Как да изчислим мощността на газовия котел за отопление: формули и пример за изчисление

Преди да проектирате отоплителна система или да инсталирате отоплително оборудване, е важно да изберете газов котел, способен да генерира необходимото количество топлина за помещението. Ето защо е важно да изберете устройство с такава мощност, че неговата производителност да е възможно най-висока и ресурсът му да е дълъг.

Ще ви кажем как да изчислите мощността на газовия котел с висока точност и като вземете предвид определени параметри. Статията, която ви представихме, подробно описва всички видове топлинни загуби през отвори и строителни конструкции и дава формули за тяхното изчисляване. Конкретен пример представя характеристиките на изчисленията.

Типични грешки при избор на бойлер

Правилното изчисляване на мощността на газовия котел не само ще спести консумативи, но и ще увеличи ефективността на устройството. Оборудване, чиято топлинна мощност надвишава действителните изисквания за топлина, ще работи неефективно, когато като недостатъчно мощно устройство не може да затопли помещението правилно.

Има модерно автоматизирано оборудване, което независимо регулира подаването на газ, което елиминира ненужните разходи. Но ако такъв котел изпълнява работата си до границата на възможностите си, тогава експлоатационният му живот намалява.

В резултат на това ефективността на оборудването намалява, частите се износват по-бързо и се образува конденз. Следователно е необходимо да се изчисли оптималната мощност.

Има мнение, че мощността на котела зависи единствено от площта на помещението и за всеки дом оптималното изчисление ще бъде 100 W на 1 кв.м. Следователно, за да изберете мощността на котела, например, за къща от 100 кв. m, ще ви трябва оборудване, генериращо 100*10=10000 W или 10 kW.

Такива изчисления са фундаментално неправилни поради появата на нови довършителни материали и подобрени изолационни материали, които намаляват необходимостта от закупуване на оборудване с висока мощност.

Мощността на газовия котел се избира, като се вземат предвид индивидуалните характеристики на дома. Правилно избраното оборудване ще работи възможно най-ефективно с минимален разход на гориво

Изчислете мощността газов котел отоплението може да се извърши по два начина - ръчно или с помощта на специална програма Valtec, която е предназначена за професионални изчисления с висока точност.

Необходимата мощност на оборудването директно зависи от топлинните загуби на помещението. След като знаете коефициента на топлинни загуби, можете да изчислите мощността на газов котел или друго отоплително устройство.

Какво е топлинна загуба на стая?

Всяка стая има определени топлинни загуби. Топлината излиза от стени, прозорци, подове, врати, тавани, така че задачата на газовия котел е да компенсира количеството топлина, което излиза и да осигури определена температура в помещението. Това изисква определена топлинна мощност.

Експериментално е установено, че най-голямо количество топлина излиза през стените (до 70%). До 30% от топлинната енергия може да излезе през покрива и прозорците и до 40% през вентилационната система. Най-ниска загуба на топлина при врати (до 6%) и подове (до 15%)

Следните фактори влияят върху загубата на топлина у дома.

• Разположение на къщата. Всеки град има свои собствени климатични характеристики.При изчисляване на топлинните загуби е необходимо да се вземе предвид критичната отрицателна температура, характерна за региона, както и средната температура и продължителността на отоплителния сезон (за точни изчисления с помощта на програмата).
• Разположението на стените спрямо кардиналните посоки. Известно е, че розата на вятъра се намира от северната страна, така че топлинните загуби на стена, разположена в тази зона, ще бъдат най-големи. През зимата студен вятър духа с голяма сила от западната, северната и източната страна, така че топлинните загуби на тези стени ще бъдат по-високи.
• Площта на отопляемото помещение. Количеството загубена топлина зависи от размера на помещението, площта на стените, таваните, прозорците, вратите.
• Топлотехника на строителни конструкции. Всеки материал има свой собствен коефициент на термично съпротивление и коефициент на топлопреминаване - способността да преминава определено количество топлина през себе си. За да ги намерите, трябва да използвате таблични данни и да приложите определени формули. Информация за състава на стените, таваните, подовете и тяхната дебелина можете да намерите в техническия план на жилищата.
• Отвори за прозорци и врати. Размер, модификация на врата и стъклопакет. Колкото по-голяма е площта на отворите на прозорците и вратите, толкова по-висока е загубата на топлина. Важно е да се вземат предвид характеристиките на монтираните врати и прозорци с двоен стъклопакет, когато се правят изчисления.
• Счетоводство на вентилацията. Вентилацията винаги съществува в къщата, независимо от наличието на изкуствена качулка. Стаята се проветрява през отворени прозорци; движението на въздуха се създава при затваряне и отваряне на входните врати, хората се движат от стая в стая, което помага на топлия въздух да напусне стаята и да я циркулира.

