Преди проектиране на отоплителна система, инсталиране на отоплително оборудване, е важно да се избере газов котел, който може да генерира необходимото количество топлина за помещението. Ето защо е важно да се избере устройство с такава мощност, така че неговото изпълнение да е възможно най-високо и ресурсът е голям.
Ще говорим за това как да се изчисли мощността на газовия котел с висока точност и като се вземат предвид определени параметри. В представената от нас статия се описват подробно всички видове загуби на топлина през отвори и строителни конструкции и са дадени формули за изчисляването им. С особеностите на производството на изчисления се въвежда конкретен пример.
Често срещани грешки при избора на котел
Правилното изчисляване на мощността на газовия котел не само ще спести на консумативите, но и ще повиши ефективността на устройството. Оборудването, чиято топлинна мощност превишава реалните нужди от топлина, ще работи неефективно, когато като недостатъчно мощен уред не може да отоплява помещението.
Има модерно автоматизирано оборудване, което самостоятелно регулира потока на газ, което елиминира неподходящите разходи. Но ако такъв котел изпълнява своята работа на границата на своя капацитет, тогава неговият експлоатационен живот се намалява.
В резултат на това ефективността на оборудването намалява, частите се износват по-бързо и кондензационните форми. Следователно е необходимо да се изчисли оптималната мощност.
Основното условие за инсталиране на газов котел е монтирането на вътрешна газова мрежа, свързана с централизираното газоснабдяване, група цилиндри или газ-държач. 
При избора на газов котел е необходимо да се вземе предвид диаметърът на тръбите на газовите и отоплителните системи. За да инсталирате двуконтурен котел, къщата трябва да бъде оборудвана с течаща вода, минималното налягане, в което също трябва да се вземе предвид преди закупуването 
За да се избере правилно газовия котел, е необходимо да се вземе предвид налягането в газопровода. Ако е свързан към централизирана мрежа, той се посочва от доставчика на гориво. 
Мощността на газовото оборудване е пряко свързана с размера на устройството, вида на инсталацията и дизайна 
Вариантът на стената е по-компактен, но трябва да се отбележи, че за 1 минута стенният котел нагрява само 0.57 литра вода с 25º. Това е приемливо за вила или апартамент, за отопление на голяма сграда е необходим по-мощен агрегат. 
Подовите газови котли придобиват, ако обемът, който циркулира в охладителната система, е повече от 150 литра. Мощността варира от 10 до 55 kW или повече 
Подовите газови котли могат да се използват както като котел за отопление, така и като бойлер, който може едновременно да захранва вода до 4 изхода 
Външно газово оборудване за отоплителни системи се произвежда в широка гама модификации, обемът на които може да достигне 280 литра
Има мнение, че мощността на котела зависи единствено от площта на помещението, а за всяко жилище изчисляването на 100 W на 1 квадратен метър ще бъде оптимално. Ето защо, за да изберете силата на котела, например, къща от 100 квадратни метра. m, ще се нуждаете от оборудване, което произвежда 100 * 10 = 10000 W или 10 kW.
Тези изчисления са фундаментално погрешни с появата на нови довършителни материали, подобрена изолация, които намаляват необходимостта от закупуване на високоенергийно оборудване.
Мощността на газовия котел се избира, като се вземат предвид индивидуалните характеристики на дома. Правилно подбраното оборудване ще работи възможно най-ефективно с минимален разход на гориво.
Мощността на газовия котел може да се изчисли по два начина - ръчно или с помощта на специалната програма Valtec, която е предназначена за професионални прецизни изчисления.
Необходимата мощност на оборудването зависи пряко от топлинните загуби на помещението. Знаейки скоростта на загуба на топлина, можете да изчислите мощността на газов котел или друго отоплително устройство.
Какво представлява загубата на топлина в помещението?
Всяка стая има известна топлинна загуба. Топлината излиза от стените, прозорците, подовете, вратите, тавана, така че задачата на газовия котел е да компенсира количеството произведена топлина и да осигури определена температура в помещението. Това изисква определена топлинна мощност.
