В системе отопления котел играет главную роль. Первое требование, которое предъявляют к выбору – источник энергии для работы. Но не менее важным является расчет мощности котла для частного дома перед покупкой. При недостаточной ее величине в здании будет холодно. При избыточной мощности, хоть это и кажется странным, возможно сокращение срока службы всей системы и элементов оборудования. Поэтому необходимо знать, как рассчитать котел, чтобы отопление работало долго и экономично.
Способы расчета
Существует три наиболее распространенных метода, по которым определяют характеристики главного агрегата отопительной системы:
- расчет мощности котла для частного дома по площади помещений;
- способ расчета мощности котла по объему теплоносителя в системе;
- расчет мощности котла по учету теплопотерь.
Примечательно, что продавцы теплового оборудования чаще всего применяют первый метод. Производители в инструкциях по эксплуатации часто указывают объем теплоносителя, с которым котел будет работать. Третий метод, учитывающий теплопотери через ограждающие конструкции, окна и двери, применяют чаще всего инженеры-проектировщики. Какие же из этих методов можно использовать в частном строительстве, и какой из них самый точный?
При недостаточной мощности котла даже если и удастся нагреть дом, подняв до максимума температуру теплоносителя, то такое отопление будет неэффективным. Дело в том, что наибольшее количество теплоты от сжигания топлива теплоноситель заберет, если он холодный. Чем ближе его температура к температуре энергоносителя, тем больше тепла будет расходоваться впустую, то есть «в трубу».
Избыток мощности тоже не лучшим образом скажется на работе системы отопления. Дело в том, что при нормальной работе котла в доме будет жарко. Чтобы поддерживать комфортную температуру, придется открывать окна – «топить улицу». Если же протапливать котел периодически, то это негативно скажется как на самом котле, так и на остальных элементах системы. Любые перепады температуры будут постепенно разрушать материал. От многократных температурных расширений-сужений быстро потекут прокладки в радиаторах, в соединениях труб. При топке не в полную мощность дымоход будет не достаточно прогреваться и станет быстрее обрастать сажей. Поэтому ресурс всей системы значительно сократится.
Расчет мощности котла отопления по площади дома
Это любимый способ продавцов производить расчет котла при продаже. Он самый простой. Для определения мощности котла необходимо просто сложить площади всех отапливаемых помещений и в зависимости от полученного значения выбрать мощность – 1 кВт на 10 кв. м площади (или 100 Вт на 1 кв.м, если так удобнее считать).
Однако этот самый простой расчет не совсем точен. Вернее, совсем не точен, так как не учитывает ни конфигурацию дома, ни планировку помещений, ни этажность здания. В итоге можно получить очень большой запас мощности, что, конечно же, выгодно продавцам, но неприемлемо экономному застройщику.
Чтобы было понятнее, стоит представить себе два дома, у которых одинаковая площадь помещений – 160 кв.м. Но один из них одноэтажный, размером 10 х 16 м, а второй – двухэтажный размером 8 х 10 м. Самые большие теплопотери всегда происходят через крышу здания. А в одноэтажном ее площадь в два раза больше, чем в двухэтажном.
И даже если сравнивать два одноэтажных дома с одинаковой площадью, разница будет весьма заметна. Ведь у дома размером 8 х 20 м и площадью 160 кв. м, почти на 10% больше наружных стен, чем у дома размером 12,5 х 13 м площадью 162,5 кв.м. Соответственно и теплопотери будут на 10 % больше.
Расчет мощности котла по объему теплоносителя
Еще один метод выбора мощности котла учитывает объем теплоносителя. Однако такой учет совершенно непригоден в частном строительстве, за исключением одного случая, о котором ниже.
Дело в том, что независимо от количества теплоносителя, рано или поздно котел все равно нагреет его до определенной конечной температуры. Она будет зависеть от многих других факторов, но никак не от количества воды в системе. Чем больше ее в радиаторах, тем дольше она отдает тепло в воздух, прогревая помещение, а небольшое ее количество будет быстрее остывать.
Другое дело, что система с меньшим количеством теплоносителя прогреется быстрее. Это поможет быстрее «освоиться» с холодом в первые часы топки. Однако это будет чисто психологический эффект, полученный, возможно, от осязания горячих радиаторов. На самом же деле в воздух внутри помещений поступит ровно столько же тепла, сколько воспримет его теплоноситель в котле. И это независимо от того, сколько его в системе.
Если же дом протапливается не периодически, а постоянно в течение всего холодного периода времени, то объем теплоносителя совершенно не влияет на работу системы.