Познавайки горните параметри, можете не само да изчислите загуба на топлина у дома и определят мощността на котела, но и определят местата, които се нуждаят от допълнителна изолация.

Формули за изчисляване на топлинните загуби

Тези формули могат да се използват за изчисляване на топлинните загуби не само в частна къща, но и в апартамент. Преди да започнете изчисленията, е необходимо да начертаете етажен план, да отбележите местоположението на стените спрямо кардиналните посоки, да посочите прозорци, врати и също така да изчислите размерите на всяка стена, прозорец и врата.

За определяне на топлинните загуби е необходимо да се знае структурата на стената, както и дебелината на използваните материали. Изчисленията вземат предвид зидарията и изолацията

При изчисляване на топлинните загуби се използват две формули - с помощта на първата се определя стойността на топлинното съпротивление на ограждащите конструкции, а с помощта на втората се определят топлинните загуби.

За да определите термичното съпротивление, използвайте израза:

R = B/K

Тук:

• Р – стойността на топлинното съпротивление на ограждащите конструкции, измерена в (m²*K)/W.
• К – коефициент на топлопроводимост на материала, от който е изработена ограждащата конструкция, измерен във W/(m*K).
• IN – дебелина на материала, записана в метри.

Коефициентът на топлопроводимост K е табличен параметър, дебелината B се взема от техническия план на къщата.

Коефициентът на топлопроводимост е таблична стойност, зависи от плътността и състава на материала, може да се различава от табличния, затова е важно да прочетете техническата документация за материала (+)

Използва се и основната формула за изчисляване на топлинните загуби:

Q = L × S × dT/R

В израза:

• Q – топлинни загуби, измерени във W.
• С – площ на ограждащи конструкции (стени, подове, тавани).
• dT – разликата между желаните вътрешни и външни температури се измерва и записва в C.
• Р – стойност на топлинното съпротивление на конструкцията, m²•C/W, което се намира с помощта на горната формула.
• Л – коефициент в зависимост от ориентацията на стените спрямо кардиналните точки.

Имайки под ръка необходимата информация, можете ръчно да изчислите топлинните загуби на конкретна сграда.

Пример за изчисляване на топлинните загуби

Като пример, нека изчислим топлинните загуби на къща с дадените характеристики.

Фигурата показва план на къща, за която ще изчислим топлинните загуби. При изготвянето на индивидуален план е важно правилно да се определи ориентацията на стените спрямо кардиналните точки, да се изчисли височината, ширината и дължината на конструкцията, както и да се отбележат местата на отворите на прозорците и вратите, техните размери (+ )

По план ширината на конструкцията е 10 м, дължината е 12 м, височината на тавана е 2,7 м, стените са ориентирани на север, юг, изток и запад. В западната стена има вградени 3 прозореца, като два от тях са с размери 1,5х1,7м, един - 0,6х0,3м.

При изчисляване на покрива се вземат предвид изолационния слой, довършителните и покривните материали. Паро- и хидроизолационни филми, които не влияят на топлоизолацията, не се вземат предвид

В южната стена има вградени врати с размери 1,3х2 м, има и прозорче 0,5х0,3 м. От източната страна има два прозореца 2,1х1,5 м и един 1,5х1,7м.

Стените се състоят от три слоя:

• обшивка с фазер (изопласт) отвън и отвътре - по 1,2 см., коефициент - 0,05.
• стъклена вата, разположена между стените, дебелината й е 10 см., а коефициентът е 0,043.

Топлинното съпротивление на всяка стена се изчислява отделно, т.к Разположението на конструкцията спрямо кардиналните точки, броят и площта на отворите се вземат предвид. Резултатите от изчисленията на стените са обобщени.

Подът е многопластов, изработен по една и съща технология в цялата площ и включва:

• дъска за рязане и перо, дебелината му е 3,2 см, коефициентът на топлопроводимост е 0,15.
• слой суха нивелация от ПДЧ с дебелина 10 см и коефициент 0,15.
• изолация – минерална вата с дебелина 5 см, коефициент 0,039.

Да приемем, че подът няма люкове в сутерена или подобни отвори, които нарушават отоплителната техника. Следователно изчислението се прави за площта на всички помещения по една формула.

Таваните са изработени от:

• дървени плоскости 4 см с коефициент 0,15.
• минерална вата е 15 см, коефициентът й е 0,039.
• паро- и хидроизолационен слой.