Експериментално е установено, че най-голямо количество топлина преминава през стените (до 70%). До 30% от топлинната енергия може да се освободи през покрива и прозорците и до 40% чрез вентилационната система. Най-ниските топлинни загуби при вратата (до 6%) и пода (до 15%)
Следните фактори влияят на загубата на топлина у дома.
- Местоположение на къщата. Всеки град има свои климатични особености. При изчисленията на топлинните загуби е необходимо да се вземе предвид критичната отрицателна температурна характеристика на района, както и средната температура и продължителност на отоплителния сезон (за точни изчисления с помощта на програмата).
- Местоположението на стените по отношение на кардиналните точки. Известно е, че розата на вятъра се намира от северната страна, така че топлинните загуби на стената, разположени в тази област, ще бъдат най-големи. През зимата студеният вятър духа от западната, северната и източната страна с голяма сила, поради което топлинните загуби на тези стени ще бъдат по-високи.
- Районът на отопляваната стая. Размерът на изходящата топлина зависи от големината на помещението, площта на стените, таваните, прозорците, вратите.
- Топлотехнически строителни конструкции. Всеки материал има свой собствен коефициент на термично съпротивление и коефициент на топлопреминаване - способността да преминава през определено количество топлина. За да ги опознаете, трябва да използвате таблични данни, както и да приложите определени формули. Информация за състава на стени, тавани, подове, тяхната дебелина може да се намери в техническия план на жилището.
- Отвори за прозорци и врати. Размер, модификация на вратите и двоен стъклопакет. Колкото по-голяма е площта на отворите на прозорците и вратите, толкова по-голяма е загубата на топлина. Важно е при изчисленията да се вземат предвид характеристиките на монтираните врати и прозорците с двоен стъклопакет.
- Отчитане на вентилацията . В къщата винаги има вентилация, независимо от наличието на изкуствени изпускания. Проветряването на помещението става през отворените прозорци, движението на въздуха се създава при затваряне и отваряне на входните врати, хората, които се движат от стая в стая, което допринася за отклоняването на топъл въздух от помещението, неговата циркулация.
Познавайки горепосочените параметри, е възможно не само да се изчисли топлинната загуба у дома и да се определи мощността на котела, но и да се определят местата, които се нуждаят от допълнително затопляне.
Формули за изчисляване на топлинните загуби
Тези формули могат да се използват за изчисляване на топлинните загуби не само на частен дом, но и на апартамент. Преди започване на изчисленията е необходимо да се начертае етажен план, да се отбележи разположението на стените по отношение на кардиналните точки, да се маркират прозорците, вратите и да се изчислят размерите на всяка стена, прозорец и врати.
За определяне на топлинните загуби е необходимо да се знае структурата на стената, както и дебелината на използваните материали. Изчисленията отчитат полагането и изолацията
При изчисляване на топлинните загуби се използват две формули: при първата се определя количеството на топлинното съпротивление на ограждащите конструкции, а второто - загубата на топлина.
За да определите топлинно съпротивление, използвайте израза:
R = B / K
тук:
- R е стойността на топлинното съпротивление на ограждащите конструкции, измерено в (m 2 * K) / W.
- K - коефициент на топлопроводимост на материала, от който е направена ограждащата структура, измерена в W / (m * K).
- В е дебелината на материала, записана в метри.
Коефициентът на топлопроводимост К е табличен параметър, дебелината В е взета от техническия план на къщата.
Коефициентът на топлопроводимост е таблична стойност, зависи от плътността и състава на материала, може да се различава от таблицата, така че е важно да се запознаете с техническата документация за материала (+)
Използва се и основната формула за изчисляване на топлинните загуби:
Q = L × S × dT / R
По отношение на:
- Q - загуба на топлина, измерена във ватове.
- S е площта на ограждащите конструкции (стени, подове, тавани).
- dT - разликата между желаната температура на интериора и екстериора се измерва и записва в C.
- R - стойността на топлинното съпротивление на конструкцията, m 2 • C / W, което е по формулата по-горе.
