Расчет мощности отопления / Своими руками / Отопление / Теплогенераторы и котлы / Публикации / Строим Домик

Выбор котла неразрывно связан с расчетом мощности отопления, в ходе которого предстоит определить, сколько нужно тепловой энергии для обогрева дома в самую неблагоприятную погоду.

Котлы

Рассчитать мощность отопления можно приблизительно, а можно точно, с учетом всех особенностей вашего жилища, высоты потолка, качества утепления и материалов, из которых построен дом.

Приблизительный расчет мощности отопления

Приблизительный расчет производительности котла можно сделать по площади дома, используя простое соотношение: 1кВт на обогрев 10 м2 площади. Полученный результат умножается на количество этажей в доме.

Такой расчет справедлив для помещений с высотой потолка не более 250 см. Более точный результат можно получить, используя соотношение: 41 Вт на обогрев 1м3. Понятно, что при этом придется посчитать внутренний объем отапливаемых помещений.

С помощью приблизительного расчета «на вскидку» определяют требуемую мощность котла и получают вполне приемлемые результаты для домов, расположенных в средней полосе России, построенных без дополнительного утепления стен.

Для того чтобы учесть климатический район, нужно использовать формулу

Wкотла =V *Wуд

где V-объем отапливаемого помещения

Wуд-удельная тепловая энергия, что, по сути, представляет собой усредненное количество тепловой энергии, необходимое для обогрева 1 м3 жилого помещения. Эта величина рассчитывается для различных регионов для самого холодного месяца в году. Узнать ее величину можно в районной администрации, в районных тепловых сетях или найти в интернете.

Для средней полосы России Wуд равно 41 Вт. Для северных районов эта величина находится в интервале 60-80 Вт, соответственно на юге страны Wуд может быть рано 20 Вт.

Простой пример: внутренний объем одноэтажного дома площадью 100м2 с высотой потолка 250 см составляет 250 м3.

Wкотла =V *Wуд=250*41=102250 Вт=10,25 кВт

Точный расчет мощности отопления

Точный расчет мощности отопления учитывает тепловые потери через все ограждающие конструкции дома: стены, пол, потолок. Отдельно рассчитываются потери через окна и двери. Также при точном расчете мощности берется во внимание расположение дома относительно сторон света.

Подсчет тепловых потерь ведется отдельно для каждой стены, пола и потолка, а полученные данные затем суммируются.

Еще один важный момент: при расчете тепловых потерь используется усредненное значение разницы температур внутри дома и на улице. Простой пример: температура в доме равна 25 С, а на улице мороз -10 С, тогда разница температур составляет 35 градусов. В течение отопительного сезона температура окружающей среды может принимать различные значения, но для выбора котла отопления важен самый холодный месяц в году. Расчет ведется именно по нему. Поэтому расчет по удельной тепловой энергии, соответствующей вашему региону проживания, не требует дополнительного запаса по мощности: результат будет и так достаточно точным, но подходит он только для строений с уровнем тепловых потерь, соответствующим действующим нормам.

Если ваш дом утеплен недостаточно, или, напротив, имеет усиленную тепловую изоляцию, такой расчет не даст нужного результата.

Как учесть особенности дома и точно рассчитать котел самому?

Точный расчет тепловых потерь производится при разработке проекта дома. Если проекта нет, а дом утеплен самостоятельно, нужно рассчитать тепловые потери строения и по ним выбрать подходящий котел. Для этого лучше всего воспользоваться онлайн калькулятором, только выбирать его нужно на хорошо зарекомендовавших себя ресурсах.

Не нужно пытаться рассчитать отопление и выбрать котел с помощью калькулятора, для которого нужна лишь площадь дома и количество окон в нем. Он вряд ли сможет дать вам исчерпывающий ответ.

Доверять можно только онлайн калькуляторам по расчету тепловых потерь, запрашивающим полные сведения о строении: его размеры, высоту кровли, толщину стен и теплоизоляционных материалов, а также сведения обо всех используемых строительных материалах, размер окон, дверных проемов, наличие лоджий и балконов, принцип действия вентиляции и наличие подвального помещения. Для онлайн калькулятора также важна средняя температура самого холодного месяца в году или регион вашего проживания. Только при учете всех этих сведений можно действительно рассчитать тепловые потери и по ним определить требуемую мощность котла.