Да приемем, че таванът също няма достъп до тавана над хола или мокрото помещение.

Къщата се намира в района на Брянск, в град Брянск, където критичната отрицателна температура е -26 градуса. Експериментално е установено, че температурата на земята е +8 градуса. Желаната стайна температура + 22 градуса.

Изчисляване на топлинните загуби на стени

За да намерите общото топлинно съпротивление на стена, първо трябва да изчислите топлинното съпротивление на всеки слой.

Слоят от стъклена вата е с дебелина 10 см. Тази стойност трябва да се преобразува в метри, тоест:

B = 10 × 0,01 = 0,1

Получихме стойността B=0,1. Коефициентът на топлопроводимост на топлоизолацията е 0,043. Заменяме данните във формулата за термично съпротивление и получаваме:

Р_{стъклена чаша}=0.1/0.043=2.32

Използвайки подобен пример, нека изчислим топлоустойчивостта на изолита:

Р_изопл=0.012/0.05=0.24

Общото топлинно съпротивление на стената ще бъде равно на сумата от топлинното съпротивление на всеки слой, като се има предвид, че имаме два слоя фазер.

R=R_{стъклена чаша}+2×R_изопл=2.32+2×0.24=2.8

Чрез определяне на общото топлинно съпротивление на стената можете да намерите топлинните загуби. За всяка стена те се изчисляват отделно. Нека изчислим Q за северната стена.

Допълнителните коефициенти позволяват да се вземат предвид в изчисленията особеностите на топлинните загуби от стени, разположени в различни посоки на света

Въз основа на плана северната стена няма отвори за прозорци, дължината й е 10 м, височината е 2,7 м. Тогава площта на стената S се изчислява по формулата:

С_{северна стена}=10×2.7=27

Нека изчислим dT параметъра. Известно е, че критичната температура на околната среда за Брянск е -26 градуса, а желаната стайна температура е +22 градуса. Тогава

dT=22-(-26)=48

За северната страна се взема предвид допълнителният коефициент L=1,1.

Таблицата показва коефициентите на топлопроводимост на някои материали, които се използват при изграждането на стени. Както можете да видите, минералната вата предава минималното количество топлина през себе си, стоманобетонът - максимумът

След като направите предварителни изчисления, можете да използвате формулата за изчисляване на топлинните загуби:

Q_{северна стена}=27×48×1.1/2.8=509 (W)

Да изчислим топлинните загуби за западната стена. Въз основа на данните в него има вградени 3 прозореца, два от които са с размери 1,5x1,7 м и един - 0,6x0,3 м. Нека изчислим площта.

С_{резервни стени1}=12×2.7=32.4.

Необходимо е да се изключи площта на прозорците от общата площ на западната стена, тъй като тяхната топлинна загуба ще бъде различна. За да направите това, трябва да изчислите площта.

С_{прозорец1}=1.5×1.7=2.55

С_{прозорец2}=0.6×0.4=0.24

За да изчислим топлинните загуби, ще използваме площта на стената, без да вземаме предвид площта на прозорците, тоест:

С_{резервни стени}=32.4-2.55×2-0.24=25.6

За западната страна допълнителният коефициент е 1,05. Заместваме получените данни в основната формула за изчисляване на топлинните загуби.

Q_{резервни стени}=25.6×1.05×48/2.8=461.

Ние правим подобни изчисления за източната страна. Тук има 3 прозореца, като единият е с размери 1,5х1,7 м, другите два – 2,1х1,5 м. Изчисляваме тяхната площ.

С_{прозорец3}=1.5×1.7=2.55

С_{прозорец4}=2.1×1.5=3.15

Площта на източната стена е:

С_{източни стени 1}=12×2.7=32.4

От общата площ на стената изваждаме стойностите на площта на прозореца:

С_{източни стени}=32.4-2.55-2×3.15=23.55

Допълнителният коефициент за източната стена е -1,05. Въз основа на данните изчисляваме топлинните загуби на източната стена.

Q_{източни стени}=1.05×23.55×48/2.8=424

На южната стена има врата с параметри 1,3х2 м и прозорец 0,5х0,3 м. Изчисляваме тяхната площ.

С_{прозорец5}=0.5×0.3=0.15

С_врата=1.3×2=2.6

Площта на южната стена ще бъде равна на:

С_{южни стени 1}=10×2.7=27

Определяме площта на стената, без да вземаме предвид прозорците и вратите.

С_{южни стени}=27-2.6-0.15=24.25

Изчисляваме топлинните загуби на южната стена, като вземем предвид коефициента L=1.