- L - коефициент в зависимост от ориентацията на стените спрямо кардиналните точки.
Като разполагате с необходимата информация, можете да изчислите ръчно топлинните загуби на сградата.
Пример за изчисляване на топлинните загуби
Като пример изчисляваме топлинните загуби на къща, която има определени характеристики.
На фигурата е показан планът на къщата, за който ще изчислим топлинните загуби. При съставянето на индивидуален план е важно правилно да се определи ориентацията на стените по отношение на кардиналните точки, да се изчисли височината, ширината и дължината на конструкцията, както и да се отбележи разположението на прозорците и вратите, техните размери (+)
Според плана ширината на конструкцията е 10 м, дължина - 12 м, височина на тавана - 2, 7 м, стените са ориентирани на север, юг, изток и запад. В западната стена са построени три прозореца, два от които са с размери 1, 5х1, 7 м, един - 0, 6х0, 3 м.
При изчисляване на покрива се взема предвид слой от изолация, довършителни и покривни материали. Паро- и хидроизолационни филми, които не влияят на топлоизолацията, не се вземат под внимание.
Южната стена има вградени врати с размери 1, 3 × 2 m, има и малък прозорец с размери 0, 5 × 0, 3 m, а от източната страна са два прозореца с размери 2, 1 × 1, 5 m и един 1, 5 × 1, 7 m.
Стените се състоят от три слоя:
- облицовка на стената DVP (изоплит) отвън и отвътре - 1.2 см всеки, коефициент - 0.05.
- стъклена вата, разположена между стените, нейната дебелина е 10 см и коефициентът е 0, 043.
Топлинното съпротивление на всяка стена се изчислява отделно, защото местоположението на структурата спрямо кардиналните точки, броя и площта на отворите Резултатите от стенните изчисления са обобщени.
Подът е многопластов, цялата площ е направена по същата технология и включва:
- изрязаният език е набразден, дебелината му е 3, 2 cm, коефициентът на топлопроводимост е 0, 15.
- слой суха изравняваща ПДЧ дебелина 10 см и коефициент 0, 15.
- изолация - минерална вата с дебелина 5 см, коефициент 0.039.
Нека предположим, че подът няма влошаване в сутерена и подобни отвори за топлотехника. Следователно изчислението се прави за площта на всички помещения с една единствена формула.
Таваните са направени от:
- дървени щитове 4 см с коефициент 0, 15.
- минерална вата 15 cm, коефициентът му е 0, 039.
- Паро-, хидроизолационен слой.
Да предположим, че таванът няма изход към таванското помещение над жилищно или сервизно 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. Желана стайна температура + 22 градуса.
Изчисляване на загубата на топлина от стената
За да се намери общата топлинна устойчивост на стената, първо е необходимо да се изчисли топлинното съпротивление на всеки от неговите слоеве.
Слоят от стъклена вата е с дебелина 10 см. Тази стойност трябва да се преобразува в метри, т.е.
В = 10 х 0.01 = 0.1
Получената стойност In = 0.1. Топлинната проводимост на топлоизолацията - 0.043. Подмяната на данните във формулата за термично съпротивление и получаване:
R стъкло = 0.1 / 0.043 = 2.32
За подобен пример изчисляваме устойчивостта на топлината на изоплита:
R еоп1 = 0.012 / 0.05 = 0.24
Общото термично съпротивление на стената ще бъде равно на сумата на топлинното съпротивление на всеки слой, като се има предвид, че имаме два слоя от плоскости.
R = R стъкло + 2 × R isopl = 2.32 + 2 × 0.24 = 2.8
Чрез определяне на общата топлинна устойчивост на стената, можете да намерите топлинните загуби. За всяка стена те се изчисляват отделно. Изчислете Q за северната стена.
