Расчет мощности твердотопливных котлов

Время чтения: 6 мин
3 894
Обновлено: 10.02.2020

Для того чтобы выбрать котёл, работающий на твёрдом топливе, необходимо обратить внимание на мощность. Данный параметр показывает, какое количество тепла может создать конкретное устройство при подключении к системе отопления. От этого напрямую зависит, можно ли с помощью такого оборудования обеспечить дом теплом в нужном количестве или нет. твердотопливный котел

Например, в помещении, где установлен пеллетный котёл с небольшой мощностью, будет в лучшем случае прохладно. Также не лучшим вариантом является установка котла с избыточной мощностью, потому что он постоянно будет работать в экономном режиме, а это заметно снизит показатель КПД.

Итак, чтобы выполнить расчет необходимой мощности оборудования, вам нужно следовать определенным правилам.

Как рассчитать мощность отопительного котла

Как рассчитать мощность отопительного котла, зная объём отапливаемого помещения?


В данном случае расчёт производится по следующей формуле:

Q = V × ΔT × K / 850

  • Q – количество тепла в кВт/ч
  • V – объём отапливаемого помещения в кубометрах
  • ΔT – разница между температурой снаружи и внутри дома
  • К – коэффициент потери 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 м², 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.

Как рассчитать, сколько тепла необходимо для нагрева воды?


Чтобы произвести расчет расхода тепла в этом случае 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 – масса воды в кг
  • Δt – разница температуры нагретой воды и поступающей воды 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.

Следовательно:

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.

Как произвести расчёт по площади?


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

  1. 0,1 кВт – норма необходимого тепла на 1 м².
  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 одинарное стекло
  • 1,00 – окно со стеклопакетом
  • 0,85 – у окна тройное стекло

  1. 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;
  • 1,0 - при Sw/Sf = 0,3;
  • 1,1 - при Sw/Sf = 0,4;
  • 1,2 - при Sw/Sf = 0,5.

  1. k3 показывает утечку тепла сквозь стены. Может быть следующим:

  • 1,27 – некачественная теплоизоляция
  • 1 – стена дома имеет толщину 2-ух кирпичей или утеплитель толщиной 15 см
  • 0,854 – хорошая теплоизоляция

  1. 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.

  1. k5 показывает сколько тепла потерялось из-за наружных стен. Имеет следующие значения:

  • 1,1 в здании 1 внешняя стена
  • 1,2 в здании 2 внешних стены
  • 1,3 в здании 3 внешних стены
  • 1,4 в здании 4 внешних стены

  1. k6 показывает количество тепла, которое необходимо дополнительно и зависит от высоты потолка (Н):

  • 1 - для высоты потолка 2,5 м;
  • 1,05 - для для высоты потолка 3,0 м;
  • 1,1 - для высоты потолка 3,5 м;
  • 1,15 - для высоты потолка 4,0 м;
  • 1,2 - для для высоты потолка 4,5 м.

  1. 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.

Вышеприведённые методы очень полезны, когда необходимо рассчитать мощность отопительного котла.

Расчёт реальной мощности котла длительного горения на примере «Куппер ПРАКТИК-8»


модель Куппер ПРАКТИК-8

Конструкция большинства котлов рассчитана под конкретный вид топлива, на котором будет работать это устройство. В случае использования для котла другой категории топлива, которая не переназначена для него, КПД значительно сократиться. Также необходимо помнить о возможных последствиях использования того топлива, которое не предусмотрено производителем котельного оборудования.

Теперь продемонстрируем процесс расчёта на примере котла «Теплодар», модель «Куппер ПРАКТИК-8». Это оборудование предназначено для системы отопления жилых домов и других помещений, которые имеют площадь меньше, чем 80 м². Также этот котёл является универсальным и может работать не только в закрытых системах отопления, но и в открытых с принудительной циркуляцией теплоносителя. Данный котел обладает следующими техническими характеристиками:

  1. возможность использовать в качестве топлива дрова;
  2. в среднем за час, он сжигает 10 дров;
  3. мощность данного котла составляет 80кВт;
  4. загрузочная камера имеет объём 300л;
  5. КПД равен 85%.

Допустим, что для отопления помещения хозяин использует в качестве топлива дрова осинового дерева. 1 кг данного вида дров даёт 2,82 кВт/ч. За один час, котёл потребляет 15кг дров, следовательно, он выдаёт тепла 2,82 × 15 × 0,87 = 36,801 кВт/ч тепла (0,87 является КПД).

Этого оборудования недостаточно для отопления помещения, которое имеет теплообменник объёмом 150 л, но если ГВС имеет теплообменник объёмом 50 л, то мощности данного котла будет вполне достаточно. Для того чтобы получить нужный результат 32,67 кВт/ч необходимо потратить 13,31 кг осиновых дров. Производим расчёт по формуле (32,67 / (2,82 × 0,87) = 13,31). В данном случае необходимое тепло было определённо методом расчёта по объёму.

Также можно произвести самостоятельный расчёт и узнать время, которое потребуется котлу для того, чтобы сжечь все дрова. 1 л дров осиного дерева имеет вес 0,143 кг. Следовательно, в отделении для загрузки поместится 294 × 0,143 = 42 кг дров. Столько дров будет достаточно для поддержания тепла более чем 3 часа. Это слишком непродолжительное время, поэтому в данном случае необходимо найти котёл, у которого размер топки в 2 раза больше.

Также можно поискать топливный котёл, который рассчитан на несколько видов топлива. Например, котёл от того же производителя «Теплодар», только модели «Куппер ПРО-22», который может работать не только на дровах, но и на углях. В данном случае при использовании разных видов топлива будет разная мощность. Расчёт проводится самостоятельно, учитывая эффективность каждого вида топлива отдельно, а позже выбирается наилучший вариант.

Сколько энергии дают разные типы горючего?


В данном случае показатели будут следующие:

  1. При сгорании 1 кг высушенных опилок или небольшой стружки хвойного дерева выдача 3,2 кВт/ч. При условии, что 1 л высушенных опилок весит 1,100 кг.
  2. Ольха имеет более высокую теплоотдачу и даёт 3 кВт в час, при весе 300 грамм.
  3. Деревья, которые относятся к видам твердолиственных, дают 1 кВт, имея вес 300 грамм.
  4. Уголь из камня даёт почти 5 кВт, при весе 400 грамм.
  5. Торф из Белоруссии даёт 2 кВт, при весе в 340 грамм.

Некоторые производители топлива в информации пишут срок сгорания одной загрузки, но не предоставляют информацию о том, сколько топлива выгорает за 1 час.

В такой ситуации необходимо произвести дополнительные расчёты:

  • Определить максимальную массу горючего, которая способна уместиться в отделении для загрузки горючего.
  • Узнать, сколько тепла может отдать котёл, работающий на данном виде сырья;
  • Какая уровень теплоотдачи будет за 1 час. Данное число необходимо самостоятельно разделить на тот период, за который выгорит всё количество дров.

Подводя итог, можно сказать, что данные, которые будут получены в результате всех расчётов, и будут показывать настоящую мощность твердотопливного котельного оборудования, которую он сможет выдать в течение 1 часа.