Q_{южни стени}=1×24.25×48/2.80=416

След като определите топлинните загуби на всяка стена, можете да намерите техните общи топлинни загуби по формулата:

Q_стени= Q_{южни стени}+Q_{източни стени}+Q_{резервни стени}+Q_{северна стена}

Като заместим стойностите, получаваме:

Q_стени=509+461+424+416=1810 W

В резултат на това загубата на топлина от стените възлиза на 1810 W на час.

Изчисляване на топлинните загуби на прозорци

В къщата има 7 прозореца, като три от тях са с размери 1,5х1,7м, два - 2,1х1,5м, един - 0,6х0,3м и още един - 0,5х0,3м.

Дограмата с размери 1,5×1,7 м е двукамерен PVC профил с I-стъкло. От техническата документация можете да разберете, че R=0,53. Прозорци с размери 2,1х1,5м, двукамерни с аргон и I-стъкло, са с топлосъпротивление R=0,75, прозорци 0,6х0,3м и 0,5х0,3 - R=0,53.

Площта на прозореца е изчислена по-горе.

С_{прозорец1}=1.5×1.7=2.55

С_{прозорец2}=0.6×0.4=0.24

С_{прозорец3}=2.1×1.5=3.15

С_{прозорец4}=0.5×0.3=0.15

Също така е важно да се вземе предвид ориентацията на прозорците спрямо кардиналните посоки.

Обикновено термичното съпротивление за прозорци не е необходимо да се изчислява; този параметър е посочен в техническата документация на продукта

Нека изчислим топлинните загуби на западни прозорци, като вземем предвид коефициента L=1,05. Отстрани има 2 прозореца с размери 1,5×1,7м и един с размери 0,6×0,3м.

Q_{прозорец1}=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_{прозорец2}=0.24×1.05×48/0.53=23

Общо общите загуби на западните прозорци са

Q_{заключване на прозорци}=243×2+23=509

От южната страна има прозорец 0,5×0,3, R=0,53. Нека изчислим топлинните му загуби, като вземем предвид коефициент 1.

Q_{южни прозорци}=0.15*48×1/0.53=14

От източните страни има 2 прозореца с размери 2,1×1,5 и един прозорец 1,5×1,7. Нека изчислим топлинните загуби, като вземем предвид коефициента L=1,05.

Q_{прозорец1}=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_{прозорец3}=3.15×1.05×48/075=212

Нека обобщим топлинните загуби на източните прозорци.

Q_{източни прозорци}=243+212×2=667.

Общите топлинни загуби на прозорците ще бъдат равни на:

Q_{прозорци}= Q_{източни прозорци}+Q_{южни прозорци}+Q_{заключване на прозорци}=667+14+509=1190

Общо през прозорците излиза 1190 W топлинна енергия.

Определяне на топлинните загуби на вратата

Къщата има една врата, вградена е в южната стена, има размери 1,3x2 м. Въз основа на паспортните данни топлопроводимостта на материала на вратата е 0,14, дебелината му е 0,05 м. Благодарение на тези показатели топлинната може да се изчисли съпротивлението на вратата.

Р_врати=0.05/0.14=0.36

За изчисления трябва да изчислите неговата площ.

С_врати=1.3×2=2.6

След изчисляване на топлинното съпротивление и площ може да се намери топлинната загуба. Вратата е разположена от южната страна, така че използваме допълнителен коефициент 1.

Q_врати=2.6×48×1/0.36=347.

Общо през вратата излиза 347 W топлина.

Изчисляване на термичното съпротивление на пода

Според техническата документация подът е многослоен, направен еднакво по цялата площ и има размери 10x12 м. Нека изчислим неговата площ.

С_пол=10×12=210.

Подът се състои от плочи, ПДЧ и изолация.

От таблицата можете да разберете коефициентите на топлопроводимост на някои материали, използвани за подови настилки. Този параметър може също да бъде посочен в техническата документация на материалите и да се различава от таблицата

Термичното съпротивление трябва да се изчисли за всеки подов слой поотделно.

Р_дъски=0.032/0.15=0.21

Р_ПДЧ=0.01/0.15= 0.07

Р_{изолирайте}=0.05/0.039=1.28

Общото термично съпротивление на пода е:

Р_пол=Р_дъски+Р_ПДЧ+Р_{изолирайте}=0.21+0.07+1.28=1.56

Като се има предвид, че през зимата температурата на земята остава +8 градуса, температурната разлика ще бъде равна на:

dT=22-8=14

Използвайки предварителни изчисления, можете да намерите топлинните загуби на къща през пода.

