что значит тепловая нагрузка у котла
Как рассчитать необходимую мощность котла для отопления частного дома
От тепловой мощности котла зависит эффективность работы системы отопления. При недостаточной теплопроизводительности система отопления не сможет удерживать комфортную температуру. Если речь идет о газовом или жидкотопливном котле, важно не переусердствовать и с запасом мощности, из-за чего нарушится нормальная работа котла, увеличится расход топлива.
Что такое мощность котла и как ее узнать
Тепловая мощность котла – это максимальное количество тепловой энергии, передаваемой теплоносителю в процессе сгорания топлива (измеряется в киловаттах/час или просто кВт). Это означает, что котел мощностью 20 кВт при непрерывной работе на максимальной мощности за час выработает и передаст теплоносителю 20 кВт тепловой энергии.
Определить мощность котла можно несколькими способами:
Увеличить теплопроизводительность бытового котла без серьезных небезопасных изменений его конструкции невозможно, поэтому к выбору минимально необходимой мощности необходимо подходить ответственно. Если ее будет недостаточно, придется устанавливать дополнительный котлоагрегат или производить утепление стен, пола и потолка, замену окон и дверей в целях снижения теплопотерь.
Способы подбора минимально необходимой мощности котла
Чтобы поддерживать в каждом помещении комфортную температуру, теплопроизводительность системы отопления (соответственно и котла) должна обеспечивать теплопотери дома, которые также измеряются в кВт. То есть теплопроизводительнось котлоагрегата = суммарные тепловые потери дома через стены, пол, потолок, фундамент окна и двери + запас на случай более сильных морозов.
Наглядное изображение теплопотерь частоного дома.
Расчет мощности котла отопления по площади дома
Наиболее простой и распространенный способ. Исходя из практики, для среднестатистического частного дома в климатической зоне Подмосковья, с кладкой в 2 кирпича и высотой потолков 2,7 м на каждые 10 м 2 необходим 1 кВт тепловой мощности (именно такое соотношение соответствует среднестатистическим теплопотерям). Также мы рекомендуем закладывать запас мощности в 15-25%.
Например, для вышеописанного дома площадью 100 кв. м. минимальная мощность котла = 100 м 2 : 10 * 1,2 (20% запаса) = 12 кВт.
Поэтому, если ваш случай кардинально отличается от среднестатистичекого вышеописанного дома, стоит рассчитать мощность котла более точным методом с учетом всех особенностей, он описан одним пунктом ниже.
Расчет по объему помещения
Еще один довольно простой способ, основанный на СНиП и обычно применяемый для квартир. За исходную величину берется не площадь, а кубатура отапливаемых помещений. Согласно методике, указанной в СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», норма удельного расхода тепловой энергии:
Зная эти нормы, площадь квартиры и высоту потолков, можно использовать способ расчета мощности котла отопления по объему помещений.
Например, для квартиры панельного многоквартирного дома площадью 150 кв. м. и высотой потолков 2,7 м (без внешнего и внутреннего утепления стен), минимальная теплопроизводительность = 2,7*150*0,041 = 16,6 кВт.
Из принципа расчета, опять таки, ясно, что весь учет теплопотерь сводится к усредненным значениям и теплопроводности стен из различных материалов. Это значит, что использовать его рационально если внешние стены не утеплены, в квартире имеются не более 4 стандартных окна, радиаторы подключены наиболее эффективным способом, а соседние квартиры отапливаются.
Рассчитываем с учетом всех основных особенностей дома
Подробная формула основывается на площади помещений, однако учитывает все возможные тепловые потери, способ подключения радиаторов, который влияет на КПД системы отопления, а также климатические условия, в которых находится частный дом.
Точная формула для расчета:
Q = 1000 Вт/м 2 *S*k1*k2*k3…*k10,
k1 – к-во внешних стен в помещения (стен, граничащих с улицей):
k2 – ориентация помещения (солнечная или теневая сторона):
k3 – коэффициент теплоизоляции стен помещения:
k4 – подробный учет климатических условий локации (уличная температура воздуха в самую холодную неделю зимы):
k5 – коэффициент, учитывающий высоту потолка:
k6 – коэффициент, учитывающий теплопотери потолка (что находится над потолком):
k7 – учет теплопотерь окон (тип и к-во стеклопакетов):
k8 – учет суммарной площади остекления (суммарная площадь окон : площадь помещения):
k9 – учет способа подключения радиаторов:
k10 – учет расположения батареи и наличия экрана:
Для большего удобства ниже находится калькулятор, где можно рассчитать те же самые значения быстро выбрав соответствующие исходные данные.
Калькулятор для точного определения тепловой мощности
Запас производительности в зависимости от типа котла
Для стандартного одноконтурного котла, вне зависимости от вида используемого топлива, мы всегда рекомендуем закладывать запас мощности 15-25%, в зависимости от температуры в самую холодную декаду и утепленности дома. Однако в некоторых случаях требуется несколько больший запас:
Также часто используется схема с подключением бойлера косвенного нагрева (особенно в связке с твердотопливными котлами). В таком случае излишек мощности может превышать 40-50% (показатель рассчитывается по ситуации). Стоит понимать, что любом из случаев предусмотренный запас не «простаивает», а используется будь то в целях нагрева горячей воды, восполнения более высоких теплопотерь или нагрева буферной емкости.
Высокий белый бак справа от котла – накопительный бойлер косвенного нагрева, постоянно поддерживающий большой объем горячей воды.
Почему не стоит подбирать котел со слишком большим запасом мощности
С недостатком теплопроизводительности все предельно понятно: система отопления попросту не обеспечит желаемый уровень температуры даже при беспрерывной работе. Однако, как мы уже упоминали, серьезной проблемой может стать и переизбыток мощности, последствиями которого являются:
Когда чрезмерная теплопроизвоительность все же уместна
Единственной причиной выбрать версию котла гораздо большей мощности, чем нужно, как мы уже упоминали, является использование его в связке с буферной емкостью. Буферная емкость (также теплоаккумулятор) – это накопительный бак определенного объема наполненный теплоносителем, назначение которого – накапливать излишки тепловой мощности и в дальнейшем более рационально распределять их в целях отопления дома или обеспечения горячего водоснабжения (ГВС).
Например, теплоаккумулятор – отличное решение, если недостаточно производительности контура ГВС или при цикличности твердотопливного котла, когда топливо сгорая отдает максимум тепла, а после прогорания система быстро остывает. Также теплоаккумулятор часто используется в связке с электрокотлом, который нагревает емкость в период действия сниженного ночного тарифа на электроэнергию, а днем накопленное тепло распределяется по системе, еще долго поддерживая желаемую температуру без участия котла.
Тепловая нагрузка на отопление: определения и расчеты
Тема этой статьи — тепловая нагрузка. Мы выясним, что представляет собой этот параметр, от чего он зависит и как может рассчитываться. Кроме того, в статье будет приведен ряд справочных значений теплового сопротивления разных материалов, которые могут понадобиться для расчета.
Монтаж отопительного оборудования в доме или на предприятии всегда начинается с расчетов.
Что это такое
Термин, в сущности, интуитивно-понятный. Под тепловой нагрузкой подразумевается то количество тепловой энергии, которое необходимо для поддержания в здании, квартире или отдельном помещении комфортной температуры.
Максимальная часовая нагрузка на отопление, таким образом – это, то количество тепла, которое может потребоваться для поддержания нормированных параметров в течение часа в наиболее неблагоприятных условиях.
Какие условия считать неблагоприятными? Вопрос неразрывно связан с тем, от чего, собственно, зависит тепловая нагрузка.
Факторы
Итак, что влияет на потребность здания в тепле?
Однако: тройные стеклопакеты и стекла с энергосберегающим напылением уменьшают разницу в несколько раз.
Стены дома на фото зачернены именно для того, чтобы поглощать как можно больше солнечного тепла.
Распределение
В случае водяного отопления пиковая тепловая мощность источника тепла должна быть равна сумме тепловой мощности всех отопительных приборов в доме. Разумеется, разводка тоже не должна становиться узким местом.
Распределение отопительных приборов по помещениям определяется несколькими факторами:
Уточнение: в домах с нижним розливом стояки соединяются попарно. На подающем — температура убывает при подъеме с первого этажа к последнему, на обратном, соответственно, наоборот.
Как распределятся температуры в случае верхнего розлива — догадаться тоже нетрудно.
Рекомендованные СНиП значения таковы:
В случае воздушного отопления тепловой поток, поступающий в отдельную комнату, определяется пропускной способностью воздушного рукава. Как правило, простейший метод регулировки — ручная подстройка положений регулируемых вентиляционных решеток с контролем температур по термометру.
Наконец, в случае, если речь идет о системе обогрева с распределенными источниками тепла (электрические или газовые конвектора, электрические теплые полы, масляные радиаторы отопления, инфракрасные обогреватели и кондиционеры) необходимый температурный режим просто задается на термостате. Все, что требуется от вас — обеспечить пиковую тепловую мощность приборов на уровне пика теплопотерь помещения.
Электрические радиаторы и конвектора снабжаются термостатами. Средняя тепловая мощность автоматически подгоняется по потребность помещения в тепле.
Методики расчета
Уважаемый читатель, у вас хорошее воображение? Давайте представим себе дом. Пусть это будет сруб из 20-сантиметрового бруса с чердаком и деревянным полом.
Определение тепловой нагрузки на отопление может быть выполнено несколькими способами с разной сложностью и достоверностью результатов. Давайте воспользуемся тремя наиболее простыми.
Способ 1
Действующие СНиП предлагают нам простейший способ расчета. На 10 м2 берется один киловатт тепловой мощности. Полученное значение умножается на региональный коэффициент:
Инструкция по расчету с использованием этого метода неимоверно проста:
Эта таблица предлагает пойти по пути упрощения еще дальше. В общем-то, как мы выясним позже, избыточная мощность котла проблем не создаст.
Однако: если уж пользоваться столь простой методикой, лучше сделать запас как минимум в 20% для компенсации погрешностей и экстремальных холодов. Собственно, будет показательным сравнить 13 КВт со значениями, полученными другими способами.
Способ 2
Понятно, что при первом методе расчета погрешности будут огромными:
Что же, скорректируем метод.
Климатическая зона в любом случае влияет на расчеты.
Как там поживает наш домик в Карелии?
Однако: на практике такая мощность потребуется лишь в несколько дней пика морозов. Зачастую разумным решением будет ограничить мощность основного источника тепла меньшим значением и купить резервный нагреватель (к примеру, электрокотел или несколько газовых конвекторов).
Способ 3
Не обольщайтесь: описанный способ тоже весьма несовершенен. Мы весьма условно учли тепловое сопротивление стен и потолка; дельта температур между внутренним и внешним воздухом тоже учтена лишь в региональном коэффициенте, то есть весьма приблизительно. Цена упрощения расчетов — большая погрешность.
Вспомним: для поддержания внутри здания постоянной температуры нам нужно обеспечить количество тепловой энергии, равное всем потерям через ограждающие конструкции и вентиляцию. Увы, и здесь нам придется несколько упростить себе расчеты, пожертвовав достоверностью данных. Иначе полученные формулы должны будут учитывать слишком много факторов, которые трудно измерить и систематизировать.
Потери тепла сильно зависят от материала стен. Кроме того, не меньше трети тепловой энергии уходит через вентиляцию.
Упрощенная формула выглядит так: Q=DT/R, где Q — количество тепла, которое теряет 1 м2 ограждающей конструкции; DT — дельта температур между внутренней и внешней температурами, а R — сопротивление теплопередаче.
Заметьте: мы говорим о потерях тепла через стены, пол и потолок. В среднем еще около 40% тепла теряется через вентиляцию. Ради упрощения расчетов мы подсчитаем теплопотери через ограждающие конструкции, а потом просто умножим их на 1,4.
Дельту температур измерить легко, но где брать данные о термическом сопротивлении?
Увы — только из справочников. Приведем таблицу для некоторых популярных решений.
Таблица содержит ряд значений для популярных утеплителей разной толщины.
А теперь вернемся к нашему дому. Какими параметрами мы располагаем?
Заметьте: чтобы не высчитывать доли квадратных метров, мы пренебрегли разницей в теплопроводности стен и окон с дверьми.
Выводы и решение проблем
Как видите, имеющиеся способы расчета тепловой нагрузки своими руками дают весьма существенные погрешности. К счастью, избыточная мощность котла не повредит:
Единственный тип котлов, для которых работа на мощности меньше номинальной противопоказана — твердотопливные. Регулировка мощности в них осуществляется довольно примитивным способом — ограничением притока воздуха в топку.
Ограничение мощности твердотопливного котла сказывается на его КПД.
Однако и здесь есть простой и изящный выход — включение в схему отопления теплоаккумулятора. Теплоизолированный бак емкостью до 3000 литров подключается между подающим и обратным трубопроводом, размыкая их; при этом формируется малый контур (между котлом и буферной емкостью) и большой (между емкостью и отопительными приборами).
Как работает такая схема?
Как видите, в этом случае запас по мощности котла будет иметь исключительно положительное последствие — больший промежуток времени между растопками (читайте также статью «Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления и зависимость от нее температуры теплоносителя»).
Простое решение сложной проблемы.
Заключение
Как обычно, некоторое количество дополнительной информации о том, как еще может быть рассчитана тепловая нагрузка, вы найдете в видео в конце статьи. Теплых зим!
Что такое тепловая нагрузка на отопление здания
Для обогрева помещения требуются отопительные приборы соответствующей мощности. Расчет тепловой нагрузки на отопление здания позволяет точно установить, какой мощности котел потребуется, какой величины радиаторы нужно ставить и какая схема отопления будет наиболее эффективной. При вычислениях учитывают много факторов.
Понятия тепловой нагрузки
Расчет теплопотерь проводят отдельно для каждой комнаты в зависимости от площади или объема
Обогрев помещения – это компенсация теплопотерь. Сквозь стены, фундамент, окна и двери тепло постепенно выводится наружу. Чем ниже температура на улице, тем быстрее происходит передача тепла наружу. Чтобы поддерживать внутри здания комфортную температуру, устанавливают обогреватели. Их производительность должна быть достаточно высокой, чтобы перекрыть теплопотери.
Тепловую нагрузку определяют как сумму теплопотерь здания, равную необходимой мощности отопления. Рассчитав сколько и как дом теряет тепла, узнают мощность отопительной системы. Суммарной величины недостаточно. Комната с 1 окном теряет меньше тепла, чем помещение с 2 окнами и балконом, поэтому показатель рассчитывают для каждой комнаты отдельно.
При вычислениях обязательно учитывают высоту потолка. Если она не превышает 3 м, выполняют расчет по величине площади. Если высота от 3 до 4 м, расход считают по объему.
Факторы, влияющие на ТН
Теплоизоляция — внутренняя или наружная — значительно снижает теплопотери
На потерю тепла влияет множество факторов:
При расчетах тепловой нагрузки многоквартирного дома учитывают материал, толщину и утепление перегородок и перекрытий.
Характеристики объекта для расчета
Для дома с большими стеклопакетами нужно более интенсивное отопление
Тепловая нагрузка на отопление и потеря тепла дома – не одно и то же. Техническое здание нет надобности отапливать так же интенсивно, как жилые помещения. Прежде чем приступать к расчетам, устанавливают следующее:
При вычислении теплопотерь в магазине или в пункте общественного питания учитывают количество оборудования, выделяющего тепло – витрин, холодильников, кухонной техники.
Виды тепловых нагрузок
При расчетах учитывают средние сезонные температуры
Тепловые нагрузки носят разный характер. Есть некоторый постоянный уровень теплопотерь, связанный с толщиной стены, конструкцией кровли. Есть временные – при резком снижении температуры, при интенсивной работе вентиляции. Расчет всей тепловой нагрузки учитывает и это.
Сезонные нагрузки
Так называют теплопотери, связанные с погодой. Сюда относят:
Сезонную нагрузку отличает переменный годовой график и постоянный суточный. Сезонная тепловая нагрузка – это отопление, вентиляция и кондиционирование. К зимним относят 2 первых вида.
В формулах используют не кратковременные резкие изменения температуры и влажности – максимальные, а усредненные: значения, наблюдаемые за 5 самых холодных дней из 5 самых холодных зим за 50 лет.
Постоянные тепловые
Промышленное холодильное оборудование выделяет большое количество тепла
К круглогодичным относят горячее водоснабжение и технологические аппараты. Последние имеет значение для промышленных предприятий: варочные котлы, промышленные холодильники, пропарочные камеры выделяют гигантское количество тепла.
В жилых зданиях нагрузка на горячее водоснабжение становится сравнима с отопительной нагрузкой. Величина эта мало изменяется в течение года, но сильно колеблется в зависимости от времени суток и дня недели. Летом расход ГСВ уменьшается на 30%, так как температура воды в холодном водопроводе выше на 12 градусов, чем зимой. В холодное время года потребление горячей воды растет, особенно в выходные дни.
Сухое тепло
Комфортный режим определяется температурой воздуха и влажностью. Эти параметры рассчитывают, руководствуясь понятиями сухого и скрытого тепла. Сухое – это величина, измеряемая специальным сухим термометром. На нее воздействует:
Полы на бетонном фундаменте, подземные стены при расчетах не учитываются.
Скрытое тепло
Влажность помещения повышает температуру внутри
Этот параметр определяет влажность воздуха. Источником выступает:
Обычно вентиляция не влияет на сухость помещения, однако есть исключения.
Методики расчета тепловой нагрузки на отопление здания
Чтобы рассчитать необходимую тепловую нагрузку, данные о нормах температуры и влажности берут из ГОСТ и СНиП. Там же есть сведения о коэффициентах теплопередачи разных материалов и конструкций. При расчетах обязательно учитывают паспортные данные радиаторов, отопительного котла, другого оборудования.
В вычисления включают:
Приблизительное значение дает соотношение расчетных данных с площадью дома или комнат. Однако такой подход не учитывает конструкционные особенности здания.
Вычисление теплопотерь с использованием укрупненных показателей
Формула расчета теплопотерь
Метод применяют, когда точные характеристики здания невозможно установить. Чтобы рассчитать тепловую нагрузку, используют формулу.
Метод позволяет рассчитать показатели для всей постройки и для каждой зоны или комнаты. Однако формула не включает данные о теплопроводности материалов, из которых построен дом, а показатели для дерева, пенобетона и камня сильно отличаются.
Определение теплоотдачи отопительно-вентиляционного оборудования
Примерная мощность батарей исходя из площади комнат
Чтобы получить более достоверный результат, используют расчет по стенам и окнам и дополнительно вычисляют тепловую нагрузку вентиляции. Расчеты производят в несколько этапов:
Расчет тепловой вентиляционной нагрузки выполняют по формуле Qv=c*m*(Tv-Tn), где:
Общий показатель получают, просуммировав расчетные теплопотери здания и потери через вентиляцию.
Вычисление значений с учетом различных элементов ограждающих конструкций
Обследование зданий тепловизором позволяет отыскать утечки тепла, влажные места в комнатах
Если для расчетов использовать теоретические данные – показатели по теплопотерям каждого материала – результат все равно оказывается не совсем точным. В вычислениях невозможно учесть количество и величину трещин и зазоров, работу освещения и прочее.
Самый точный результат обеспечивает тепловизионное обследование здания. Выполняется процедура в темное время суток, при выключенном освещении. Рекомендуют убрать на время ковры и мебель, чтобы не искажать показания.
Обследование выполняют в 3 этапа:
По итогам обследования составляют рекомендации: по утеплению, реконструкции, выбору отопительных приборов.
Современные котлы оборудуются регуляторами мощности. Это устройства, которые поддерживают производительность на установленном уровне, но предупреждают скачки и провалы во время работы. На использование энергоресурсов существуют лимиты: при превышении установленного значения плата за газ или электричество увеличивается. РТН ограничивает расход энергии топлива.