Правильный расчет мощности газового котла
При выборе теплового генератора одним из главных критериев является не только правильный подбор вида котла, но и его мощности. Это относится и к газовым котлам, тепловой мощности которых должно хватить на качественный обогрев всех помещений здания вне зависимости от того, насколько низкая температура установилась на улице. Даже в самые сильные морозы теплогенератор должен поддерживать комфортную температуру в доме. Но и приобретать чересчур мощный агрегат также не имеет смысла, поскольку это будут никому не нужные лишние затраты. Мы поговорим детально о том, как правильно провести расчет тепловой мощности агрегата и подобрать действительно тот котел, который сможет обеспечить здание необходимым теплом, и не будет иметь чрезмерно большую мощность.
Как выполняются расчеты?
В специализированных магазинах, где продаются тепловые генераторы, продавцы и консультанты могут порекомендовать подходящее, по их мнению, тепловое оборудование, исходя из довольно простого расчёта. Он основан на поиске необходимого количества тепла для обогрева всего дома. Определение этого количества также довольно простое, и заключается в подсчете общей площади дома, после чего найденный результат просто умножается на 100 Вт. Это значение мощности соответствует тепловым затратам на обогрев одного квадратного метра площади дома. Таким образом находится искомое значение тепловых затрат на обогрев всех помещений здания, и исходя из этого менеджеры подбирают котел нужной мощности.
Казалось бы, что этот расчет не только простой, но и относительно точный. Однако он является слишком укрупненным, и здесь заложен большой мощностной запас. Этот запас, который вам по большому счету и не нужен, приведет к увеличению затрат на приобретение агрегата. И если вы подбираете котел для обогрева обычного одноэтажного дома, то погрешность будет не слишком большой. Но другое дело, если вам нужно подобрать агрегат для отопления коттеджей и домов свыше 2-х этажей. В таком случае эта погрешность существенно увеличивается, и вы рискуете переплатить за ненужную вам мощность. Например, многолетняя практика доказала, что обычный газовый теплогенератор, мощность которого составляет 10 кВт, прекрасно справляется с обогревом зданий площадью до 130 м2. Но если бы мы доверились расчётам менеджеров торговых сетей, то такой агрегат порекомендовали бы приобрести для отопления дома площадью 100 м2. Можете представить себе на этом примере, сколько можно переплатить за излишнюю мощность теплогенератора. Поэтому, специалисты рекомендуют перед выбором мощности теплогенератора, самостоятельно рассчитать нежную для обогрева вашего дома мощность. Эффективный и несложный метод расчета представлен ниже.
Замеры и определение начальных данных
Холодный воздух попадает в помещения не только из системы вентиляции. Холод также проникает через пол, наружные стены, кровлю, двери и окна в наружных стенах. Система отопления должна обеспечивать полную компенсацию тепловых потерь через внешне ограждения, а также потери, затрачиваемые на нагрев приточного воздуха извне. Соответственно, общее значение необходимой тепловой мощности определяется в два этапа.
Перед проведением расчета необходимой мощности агрегата вначале нужно провести предварительный сбор информации о самом доме. Итак, первым делом вооружитесь проектной документаций здания и высчитайте площади всех наружных ограждений, включая двери, окна и стены. Полученные значения S (в м2) запишите отдельно. Также на чертеже найдите толщины всех внешних ограждений. Конечно, если есть чертежи здания, вышеупомянутые манипуляции можно будет провести быстро и без особых трудов, но если проектной документации у вас по каким-либо причинам нет, то нужно воспользоваться рулеткой и вручную измерить толщины наружных ограждений и размеры строительных конструкций дома.
Немаловажным аспектом в расчёте является материал, из которого созданы конструкции дома. Поэтому запишите также и то, из каких материалов сделаны стены, пол и кровля. Вспомните, какая минимальная наружная температура была в самые морозны дни. Также определитесь с оптимальной для вас средней температурой в помещениях. Все эти данные вам потребуются при проведении расчётов.
Совет! В последние годы наружные стены коттеджей активно утепляются дополнительным слоями, поэтому конструкции создаются из двух, а то и большего количества разных материалов. В таком случае нужно найти толщину каждого из этих слоев.
Заключительным этапом определения исходных данных является поиск коэффициента теплопроводности λ, выраженный в Вт/(м·0С), для каждого строительного материала, который использовался при строительстве. Эти значения являются табличными, и их можно найти в справочной литературе. Когда вся вышеуказанная нами информация и данные собраны, можно переходить уже непосредственно к самому расчету.
Проведение расчёта
Первым этапом проведения вычислений является определение тепловых потерь через строительные конструкции. Для этого нужно вычислить термическое сопротивление каждой конструкции, воспользовавшись формулой: R = δ / λ (м2·0С/Вт) Найденное значение необходимо вычислить для каждого из слоев, из которых создан тот или иной элемент ограждающей конструкции. Полученные результаты суммируются. Например: Rстены = Rкирпича + Rутеплителя Соответственно, чем больше слоев – тем больше и слагаемых будет в этой формуле. Теперь нужно вычислить, сколько теплоты теряется через стены:
- Qстены = 1 / Rстены × (tВ – tН) × Sстены
В этой формуле применены следующие обозначения:
- Qстены – количество тепла, уходящего через конкретную строительную конструкцию. Измеряется в Вт;
- Sстены – площадь наружного ограждения, которую мы уже вычислили ранее. Измеряется в м2;
- tВ – желаемая температура в помещениях. Измеряется в 0С;
- tН – минимальная зимняя температура на улице. Измеряется в 0С.