При изчисляване на подовите топлинни загуби се вземат предвид материалите, които влияят на топлоизолацията (+)

При изчисляване на подовите топлинни загуби вземаме предвид коефициента L=1.

Q_пол=210×14×1/1.56=1885

Общата подова топлинна загуба е 1885 W.

Изчисляване на топлинните загуби през тавана

При изчисляване на топлинните загуби на тавана се вземат предвид слой от минерална вата и дървени панели. Паро- и хидроизолацията не участват в процеса на топлоизолация, така че не ги вземаме предвид. За изчисления трябва да намерим топлинната устойчивост на дървени панели и слой от минерална вата. Използваме техните коефициенти на топлопроводимост и дебелина.

Р_{селски щит}=0.04/0.15=0.27

Р_{мин. вата}=0.05/0.039=1.28

Общото термично съпротивление ще бъде равно на сумата от R_{селски щит} и Р_{мин. вата}.

Р_{покриви}=0.27+1.28=1.55

Площта на тавана е същата като пода.

С _таван = 120

След това се изчисляват топлинните загуби на тавана, като се вземе предвид коефициентът L=1.

Q_таван=120×1×48/1.55=3717

Общо през тавана минават 3717 W.

Таблицата показва популярни изолационни материали за тавани и техните коефициенти на топлопроводимост. Полиуретановата пяна е най-ефективната изолация, сламата има най-висок коефициент на загуба на топлина

За да се определи общата топлинна загуба на къща, е необходимо да се сумират топлинните загуби на стени, прозорци, врати, таван и под.

Q_{в общи линии}=1810+1190+347+1885+3717=8949 W

За да отоплявате къща с посочените параметри, ви е необходим газов котел, който поддържа мощност от 8949 W или около 10 kW.

Определяне на топлинните загуби, като се вземе предвид инфилтрацията

Инфилтрацията е естествен процес на топлообмен между външната среда, който възниква, когато хората се движат из къщата, при отваряне на входни врати и прозорци.

За изчисляване на топлинните загуби за вентилация можете да използвате формулата:

Q_инф=0,33×K×V×dT

В израза:

• К - изчислената скорост на обмен на въздух, за дневни коефициентът е 0,3, за отопляеми помещения - 0,8, за кухня и баня - 1.
• V - обемът на помещението, изчислен, като се вземат предвид височината, дължината и ширината.
• dT - температурна разлика между околната среда и жилищната сграда.

Подобна формула може да се използва, ако в помещението е инсталирана вентилация.

Ако в къщата има изкуствена вентилация, е необходимо да се използва същата формула като за инфилтрация, само да се заменят параметрите на отработените газове вместо K и да се изчисли dT, като се вземе предвид температурата на входящия въздух

Височината на стаята е 2,7 м, ширината е 10 м, дължината е 12 м. Познавайки тези данни, можете да намерите неговия обем.

V=2,7 × 10 × 12=324

Температурната разлика ще бъде равна

dT=48

Приемаме 0,3 като коефициент K. Тогава

Q_инф=0.33×0.3×324×48=1540

Q трябва да се добави към общия изчислен индикатор Q_инф. В крайна сметка

Q_{в общи линии}=1540+8949=10489.

Общо, като се вземе предвид инфилтрацията, топлинните загуби на къщата ще бъдат 10489 W или 10,49 kW.

Изчисляване на мощността на котела

При изчисляване на мощността на котела е необходимо да се използва коефициент на безопасност 1,2. Тоест мощността ще бъде равна на:

W = Q × k

Тук:

• Q - топлинни загуби на сградата.
• к — коефициент на безопасност.

В нашия пример заместваме Q = 9237 W и изчисляваме необходимата мощност на котела.

W=10489×1.2=12587 W.

Като се има предвид коефициентът на безопасност, необходимата мощност на котела за отопление на къща е 120 m² равно на приблизително 13 kW.

Изводи и полезно видео по темата

Видео инструкция: как да изчислите топлинните загуби у дома и мощността на котела с помощта на програмата Valtec.

Компетентното изчисляване на топлинните загуби и мощността на газовия котел с помощта на формули или софтуерни методи ви позволява да определите с висока точност необходимите параметри на оборудването, което прави възможно премахването на неразумните разходи за гориво.

Моля, напишете коментари в блок формата по-долу. Разкажете ни как сте изчислили топлинните загуби, преди да закупите отоплително оборудване за собствената си дача или селска къща. Задавайте въпроси, споделяйте информация и снимки по темата.