Мощность котла и горячее водоснабжение

Если котел отопления планируется использовать не только для отопления, но и для горячего водоснабжения, при расчете мощности придется учитывать еще и расход энергии на нагрев воды. При этом учитывается максимальная нагрузка, возникающая при одновременном заборе воды из всех существующих в доме кранов.

Следует отметить, что нагрев воды может осуществляться двумя способами:

• с помощью бойлеров косвенного нагрева, в которых создается запас горячей воды,

• с помощью теплообменников, нагревающих проточную воду.

Нагрев воды в бойлерах происходит постепенно. При этом процесс нагрева теплоносителя не прекращается. Более того, использование бойлеров косвенного нагрева увеличивает эффективность работы котла, а запас тепловой энергии в объеме горячей воды увеличивает тепловую инерцию системы отопления, делая ее более стабильной. При расчете котла с бойлером косвенного нагрева достаточно сделать запас мощности 5-10%.

Котлы, рассчитанные на нагрев не только теплоносителя, но и воды для ГВС, называются двухконтурными. Они могут иметь различную конструкцию, но принцип действия у них один и тот же: при включении забора горячей воды нагрев теплоносителя прекращается, а все тепло, вырабатываемое котлом, расходуется только на нагрев горячей воды.

В итоге котел для обеспечения требуемой температуры в доме должен работать с запасом мощности, ведь при нагреве воды для ГВС температура теплоносителя неизбежно снизится и в доме может стать прохладнее.

Если забор горячей воды непродолжительный, снижение температуры вряд ли удастся ощутить. Но если в доме живут настоящие любители водных процедур, способные часами принимать душ, снижение температуры теплоносителя может стать критическим фактором для системы отопления и даже привести к ее разморозке.

Исходя из этого, расчет двухконтурного котла отопления производят с учетом потребностей в отоплении и в горячем водоснабжении, суммируя обе эти величины.

Подведем итоги

Рассчитать мощность отопления можно приблизительно, используя примитивную формулу: для обогрева 1 м3-41 Вт тепла. Более точные результаты можно получить при использовании удельной потребности в тепловой энергии, рассчитываемые отдельно для каждого региона страны. Однако этот расчет не учитывает особенностей конкретного строения и степень его тепловой изоляции.

Более точные результаты можно получить с помощью онлайн калькулятора расчета тепловых потерь.

Для двухконтурных котлов отопления дополнительно рассчитывается потребность в тепловой энергии на горячее водоснабжение.