Допълнителни коефициенти позволяват да се вземат предвид при изчисленията характеристиките на топлинните загуби на стени, разположени в различни посоки на света
На базата на плана северната стена няма прозоречни отвори, дължината й е 10 м, височината е 2.7 м. След това площта на стената S се изчислява по формулата:
S северна стена = 10 × 2.7 = 27
Изчислете параметъра dT. Известно е, че критичната температура на околната среда за Брянск е -26 градуса, а желаната стайна температура е +22 градуса. след това
dT = 22 - (- 26) = 48
За северната страна се взема предвид допълнителният фактор L = 1.1.
Таблицата показва топлинната проводимост на някои материали, които се използват при изграждането на стени. Както можете да видите, минерална вата пропуска минимално количество топлина, армиран бетон - максимум
След предварителни изчисления, можете да използвате формулата за изчисляване на топлинните загуби:
Q северна стена = 27 × 48 × 1.1 / 2.8 = 509 (W)
Изчислете топлинните загуби за западната стена. На базата на данните в нея са вградени 3 прозореца, два от които са с размери 1, 5х1, 7 м, а единият е 0, 6х0, 3 м. Изчисляваме площта.
S западни стени1 = 12 × 2.7 = 32.4.
От общата площ на западната стена е необходимо да се изключи площта на прозорците, защото загубата им на топлина ще бъде различна. За да направите това, изчислете площта.
S ok1 = 1, 5 × 1, 7 = 2, 55
S ok2 = 0, 6 × 0, 4 = 0, 24
За да изчислим загубата на топлина, ще използваме площта на стената, без да вземем предвид прозоречната област, а именно:
S западни стени = 32.4-2.55 × 2-0.24 = 25.6
За западната страна добавеният коефициент е 1.05. Получените данни се заместват в основната формула за изчисляване на топлинните загуби.
Q стена = 25.6 × 1.05 × 48 / 2.8 = 461.
Подобни изчисления се правят за източната страна. Тук се намират 3 прозореца, единият е с размери 1, 5х1, 7 м, другите две са с размери 2, 1х1, 5 м. Изчисляваме площта им.
S ok3 = 1, 5 × 1, 7 = 2, 55
S ok4 = 2, 1 × 1, 5 = 3, 15
Площта на източната стена е равна на:
S изток стени1 = 12 × 2.7 = 32.4
От общата площ на стената изваждаме стойностите на площта на прозорците:
S изток стени = 32.4-2.55-2 × 3.15 = 23.55
Добавеният фактор за източната стена е -1.05. На базата на данните изчисляваме топлинните загуби на източната стена.
Q изток стени = 1.05 × 23.55 × 48 / 2.8 = 424
На южната стена е разположена врата с параметри 1.3х2 м и прозорец 0.5х0.3 м. Изчисляваме площта им.
S ok5 = 0, 5 × 0, 3 = 0, 15
S врата = 1.3 × 2 = 2.6
Площта на южната стена ще бъде равна на:
Южна стена1 = 10 × 2.7 = 27
Определете площта на стената без прозорци и врати.
Южна стена = 27-2.6-0.15 = 24.25
Изчислете топлинните загуби на южната стена, като се вземе предвид коефициента L = 1.
Южна стена Q = 1 × 24.25 × 48 / 2.80 = 416
Определяйки топлинните загуби на всяка от стените, тяхната обща топлинна загуба може да се намери по формулата:
Q стени = Q южна стена + Q източна стена + Q зап. Стена + Q северна стена
Подменяйки стойностите, получаваме:
Q стени = 509 + 461 + 424 + 416 = 1810 W
В резултат на това загубата на топлинни стени възлиза на 1810 вата на час.
Изчисляване на прозорците за загуба на топлина
В къщата има 7 прозореца, три от които са с размери 1, 5 × 1, 7 m, две са с размери 2, 1 × 1, 5 m, единият е 0, 6 × 0, 3 m, а другият е 0, 5 × 0, 3 m.
Прозорците с размери 1, 5 × 1, 7 m са двукамерен PVC профил с I-стъкло. От техническата документация можете да разберете, че R = 0.53. Прозорците с размери 2.1 х 1.5 m са двукамерни с аргон и I-стъкло, имат термично съпротивление R = 0.75, прозорци 0.6x0.3 m и 0.5 × 0.3 - R = 0.53.
