аргоном и двутавровым стеклом, имеют тепловое сопротивление R = 0,75, окна 0,6×0,3 м и 0,5 × 0,3 – R = 0, 53.

Площадь окна рассчитывалась выше.

Скн1 = 1,5 × 1,7 = 2,55

Сокн2 = 0,6 × 0,4 = 0,24

Окно3 = 2,1 × 1,5 = 3,15

Скн4 = 0,5 × 0,3 = 0,15

также важно учитывать ориентацию окон по сторонам света.

Расчет термического сопротивления для окон обычно не требуется, этот параметр указывается в технической документации на изделие

Рассчитываем теплопотери западных окон с учетом коэффициента L = 1,05. Сбоку 2 окна размером 1,5 × 1,7 м и одно – 0,6 × 0,3 м.

Qwindow1 = 2,55 × 1,05 × 48 / 0,53 = 243

Qwindow2 = 0,24 × 1,05 × 48 / 0,53 = 23

Суммарные суммарные потери западных окон составляют

Qzap.windows = 243 × 2 + 23 = 509

С южной стороны окно размером 0,5 × 0,3, его R = 0,53. Его теплопотери рассчитываем с учетом коэффициента 1.

Q-окна = 0,15 * 48 × 1 / 0,53 = 14

С восточной стороны 2 окна размером 2,1 × 1,5 и одно окно 1,5 × 1,7. Рассчитываем теплопотери с учетом коэффициента L = 1,05.

Qwindow1 = 2,55 × 1,05 × 48 / 0,53 = 243

Qwindow3 = 3,15 × 1,05 × 48/075 = 212

Подведем итоги тепловых потерь восточных окон.

Хвостовые окна Q = 243 + 212 × 2 = 667.

Суммарные теплопотери окон будут равны:

Q-окна = Q-окна + Q-окна + Q-окна = 667 + 14 + 509 = 1190

Всего из окон выходит 1190 Вт тепловой энергии.

Определение теплопотерь дверей

В доме есть дверь, он встроен в южную стену, имеет размеры 1,3 × 2 М. По паспортным данным теплопроводность материала двери составляет 0,14, толщина 0,05 М. Благодаря этим показателям достигается тепловое сопротивление двери можно рассчитать.

Рпорта = 0,05 / 0,14 = 0,36

Для расчетов необходимо рассчитать его площадь.

Порт = 1,3 × 2 = 2,6

Рассчитав тепловое сопротивление и площадь, вы можете найти потери тепла. Дверь находится на южной стороне, поэтому мы используем дополнительный коэффициент 1.

Qport = 2,6 × 48 × 1 / 0,36 = 347.

Всего из двери выходит 347 Вт тепла.

Расчет теплового сопротивления пола

Согласно технической документации пол многослойный, вся площадь одинаковая, имеет размеры 10х12 м. Рассчитываем его площадь.

Этаж = 10 × 12 = 210.

Пол состоит из панелей, ДСП и утеплителя.

Из таблицы можно получить коэффициенты теплопроводности некоторых материалов, используемых для напольного покрытия. Этот параметр также может быть указан в технической документации материалов и отличаться от таблицы

Тепловое сопротивление необходимо рассчитывать отдельно для каждого слоя пола.

Rboard = 0,032 / 0,15 = 0,21

Rdsp = 0,01 / 0,15 = 0,07

Ротермико = 0,05 / 0,039 = 1,28

Общее термическое сопротивление пола составляет:

Rpfloor = Rdank + Rdsp + Отопление = 0,21 + 0,07 + 1,28 = 1,56

Учитывая, что зимой температура земли держится в районе +8 градусов, разница температур будет равна:

dT = 22-8 = 14

По предварительным расчетам можно найти теплопотери дома через пол.

При расчете теплопотерь пола учитываются материалы, влияющие на теплоизоляцию (+)

При расчете теплопотерь пола учитываем коэффициент L = 1.

Qplan = 210 × 14 × 1 / 1,56 = 1885

Суммарные теплопотери полов – 1885 Вт.