По приведенной выше формуле вычисляется также уходящее тепло сквозь окна здания, его кровлю и двери. Теперь остается вычислить этот параметр для пола. Для этого вначале нужно схематично нарисовать план вашего дома. При этом крайне желательно соблюдать масштабы комнат. Далее нужно разбить комнаты на зоны. Для этого на плане отложите 2 метра от наружной стены и проведите параллельно ей линию. Отступите ещё два метра, и проведите третью параллельную линию. Пример зонирования показан ниже:
Таким образом у нас подучились зоны, ширина каждой из которых составляет два метра. Теперь нужно определить толщину каждой этой зоны, и подставить полученный результат в формулу. Причем для каждой зоны проводится отдельный расчет тепловых потерь. Q1 зоны = 1 / R1 зоны × (tВ – tН) × S1 зоны
Чтобы упростить расчет, можно коэффициент R для каждых зон брать из справочной нормативной документации, и подставлять их в формулу для расчета тепловой мощности, необходимой для обогрева здания. Благодаря этому отпадает необходимость вычислять толщины стяжек и определения коэффициента теплопроводности материалов, тем более что это иногда не просто затруднительно, но и вовсе не реально. В таблице, представленной ниже, представлены интересующие нас коэффициенты R:
Важно! В данном расчете мы рассматриваем исключительно те полы, которые контактируют с землей. Перекрытия между первым и вторым, а также последующими этажами, не учитываются.
После нахождения потерь тепла для всех зон пола, полученные результаты нужно сложить и получить тем самым общее значение теплопотерь пола: Qпола = Q1 зоны + Q2 зоны + Q3 зоны + Qостальных полов Теперь мы можем вычислить общие тепловые потери ограждающих конструкций:
Qобщ = Qстен + Qокон + Qдверей + Qкровли+ Qполов Найденное значение Qобщ и является искомыми нами теплопотерями всего дома. Теперь можно переходить к вентиляции.Отправляя данную форму,вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности персональных данных.
Тепловые затраты на нагрев холодного воздуха из системы вентиляции
Для обеспечения нормальных условий для жизни людей в домах обустраивается система вентиляции. Именно через неё выводится наружу уже отработанный воздух (некоторое его количество), а вместо него в помещение подается свежий воздух с улицы. В зимнее время в помещения через вентиляцию попадает холодный воздух, и часть мощности теплогенератора уходит на его нагрев, что нужно учитывать при расчете тепловых потерь дома. Выше мы вычислили количество тепла, которое теряется через строительные конструкции, теперь нужно вычислить этот же параметр, но уже для вентиляции. Делается это с помощью общеизвестной формулы:
- Qвент = cm (tВ – tН)
В этой формуле применены:
- Qвент – количество теплоты, затрачиваемое на нагревание вентиляционного воздуха. Измеряется в Вт;
- m – масса воздуха, который нагревается. Измеряется в кг;
- с – коэффициент удельной теплоемкости воздуха. Это табличная величина, равная 1,003 кДж/(кг0С). Для удобства можно использовать этот коэффициент в виде 0,28 Вт/(кг0С);
- (tВ – tН) – разница требуемой внутренней и самой низкой наружной температур.
В вышеупомянутой формуле упоминается масса воздуха, которую можно вычислить умножением его плотности на объем приточной смеси. Плотность смеси зависит от температуры, поэтому для нужной вам температуры в справочной литературе вы всегда можете найти плотность воздуха и подставить её значение в формулу. Например, плотность воздушной смеси при -200 составляет 1,396 кг/м3.
Немаловажным параметром для расчета является количество приточного воздуха, который зависит от назначения комнаты. Например, в тех помещениях, где постоянно находятся люди, воздух должен полностью обновляться за один час. Поэтому, количество приточного воздуха в таком случае будет равно объему всей комнаты. В нормативных документах представлена информация о регламентируемом объеме вытяжки и для других комнат в доме, включая кухню и санузел. Поэтому используйте эти материалы для расчёта расхода воздушных масс. После того, как вы определите воздушный расход для каждого помещения в доме, нужно все найденные значения суммировать, и перевести в массу. Теперь полученный результат можно подставить в общую формулу. Таким образом, мы завершили второй этап наших расчетов.
Для того, чтобы найти величину необходимой для обогрева дома мощности, нужно суммировать результаты первого и второго расчетов. Однако нужно не забывать, что тепловые генераторы должны работать с некоторым запасом, поэтому найденное значение нужно умножить на 1.2, что поможет обеспечить стабильную работу котла.