Площта на прозореца беше изчислена по-горе.
S ok1 = 1, 5 × 1, 7 = 2, 55
S ok2 = 0, 6 × 0, 4 = 0, 24
S ok3 = 2, 1 × 1, 5 = 3, 15
S ok4 = 0, 5 × 0, 3 = 0, 15
Също така е важно да се вземе под внимание ориентацията на прозорците спрямо кардиналните точки.
Обикновено не е необходимо да се изчислява топлинното съпротивление за прозорците, като този параметър е посочен в техническата документация за продукта.
Изчислете топлинните загуби на западните прозорци, като се вземе предвид коефициента L = 1.05. От страната са разположени 2 прозореца с размери 1, 5 × 1, 7 м и едно с 0, 6 × 0, 3 м.
Q OK1 = 2, 55 × 1, 05 × 48 / 0, 53 = 243
Q window2 = 0.24 × 1.05 × 48 / 0.53 = 23
Общите загуби на западните прозорци са
Q zap.okon = 243 × 2 + 23 = 509
В южната страна е 0.5 × 0.3 прозорец, неговото R = 0.53. Изчисляваме неговата топлинна загуба, като отчитаме коефициента 1.
Q Южно прозорец = 0.15 * 48 × 1 / 0.53 = 14
От източната страна са разположени 2 прозореца с размери 2, 1 × 1, 5 и един прозорец 1, 5 × 1, 7. Изчислява се топлинната загуба, като се отчита коефициентът L = 1.05.
Q OK1 = 2, 55 × 1, 05 × 48 / 0, 53 = 243
Q OK3 = 3.15 × 1.05 × 48/075 = 212
Обобщаваме топлинните загуби на източните прозорци.
Q източно прозорец = 243 + 212 × 2 = 667.
Общата топлинна загуба на прозорците ще бъде равна на:
Q windows = Q източно прозорец + Q южно прозорец + прозорец Q zap = 667 + 14 + 509 = 1190
Общо през прозореца преминава 1190 вата топлинна енергия.
Определяне на топлинната загуба на вратата
Къщата е с една врата, вградена е в южната стена, с размери 1, 3 × 2 м. Въз основа на паспортни данни, топлопроводимостта на материала на вратата е 0, 14, дебелината му е 0, 05 м. Благодарение на тези показатели може да се изчисли топлинното съпротивление на вратата.
R врата = 0.05 / 0.14 = 0.36
За изчисления трябва да изчислите неговата площ.
S врати = 1.3 × 2 = 2.6
След изчисляване на топлинното съпротивление и областта можете да намерите загубата на топлина. Вратата се намира от южната страна, така че използваме допълнителен коефициент 1.
Q врата = 2.6 × 48 × 1 / 0.36 = 347.
Общо, през вратата отива 347 вата топлина.
Изчисляване на устойчивост на топлинна настилка
Според техническата документация подът е многопластов, цялата площ е еднаква, има размери 10х12 м. Изчисляваме площта му.
S етаж = 10 × 12 = 210.
Съставът на пода включва дъски, ПДЧ и изолация.
От таблицата можете да намерите топлопроводимостта на някои материали, използвани за подови настилки. Този параметър може да бъде посочен и в техническата документация на материалите и да се различава от таблицата
Термичното съпротивление трябва да се изчислява отделно за всеки слой на пода.
R дъски = 0.032 / 0.15 = 0.21
R ПДЧ = 0.01 / 0.15 = 0.07
R изолация = 0.05 / 0.039 = 1.28
Общото топлинно съпротивление на пода е:
R етаж = R дъски + R ПДЧ + R топлина = 0.21 + 0.07 + 1.28 = 1.56
Като се има предвид, че през зимата температурата на земята се поддържа на +8 градуса, температурната разлика ще бъде равна на:
dT = 22-8 = 14
Чрез предварителни изчисления е възможно да се открият топлинни загуби у дома през пода.
При изчисляване на топлинните загуби на пода се вземат предвид материалите, които влияят на топлоизолацията (+)
При расчете тепловых потерь пола принимаем во внимание коэффициент L=1.