Расчет теплопотерь через потолок

При расчете теплопотерь потолка учитывается слой минеральной ваты и деревянных панелей. Пар и гидроизоляция в процессе теплоизоляции не участвуют, поэтому мы не учитываем их. Для расчетов нам нужно найти термическое сопротивление деревянных панелей и слоя минеральной ваты. Мы используем их коэффициенты теплопроводности и толщины.

Передний щит = 0,04 / 0,15 = 0,27

Rmin.wat = 0,05 / 0,039 = 1,28

Общее термическое сопротивление будет равно сумме Rder.shield и Rmin.vat.

Крыша = 0,27 + 1,28 = 1,55

Площадь потолка такая же, как и у пола.

S потолок = 120

Далее рассчитываются теплопотери потолка с учетом коэффициента L = 1.

Q потолок = 120 × 1 × 48 / 1,55 = 3717

Всего через потолок проходит 3717 Вт.

В таблице приведены наиболее популярные изоляционные материалы для потолков и их коэффициенты теплопроводности. Пенополиуретан – самый эффективный утеплитель, солома имеет самый высокий коэффициент теплопотери

Чтобы определить общие потери тепла в доме, необходимо сложить теплопотери стен, окон, дверей, потолка и пола.

Qtotal = 1810 + 1190 + 347 + 1885 + 3717 = 8949 Вт

Чтобы обогреть дом с заданными параметрами, вам понадобится газовый котел, поддерживающий мощность 8949 Вт или около 10 кВт.

Определение теплопотерь с учетом инфильтрации

Инфильтрация – это естественный процесс теплообмена между внешней средой, который происходит при перемещении людей по дому, при открытии дверей и окон.

Для расчета теплопотерь вентиляции можно использовать формулу:

Qinf = 0,33 × K × V × dT

В выражении:

  • К – расчетная скорость воздухообмена, для жилых комнат используется коэффициент 0,3, для помещений с отоплением – 0,8, для кухни и ванной комнаты – 1.
  • V – объем помещения, рассчитанный с учетом высоты, длины и ширины.
  • dT – разница температур в помещении и жилом доме.

Похожую формулу можно использовать, если в помещении установлена ​​вентиляция.

При наличии искусственной вентиляции в доме необходимо использовать ту же формулу, что и для инфильтрации, заменить только параметры вытяжки вместо K и рассчитать dT с учетом температуры приточного воздуха

Высота помещения 2,7 м, ширина 10 м, длина 12 м. Зная эти данные, можно определить его объем.

V = 2,7 × 10 × 12 = 324

Разница температур будет равна

dT = 48

В качестве коэффициента K возьмем 0,3. Отсюда

Qinf = 0,33 × 0,3 × 324 × 48 = 1540

вам нужно добавить Qinf к общей вычисляемой мере Q. Наконец

Qtot = 1540 + 8949 = 10489.

Итого с учетом инфильтрации теплопотери дома составят 10489 Вт или 10,49 кВт.

Расчет мощности котла

Для расчета мощности котла необходимо использовать коэффициент безопасности 1,2. То есть мощность будет равна:

W = Q × k

Здесь:

  • Q – теплопотери здания.
  • k – коэффициент безопасности.

В нашем примере подставляем Q = 9237 Вт и рассчитываем необходимую мощность котла.

L = 10489 × 1,2 = 12587 л.

С учетом запаса прочности, мощность котла, необходимая для обогрева дома площадью 120 м2, составляет примерно 13 кВт.

Выводы и полезные видео по теме

Видеоинструкция: как рассчитать теплопотери в доме и мощность котла с помощью программы Valtec.

Грамотный расчет теплопотерь и мощности газового котла с использованием программных формул или методик позволяет очень точно определить необходимые параметры оборудования, что позволяет исключить необоснованные затраты на топливо.

Пожалуйста, напишите свои комментарии в форме блока ниже. Расскажите, как вы рассчитывали теплопотери перед покупкой отопительного оборудования для дачи или загородного дома. Задавайте вопросы, делитесь информацией и фотографиями по теме.

Источник – https://sovet-ingenera.com/otoplenie/project/kak-rasschitat-moshhnost-gazovogo-kotla.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: