Газовые котлы для отопления дома: расчет необходимой мощности

Устройство двухконтурного газового котла

В момент поворачивания ручки крана ГВС задействуется клапан, который перекрывает доступ воды в отопительную систему. В результате этого она начинает течь в контур ГВС. Нагрев воды, содержащейся во втором теплообменнике, осуществляется за счет воды в первом теплообменнике, откуда она и начинает поступать в кран. В момент возвращения ручки крана ГВС в начальное положение, клапан также прекращает свою работу.

Для большинства потребителей довольно сложно понять, газовый котел какого типа для них станет оптимальным выбором. Чтобы упростить эту задачу, следует вначале выяснить, какими особенностями они обладают

Это можно понять, уделив внимание следующим моментам:

• принцип работы;
• тип камеры горения;
• исполнение.

Все газовые котлы могут быть классифицированы на два типа исходя из принципа их работы:

• конвекционные;
• конденсационные.

Первые характеризуются тем, что удаление водяного пара, который возникает во время сжигания топлива, происходит одновременно с продуктами сгорания.

Конденсационные газовые котлы немного отличаются от конвекционных в этом плане. Прежде чем покинуть котел, продукты сгорания и пар поступают в теплообменник, в котором пар превращается в конденсат. Все это сопровождается образованием определенного количества тепловой энергии.

здесь не возникает конденсата

Говоря о достоинствах конденсационных котлов, следует отметить, что они способны повысить свой КПД практически в два раза за счет тепла, которое выделяет пар. Среди недостатков следует отметить то, что их использование вынуждает доводить до определенных требований всю систему отопления. Для образования конденсата необходимо обеспечить низкую температуру в теплообменнике, где и происходит конденсация.

По этой причине следует позаботиться, чтобы перед попаданием в него вода основательно остыла. В связи с этим, чтобы поддерживать в помещении необходимый тепловой режим, в нем должны быть установлены крупногабаритные и дорогие радиаторы. Если конденсационный двухконтурный газовый котел, устройство которого не содержит сложных элементов, подключить к системе, состоящей из традиционных радиаторов, то ему не удастся демонстрировать КПД больше того, который указан в паспорте.

Если газовый котел оснащен открытой камерой, то воздух в нее будет поступать из помещения, где установлен котел. Для удаления продуктов сгорания предусмотрен дымоход. Причем они выводятся за счет естественной тяги. Не лучшим решением является размещение котла с подобной камерой в помещении, где уже имеется отопительный прибор. Если оно будет плохо проветриваться, то это приведет к дефициту кислорода. Также нужно помнить о том, что существует опасность попадания в комнату продуктов сгорания.

При использовании газовых котлов с открытой камерой следует выделить для них специальное помещение. Причем желательно, чтобы в них был установлен вертикальный дымоход. Этот вариант привлекателен меньшими затратами на покупку оборудования.

Если рассматривать газовые котлы с закрытой камерой, то здесь для удаления продуктов сгорания из камеры используется электровентилятор. Причем они выводятся через коаксиальный дымоход, выполненный в виде конструкции, в которой одна труба помещена в другую. Внешняя труба служит для нагнетания воздуха в камеру сгорания, а внутренняя — для удаления. Этот дымоход может иметь не только горизонтальное, но и вообще любое размещение, которое соответствует конкретному помещению.

Важным достоинством подобных котлов является отсутствие необходимости в выделении специального помещения для установки. К тому же они имеют более высокий КПД. Из серьезных минусов стоит отметить то, что для работы подобного оборудования требуется электросеть, а также они имеют более высокую стоимость.

Продолжая рассматривать двухконтурные газовые котлы и устройство, перейдем к наиболее распространенной категории этого оборудования. В зависимости от исполнения выделяют такие типы, как:

• напольные;
• настенные.

Достоинством последних являются небольшие размеры, а также то, что они могут быть установлены даже на кухне. Что касается напольных моделей, то они нуждаются в отдельном помещении, да и стоимость их выше. Использование в их конструкции теплообменников из чугуна обуславливает тот факт, почему они уступают по мощности и надежности настенным котлам.

Типы комбинированных котлов

Для отопления приусадебных жилых построек более часто применяют котлы для отопления частного дома в схеме «электричество – твердое топливо».

Конструктивно они изготовлены, как и твердотопливные напольные котлы, и могут быть выполнены стальными или чугуными. В качестве твердого применяют дрова, наиболее дешёвое топливо в местах, где отсутствуют газовые сети и централизованный подвоз угля.

ТЭНы, выполняют роль поддержки тепловых процессов в ночное или при отсутствии основного источника. После того, как дрова прогорят, и температура в сети начинает падать, датчик температур подает автоматический сигнал для включения одного или группы ТЭНов. При поступлении в топку основного топлива — ТЭНы отключаются.

Виды комбинированных котлов:

Лучшими многофункциональными установками являются отопительные котлы, способные функционировать работать на газовом, печном и твердом топливе, а также с использованием электрических ТЭНов.

Многотопливные

Источник фото: barrakuda.com.ua

Конструкция такого котла должна учитывать требования безопасной эксплуатации для всех используемых видов топлива:

1. Бесперебойной подачи электроэнергии.
2. Организованной поставки топлива к агрегату.
3. Безопасность места хранение горючих материалов в соответствии с действующими нормами.
4. Пожаробезопасный выбор диаметра дымовой трубы, поскольку объем уходящих газов из топки для каждого топлива разный.

Перед выбором многотопливного котла выполняют технико-экономический расчет вариантов использования топлива и оборудования, стоимость которого значительно превышает однотопливные устройства.

Это довольно прикидочный расчет, поскольку не учитывает геометрии здания: высоты потолков, этажность и теплоизоляцию дома.

Поэтому вводится поправочный коэффициент из расчета 25-30%.Исходя из этого правила для обогрева 100 м2 необходим одноконтурный котел с нагрузкой 10-15 кВт, а двухконтурный 15-20 кВт.

Комбинация «дрова — электричество»

Эта комбинация топлива – самое простое решение с неоспоримыми преимуществами. В совмещении этих видов ресурсов больше всего экономии получается в начале и в конце отопительного сезона, то есть осенью и весной, а также, в при ночных режимах для поддержания температуры, частного дома с отоплением на дровах и даже на печи.

Особенно интересен этот вариант в домах, у которых установленные дифтарифные электросчетчики с ночным минимальным тарифом за 1 кВТ.

Фото: haustechnikdialog.de

Сегодня самой эффективной системой подогрева воды является электричество, обеспечивающее быстрый нагрев, поддержание температурного графика и минимальные капитальные вложения на установку.

Схему комбинированного котла «дрова — электричество» достаточно просто реализовать самостоятельно, потребуется в теплообменник или накопительный бак врезать ТЭНы и установить элементарный блок управления по датчикам температур нагреваемого контура, таким образом, будет реализована схема работы котла на дровах и электричестве.

Газ – электричество

Оборудование в схеме газ/электро обладают лучшей вариативностью, поскольку могут подсоединяться к нескольким отопительным системам и выполнять обвязку нескольких тепловых контуров.

Характеристики комбинированных отопительных устройств по схеме «газ -электричество»:

1. Минимальные габариты и возможность настенной установки.
2. Низкий уровень электропотребления от сети.
3. Низкий ценовой диапазон, поскольку отсутствует необходимость разделения топки и второй контур.
4. Маломощные ТЭНы для создания диапазона температуры.

Дрова – газ

Очень экономичная схема с раздельными топками и двумя теплообменниками. Для нее потребуется специальное разрешение от газовой инспекции, поскольку конструкция твердотопливной части, не должна ухудшать работу газовой системы.

Она предусматривает разные топочные устройства и оснащена двухконтурной системой. Первый для нагрева теплоносителя отопления, а второй – ГВС. Современные универсальные котлы, используют газогенерацию, что увеличивает время автономности до 12 часов.

Фото: 1remstroy.ru

Датчики контролируют температуру теплоносителя и при снижении ее ниже минимальной величины, подается сигнал на газозапорный клапан, который открывается, а газ поджигается с помощью пьезорозжига. При падении давления газа ниже допустимого уровня, клапан закрывается, а его поступление прекращается, с подачей звукового сигнала.

Расчет мощности газового котла

Для типовых схем обогрева с высотой потолков до 3 м. объем обслуживаемого пространства и микроклимат не учитываются. Здесь итог получают путем умножения 1 кВт/10 кв.м (удельная тепловая мощность) на общую площадь дома и поправочный коэффициент для конкретного региона (значение берется из таблиц). Например, под Москвой для 100 кв.м. потребуется 15 кВт.

В двухконтурных приборах вода протекает циклически нагреваясь и охлаждаясь. Здесь к уже полученным результатам добавляйте 20 %. То есть на примере в Московском регионе итогом будет 18 кВт.

Для уточнения искомого параметра нужно учесть коэффициент рассеивания тепла. Информация также имеется в официальных таблицах. Так, если в доме все конструкции состоят из современных материалов с теплоизоляцией, то величина может находиться в пределах 0,6-0,9, а для одинарной кирпичной кладки от 2 до 2,9. То есть мощность оборудования для ГВС должна будет соответствовать более 10,8 или 36 кВт.

Онлайн-калькулятор запрограммирован учитывать большинство нюансов и выдавать результат за считанные минуты. Достаточно ввести следующие данные: площадь, тип окон, степень теплоизоляции и количество наружных стен, минусовые показания термометра, высоту потолка.

Технические условия

Первое, на что надо обратить внимание – подходит ли двухконтурный котел для вашей системы водоснабжения. Сбои в работе системы холодного водоснабжения могут привести к серьезным поломкам отопительного оборудования

Двухконтурные котлы обычно используются для обогрева в небольших жилых объектах, где горячее водоснабжение не связано с большой длиной трубопровода. Существенным моментом является число жителей в доме. Если одновременно и интенсивно пользоваться несколькими точками разбора горячей воды, высока вероятность того, что объем горячей воды будет недостаточным для бытовых нужд.

Этап первый: монтаж котла

Установка газового прибора, как правило, не вызывает сложностей. Это самый простой этап монтажных работ отопительной системы. Производителями разработано подробное руководство по установке каждого вида котла.

Напольный поставить проще, несмотря на то, что тяжелее по весу и больше размером. Для настенного нужны специальные кронштейны. Они идут в комплекте к прибору. Схема подключения настенного котла к системе отопления указана в инструкции к прибору

Самое важное — выбрать правильно место установки котла, при этом предусмотреть, как будет выполнен подвод труб к котлу

Выбирая местоположение агрегата, учитывают не только удобство в обслуживании. Нужно соблюдать нормы и требования, которые предъявляются к газовым приборам. Их выполнение является гарантом эффективности и безопасности пользования отопительным агрегатом.

Два основных правила, которые нужно соблюдать:

1. Помещение, где будет установлен котёл, нужно обеспечить окном, либо форточкой, которые можно легко открыть при необходимости.
2. Рядом с газовым агрегатом нельзя размещать каких-либо приборов или предметов.

Схема подключения напольного котла предусматривает тщательную подготовку основания. Настенный котёл располагают на высоте от 80 см от пола, не ближе полуметра от стен. Это стандартные требования безопасности эксплуатации.

Чтобы знать, как правильно подключить двухконтурный котёл, нужно познакомиться с условиями, которые требуются для устройства дымохода и системы вентиляции.

Очень упрощают задачу турбо котлы, которые не требуют установки громоздких дымоходов и вытяжных систем. Этот вид котлов сегодня приобретает всё большую популярность. Особенность турбо котлов заключается в устройстве принудительного вывода отработанных газов и одновременного притока уличного воздуха, по типу «труба в трубе». Это наиболее безопасная система, так как позволяет ставить газовые агрегаты практически в любых помещениях.

Есть ещё один вид: напольные парапетные котлы. Это бездымоходные энергонезависимые агрегаты. Их используют там, где невозможно соорудить большой дымоход. У парапетных котлов закрытая камера сгорания, она полностью изолируется от помещения. У таких котлов циркуляция теплоносителя происходит самотёком, без электрического насоса. Это их основное отличие от турбированных котлов с коаксиальным дымоходом.

Корректируем расчеты – дополнительные моменты

На практике жилье со средними показателями встречается не так уж часто, поэтому при расчетах системы учитываются дополнительные параметры. Об одном определяющем факторе – климатической зоне, регионе, где будет использоваться котел, речь уже шла. Приведем значения коэффициента W_уд для всех местностей:

• средняя полоса служит эталоном,  удельная мощность составляет 1–1,1;
• Москва и Подмосковье – результат умножаем на 1,2–1,5;
• для южных регионов – от 0,7 до 0,9;
• для северных областей она поднимается до 1,5–2,0.

В каждой зоне наблюдаем определенный разброс значений. Поступаем просто – чем южнее местность в климатической зоне, тем ниже коэффициент; чем севернее, тем выше.

Приведем пример корректировки по регионам. Предположим, что дом, для которого рассчеты проводились раньше, расположен в Сибири с морозами до 35°. Берем W_уд равное 1,8. Тогда полученное число 12 умножаем на 1,8, получаем 21,6. Закругляем в сторону большего значения, выходит 22 киловатта. Разница с первоначальным результатом почти вдвое, а ведь учитывалась всего одна поправка. Так что корректировать расчеты необходимо.

Кроме климатических условий регионов, для точных расчетов учитываются и другие поправки: высота потолка и теплопотери здания. Среднестатистическое значение высоты потолков – 2,6 м. Если высота значительно отличается, высчитываем значение коэффициента – фактическую высоту делим на среднюю. Предположим, высота потолка в здании из ранее рассматриваемого примера 3,2 м. Считаем: 3,2/2,6=1,23, округляем, выходит 1,3. Выходит, для обогрева дома в Сибири площадью 120 м2 с потолками 3,2 м требуется котел 22 кВт×1,3=28,6, т.е. 29 киловатт.

Также очень важно для правильных расчетов принимать во внимание теплопотери здания. Тепло теряется в любом доме, независимо от его конструкции и вида топлива. Через слабо утепленные стены может уйти 35% теплого воздуха, через окна – 10% и больше

Неутепленный пол заберет 15%, а крыша – все 25%. Даже один из этих факторов, если он присутствует, следует принимать во внимание. Используют специальное значение, на которое умножают полученную мощность. Он имеет такие показатели:

Через слабо утепленные стены может уйти 35% теплого воздуха, через окна – 10% и больше. Неутепленный пол заберет 15%, а крыша – все 25%. Даже один из этих факторов, если он присутствует, следует принимать во внимание. Используют специальное значение, на которое умножают полученную мощность. Он имеет такие показатели:

• для кирпичного, деревянного или дома из пеноблоков, которому более 15 лет, с хорошим утеплением, К=1;
• для других домов с неутепленными стенами К=1,5;
• если у дома, кроме неутепленных стен, не утеплена крыша К=1,8;
• для современного утепленного дома К=0,6.

Вернемся к нашему примеру для расчетов – дому в Сибири, для которого по нашим расчетам понадобится нагревательное устройство мощностью 29 киловатт. Предположим, что это современный дом с утеплением, тогда К= 0,6. Подсчитываем: 29×0,6=17,4. Добавляем 15–20%, чтобы иметь запас на случай экстремальных морозов.

Итак, мы рассчитали требуемую мощность теплогенератора, используя следующий алгоритм:

1. Узнаем общую площадь отапливаемого помещения и делим на 10. Число удельной мощности при этом игнорируется, нам нужны средние исходные данные.
2. Учитываем климатическую зону, где находится дом. Ранее полученный результат умножаем на коэффициентый показатель региона.
3. Если высота потолка отличается от 2,6 м, учитываем и это. Узнаем коэффициентное число, поделив фактическую высоту на стандартную. Мощность котла, полученную с учетом климатической зоны, умножаем на это число.
4. Делаем поправку на теплопотери. Предыдущий результат умножаем на коэффициентный показатель теплопотерь.

Размещение котлов для отопления в доме

Выше речь шла исключительно о котлах, которые используются исключительно для отопления. Если прибор используется для нагрева воды, рассчетную мощность следует увеличить на 25%

Обращаем внимание, что резерв для подогрева рассчитывается после коррекции с учетом климатических условий. Полученный после всех расчетов результат довольно точный, его можно использовать для выбора любого котла: газового, на жидком топливе, твердотопливного, электрического

Особенности контуров твердотопливных установок

Хотя строение и принцип работы этих котлов разные, они могут иметь только два типа теплообменников и два варианта контура для ГВС.

Первый контур представлен:

1. Водяной рубашкой. Она является дополнительным корпусом, который наварен вокруг топки или отдельных камер устройства длительного горения. Он приварен так, что между ним и внутренним корпусом есть пространство. Оно заполняется водой.
2. Трубчатым теплообменником. Его схема состоит из одной или двух металлических емкостей и системы трубок. Бывает водотрубным и огнетрубным.

Что касается контура ГВС, то он может быть:

Первый является дополнительным трубчатым теплообменником. Его размещают вверху топки или же в камере, по которой проходит дым. Вода в нем нагревается от тепла, образованного во время сгорания топлива. Она может перегреваться и закипать, что является очень плохим фактом для ГВС. Для контроля ее температуры производители устанавливают в котлы длительного горения сложную автоматику. Это заметно увеличивает стоимость таких котлов длительного горения.

Критерии выбора

В первую очередь обывателя интересует эффективность и экономичность, что приводит, к сожалению, к игнорированию факта отапливаемой территории. Быстро нагреваемые и дешевые приборы с большей вероятностью рассчитаны на малые объемы прогреваемых помещений.

Чтобы установить качественный агрегат, необходимо анализировать следующие показатели:

• площадь;
• энергетическая и финансовая затратность;
• автоматизацию процесса (чтобы энергетическая и финансовая составляющая не уходила в никуда);
• энергоемкость и качество газа (на чем именно будет работать котел);
• финансовая составляющая эксплуатации и ремонта.

Расчет мощности газового котла в зависимости от площади

В большинстве случаев используют ориентировочный подсчет тепловой мощности котлоагрегата по площадям нагрева, например, для частного дома:

• 10 кВт на 100 кв.м;
• 15 кВт на 150 кв.м;
• 20 кВт на 200 кв.м.

Подобные вычисления смогут подойти для не очень большого сооружения с утепленным чердачным перекрытием, низкими потолками, хорошей термоизоляцией, окнами с двойным остеклением, но не более того.

По старым расчетам лучше не делать. Источник фото: porjati.ru

К сожалению, данным условиям соответствуют только немногочисленные строения. С тем, чтобы осуществить наиболее обстоятельный расчет показателя мощности котла, необходимо учитывать полный пакет взаимосвязанных величин, в том числе:

• атмосферные условия в местности;
• размер жилой постройки;
• коэффициент теплопроводности стены;
• фактическую теплоизоляцию здания;
• систему регулировки мощности газового котла;
• объем тепла, требуемый для ГВС.

Расчет одноконтурного котла отопления

Подсчет мощности одноконтурного котлоагрегата настенной или напольной модификации котла с применением соотношения: 10 кВт на 100 м2, необходимо увеличить на 15-20%.

Например, необходимо обогреть здание площадью 80 м2.

Расчет мощности газового котла отопления:

10*80/100*1.2 = 9.60 кВт.

В случае, когда в торговой сети не существует требуемого вида устройств, приобретают модификацию с большим размером кВт. Подобный метод пойдет для источников отопления одноконтурного типа, без нагрузки на горячее водоснабжение, и может быть заложен в основу расчета расхода газа на сезон. Иногда вместо жилой площади расчет выполняют с учетом объема жилого здания квартиры и степени утепления.

Для индивидуальных помещений, построенных по типовому проекту, с высотой потолочного покрытия 3 м, формула расчета довольно простая.

Еще один способ расчета ОК котла

В данном варианте учитывают площадь застройки (П) и коэффициент удельной мощности котлоагрегата (УМК), зависящего от климатического места расположения объекта.

Он варьируется в кВт:

• 0.7 до 0.9 южные территории РФ;
• 1.0 до 1.2 центральные регионы РФ;
• 1.2 до 1.5 Московская область;
• 1.5 до 2.0 северные районы РФ.

Следовательно, формула для расчета выглядит таким образом:
Мо=П*УМК/10

Например, необходимая мощность источника отопления для постройки в 80 м2, расположенного в северном регионе:

Мо = 80*2/10 = 16 кВт

Если собственник будет устанавливать двухконтурный котлоагрегат, для отопления и ГВС, профессионалы советуют добавить к полученному результату еще 20% мощности на подогрев воды.

Как рассчитать мощность двухконтурного котла

Расчет теплопроизводительности двухконтурного котлоагрегата выполняется на основанию такой пропорции:

10 м2 = 1 000 Вт + 20% (теплопотери) + 20% (подогрев ГВС).

В случае, если здание располагает площадью 200 м2, то требуемый размер будет состоять: 20.0 кВт + 40.0% = 28.0 кВт

Это прикидочный расчет, его лучше уточнить по норме водопользования ГВС на одного человека. Такие данные приводятся в СНИПе:

• ванная комната – 8.0-9.0 л/мин;
• душевая установка – 9 л/мин;
• унитаз – 4.0 л/мин;
• смеситель в мойке – 4 л/мин.

В техдокументации к водонагревателю указывается, какая необходима теплопроизводительность котла, чтобы гарантировать качественный подогрев воды.

Для теплообменника на 200 л будет достаточно нагревателя нагрузкой приблизительно 30.0 кВт. После рассчитывают производительность, достаточную для обогрева, в конце итоги суммируют.

Расчет мощности бойлера косвенного нагрева

Для того, чтобы сбалансировать нужную мощность одноконтурного агрегата работающего на газовом топливе с бойлером косвенного нагрева, нужно установить какой объем теплообменника потребуется, чтобы обеспечить горячей водой жильцов дома. Используя данные по нормам горячего водопотребления легко можно установить, что расход в сутки для семьи из 4-х человек составит 500 л.

Производительность водонагревателя косвенного нагрева напрямую зависит от площади внутреннего теплообменника, чем более размеры змеевика, тем больше тепловой энергии он передает воде в час. Детализовать такие сведения можно, изучив характеристики по паспорту на оборудование.

Источник фото: coolandtheguide.com

Существуют оптимальные соотношения этих величин для среднего диапазона мощности бойлеров косвенного нагрева и время получения заданной температуры:

• 100 л, Мо – 24кВт, 14 мин;
• 120 л, Мо – 24кВт,17 мин;
• 200 л, Мо – 24кВт, 28 мин.

При выборе водонагревателя рекомендуется, чтобы он нагревал воду примерно за полчаса. Исходя из этих требований предпочтительнее 3-й вариант БКН.

Как рассчитать мощность котла отопления

Проведение расчетов, как правило, доверяют квалифицированным специалистам. Это обосновано множеством нюансов, которые необходимо учесть. Но к платной услуге прибегает не каждый владелец дома, поэтому все делается самостоятельно.

Что нужно учесть для проведения расчетов

Отопительная система должна обеспечивать комфортную температуру в доме на постоянной основе. Нормой считается в соответствии с действующими регламентами +20-+22℃. Чтобы определить необходимую для этого мощность котельного оборудования, учитывайте следующее:

• информация по обслуживаемой площади;
• показания низких температур на улице в зимнее время (самая холодная неделя);
• суммарный расчет теплопотерь.

Первые два пункта легко определить самостоятельно. Здесь нужны высота потолков, длина и ширина стен, количество окон и наружных конструкций. Показания термометра можно найти в таблицах. Утечки тепла происходят через все конструкции дома. Поэтому для общего итога эффективнее будет вести расчеты для каждой комнаты отдельно и суммировать результаты. Здесь нужно учесть множество факторов, о которых речь пойдет ниже.