Однако есть случай, когда необходимо учитывать объем воды в котле и радиаторах при расчете мощности. Это касается самотечной системы отопления. Дело в том, что при небольшом объеме жидкости, возрастает скорость ее движения по трубам и радиаторам. А гидродинамическое сопротивление при этом возрастает в квадратической последовательности в зависимости от скорости. То есть при увеличении скорости потока в три раза, сопротивление увеличится в девять! Если в системе нет насоса, то циркуляция может просто остановиться. Поэтому, выбирая котел для гравитационной системы отопления, нужно, чтобы он смог прогреть как можно больший объем воды в определенный промежуток времени.
Расчет мощности котла отопления для частного дома по учету теплопотерь
Самый правильный расчет мощности котла для частного дома должен учитывает теплопотери. При этом результат может сильно отличаться от значения, рассчитанного с учетом площади помещений. Этим способом частные застройщики обычно пренебрегают, так как он кажется довольно сложным. Для расчета необходимо учитывать материал дома, множество коэффициентов, рассчитывать теплопроводность, тепловую инерцию, да много чего еще. Точная методика содержится в строительных нормах.
Однако все это необходимо, если производится расчет системы отопления большого здания. Каждая мелочь в этом случае может значительно увеличить стоимость. При строительстве частного дома все эти нюансы не так важны, поэтому можно произвести расчет теплопотерь по укрупненным показателям. Это означает, что для каждого фактора есть уже полученное значение, рассчитанное с небольшим запасом. Такой расчет несложно выполнить своими руками.
Итак, при выборе мощности необходимо учитывать следующие факторы:
- расчет теплопотерь стен дома;
- потери через фундамент и пол;
- расчет теплопотерь через окна и двери;
- теплопотери через кровлю расчет;
- учет теплопотерь через вентиляцию.
Используя укрупненные показатели, применяют удельные значения теплопотерь для ограждающих конструкций:
- стены – 10 Вт/кв.м;
- пол на свайном и столбчатом фундаменте с открытым подполом – 15 Вт/кв.м;
- пол здания на плитном, ленточном фундаменте – 4 Вт/кв.м
- окна и двери – 30 Вт/кв.м площади проема;
- крыша, кровля – 15 Вт/кв.м.
Умножив соответствующие значения на площадь конструкций, и сложив полученные значения, вычисляют общие теплопотери через ограждающие конструкции. Именно эту величину и должна скомпенсировать система отопления, «сердцем» которой является котел.
При расчете учитываются только наружные конструкции – стены, кровля, перекрытие под неотапливаемым чердаком. Междуэтажные перекрытия, перегородки, внутренние двери в расчет не принимают — через них теплопотерь наружу здания нет.
С учетом того, что вентиляция призвана обеспечивать однократный воздухообмен в помещениях (полную замену воздуха в течение часа) теплопотери вентиляции назначаются равными теплопотерям через ограждающие конструкции. При сложении двух этих значений (теплопотерь через ограждающие конструкции и теплопотерь вентиляции) получается значение, равное номинальной требуемой мощности котла. Однако при выборе этой характеристики необходимо учесть запас на 15-20% от полученной величины. Это и есть расчет мощности котла для частного дома по теплопотерям.
Сравнительный анализ методов расчета мощности котла по площади и теплопотерям
Чтобы сравнить, насколько выгоднее производить расчет мощности котла для частного дома с учетом теплопотерь, можно в качестве примера рассмотреть уже упоминаемый одноэтажный дом 10 х 16 м.
Пример расчета по площади
Так как площадь здания составляет 160 кв. м, мощность котла должна быть не менее 16 кВт. Так как такие котлы практически не производят, выбирается ближайший по мощности в большую сторону – 20 кВт. «Перебор по мощности даже от полученного значения выходит большой – 25%. А если сравнивать со следующим ниже расчетом – просто огромный!
Пример расчета тепловой мощности котла по теплопотерям
Теплопотери через ограждающие конструкции составляют:
стены – 156 кв.м х 10 Вт/м = 1560 Вт;
пол – 160 кв.м х 4 Вт/кв.м = 640 Вт;
окна и двери – 20 кв.м х 30 Вт/кв.м = 600 Вт;
крыша, кровля – 160 кв. м. х 15 Вт/кв.м = 2400 Вт.
Всего через ограждающие конструкции теряется 5 170 Вт тепловой энергии.
Приведенные значения актуальны при средней степени утепления ограждающих конструкций
Теплопотери через вентиляцию составляют еще столько же, итого 10 340 Вт. С учетом 20%-го запаса требуемая номинальная мощность составит всего 12 408 Вт. Выбирая ближайший номинал мощности, можно установить котел на 15 кВт. А если холодные зимы случаются не часто и в доме есть еще альтернативный источник тепла – печь, камин, электрообогреватель, то, с учетом запаса в 15%, требуемая мощность котла составит 11 891 Вт. Это позволяет установить даже котел мощностью 12 кВт.
Как видно из обоих результатов, расчет тепловой мощности котла по теплопотерям значительно объективнее учитывает особенности здания и поможет сэкономить как на цене котла, так и на его эксплуатации в будущем.