Q пола =210×14×1/1.56=1885
Общие теплопотери пола составляют 1885 Вт.
Расчет теплопотерь через потолок
При расчете тепловых потерь потолка учитывается слой минеральной ваты и деревянные щиты. Паро-, гидроизоляция не участвует в процессе теплоизоляции, поэтому ее во внимание не берем. Для расчетов нам понадобиться найти тепловое сопротивление деревянных щитов и слоя минеральной ваты. Используем их коэффициенты теплопроводности и толщину.
R дер.щит =0.04/0.15=0.27
R мин.вата =0.05/0.039=1.28
Общее теплосопротивление будет равно сумме R дер.щит и R мин.вата .
R кровли =0.27+1.28=1.55
Площадь потолка такая же, как и пола.
S потолка = 120
Далее производится подсчет тепловых потерь потолка, учитывая коэффициент L=1.
Q потолка =120×1×48/1.55=3717
Итого через потолок уходит 3717 Вт.
В таблице приведены популярные утеплители для потолков и их коэффициенты тепловой проводимости. Пенополиуретан является наиболее эффективным утеплителем, солома имеет самый высокий коэффициент тепловых потерь
Чтобы определить общие теплопотери дома, необходимо сложить теплопотери стен, окон, двери, потолка и пола.
Q общ =1810+1190+347+1885+3717=8949 Вт
Чтобы обогреть дом с указанными параметрами необходим газовый котел, поддерживающий мощность 8949 Вт или около 10 кВт.
Определение теплопотерь с учетом инфильтрации
Инфильтрация – естественный процесс теплообмена между внешней средой, который происходит во время движения людей по дому, при открытии входных дверей, окон.
Для расчета теплопотерь на вентиляцию можно использовать формулу:
Q инф =0.33×K×V×dT
По отношение на:
- K – расчетная кратность воздухообмена, для жилых комнат используют коэффициент 0.3, для помещений с обогревом – 0.8, для кухни и санузла – 1.
- V – объем помещения, рассчитывается с учетом высоты, длины и ширины.
- dT – разница температур между окружающей средой и жилой дома.
Аналогичную формулу можно использовать в случае, если в помещении установлена вентиляция.
При наличии искусственной вентиляции в доме необходимо использовать ту же формулу, что и для инфильтрации, только подставить вместо К параметры вытяжки, а расчеты dT произвести с учетом температуры входящего воздуха
Высота помещения – 2.7 м, ширина – 10 м, длина – 12 м. Зная эти данные, можно найти его объем.
V=2.7 × 10 × 12=324
Разность температур будет равна
dT=48
В качестве коэффициента K берем показатель 0.3. след това
Q инф =0.33×0.3×324×48=1540
К общему расчетному показателю Q необходимо добавить Q инф . В итоге
Q общ =1540+8949=10489.
Итого с учетом инфильтрации теплопотери дома составят 10489 Вт или 10.49 кВт.
Расчет мощности котла
При расчете мощности котла необходимо использовать коэффициент запаса 1.2. То есть мощность будет равна:
W = Q × k
тук:
- Q – теплопотери здания.
- k – коэффициент запаса.
В нашем примере подставим Q=9237 Вт и вычислим необходимую мощность котла.
W=10489×1.2=12587 Вт.
С учетом коэффициента запаса необходимая мощность котла для обогрева дома 120 м 2 равна примерно 13 кВт.
Заключения и полезно видео по темата
Видео-инструкция: как рассчитать теплопотери дома и мощность котла с использованием программы Valtec.
Грамотный расчет теплопотерь и мощности газового котла по формулам или программными методам позволяет определить с высокой точностью необходимые параметры оборудования, что дает возможность исключить необоснованные расходы на топливо.
Моля, напишете коментари в блока по-долу. Расскажите о том, как рассчитывали потери тепла перед покупкой отопительного оборудования для собственной дачи или загородного дома. Задавайте вопросы, делитесь информацией и фотоснимками по теме.