Метод расчета воздушного отопления

Fintech.co.jp       Метод расчета для определения температуры горячего воздуха для выбора модели Если температура горячего воздуха, нагретого воздухонагревателями, составляет T[ºC], расход воздуха F[л/мин], мощность, потребляемая воздухонагревателем, составляет P[w], T ≒ 50P/F [ºC] — Формула для определения температуры горячего воздуха С учетом температуры горячего воздуха T = 50 x (Потребляемая мощность нагревателя P) ÷ (Расход воздуха F) Коэффициент теплового КПД E (от 0,7 до 0,95), получается следующее уравнение. Т ≒ 50EP/F P ≒ 0,02FT [Вт] [ºC] — Формула для определения требуемой мощности Принимая во внимание потребляемую мощность нагревателя P = 0,02× (Расход воздуха F) x (Температура горячего воздуха T) Коэффициент теплового КПД E (от 0,7 до 0,95), получается следующее уравнение. P = 0,02P/(EF) Используется простая формула, приведенная выше. Если выбрана скорость потока F, необходимо установить потребляемую мощность нагревателя P, чтобы получить целевую температуру горячего воздуха T. Если P необходимо превысить номинальную мощность имеющегося нагревателя горячего воздуха, необходимо выбрать другую модель нагревателя горячего воздуха с большей мощностью. Если требуемая мощность P меньше номинальной мощности выбранного воздухонагревателя, ее можно устранить, понизив напряжение питания. Способ управления напряжением будет описан в отдельном разделе. Тепловой КПД необходимо учитывать при высокой температуре воздуха и низкой скорости потока. В моделях с металлическим корпусом тепловой КПД может снизиться до ~60% и примерно до ~50% в моделях со стеклянной трубкой открытого типа. → Тепловой КПД Когда влияние теплового КПД нельзя игнорировать, мощность выбранного нагревателя можно рассчитать путем деления необходимой мощности P, полученной по уравнению P = 0,02 FT, на тепловой КПД (деление). Например, если P равно 1000 Вт, а тепловой КПД ожидается равным 70% (0,7), мощность нагревателя будет выбрана как 1000 ÷ 0,7 = 1429.Вт. На практике нагреватели с большей мощностью, чем это значение, выбирают с учетом запаса. Указанная выше температура горячего воздуха T на самом деле является значением повышения температуры. То есть T = (T-выход)- (T-вход) Так как T является значением повышения температуры, обычно T может быть без проблем рассчитан как температура горячего воздуха на выходе. (T-in) обычно колеблется от 32ºF (0ºC) до 86ºF (30ºC), T-вых обычно достигает 1472ºF (800ºC), и в большинстве случаев погрешность будет незначительной, даже если вычислить, предполагая, что (T-in) равно нулю. Однако, когда температура горячего воздуха низкая или температура воздуха на входе высокая, необходимо учитывать температуру воздуха на входе (T-in). Мощность нагревателя горячего воздуха (воздухонагревателя) – продукты доступны в диапазоне от 30 Вт до 70 000 Вт. Кроме того, Fintech может изготовить любые индивидуальные спецификации, если такие спецификации выполнимы. Срок службы воздухонагревателя может значительно различаться в зависимости от способа использования, поэтому невозможно указать конкретное значение и предоставить гарантию. Как правило, максимальная температура нагревательного элемента в рабочем состоянии измеряется с помощью бесконтактного термометра, такого как пирометр, а срок службы нагревательного элемента оценивается по графику с использованием измеренной температуры. На этом графике представлены довольно скромные значения срока службы для безопасности производителей. На самом деле срок службы больше. Кроме того, поскольку температура нагревательного элемента примерно на 572ºF (300ºC) выше температуры горячего воздуха, температуру нагревательного элемента также можно оценить по температуре горячего воздуха. Эта разница температур варьируется в зависимости от скорости потока и является очень грубой оценкой. Исходя из этого, если температура горячего воздуха составляет 1472ºF (800ºC), срок службы составляет примерно 1000 часов, а если температура горячего воздуха составляет 1292ºF (700ºC) или меньше, срок службы приближается к бесконечности, и это указывает на то, что срок службы не нужно учитывать. Однако это обобщенное утверждение, и результаты будут существенно отличаться в зависимости от индивидуальных условий. Существенное влияние на срок службы оказывают также способ регулирования напряжения и примеси (вода, масло, металлический порошок), содержащиеся в воздухе, удары и вибрация. Формула для расчета необходимой мощности P = 0,02 FT Формула для требуемой мощности P W получается с расходом как F, единицей измерения как л/мин и значением повышения температуры воздуха dt как T K. Кроме того, единица мощности (ватт: Вт) равна Дж/с. Если скорость потока F л/мин корректируется каждую секунду, 1/60F л/с Теплоемкость воздуха 1,01 Дж/г/К Плотность воздуха 1,2 г/л F л/мин. = 1/60 F л/с F л/мин. = 1/60F л/с x 1,2 г/л = 0,02 F г/с Мощность P Вт (Дж/с) = 1,01 Дж/г/K x 0,02F г/с) x t K = 0,0202 x F x T —————————————————————————————- Другими словами, получается уравнение Power P =0,0202FT Вт. 0,0202 принято за 0,02 для практического использования. Требуемая мощность P = 0,02 фута Вт Это теоретическая формула, и тепловой КПД не учитывается. В случае воздухонагревателей тепловой КПД составляет 0,9.~ 0,7, а значение, полученное делением Р на это число, и есть фактическая требуемая электрическая мощность. T – значение повышения температуры. Это означает, что T = (температура горячего воздуха на выходе – температура воздуха на входе). Как правило, нет проблем при рассмотрении температуры воздуха на входе как 0, а T как температуры горячего воздуха. Однако, когда температура горячего воздуха низкая или температура воздуха на входе высокая, необходимо учитывать температуру воздуха на входе.

как правильно рассчитать, как выбрать

Вам нужна мощность обогревателя, чтобы согреться в самые холодные зимние вечера? Тогда стоит подойти к выбору ответственно. Перед покупкой лучше ознакомиться с рядом параметров устройств различного типа, учесть метраж отапливаемого помещения, а также такие факторы, как отсутствие/наличие теплоизоляции, толщина стен и максимальная разница между наружной и комнатной температурой в самое холодное время года. В случае ошибки в расчетах вы рискуете приобрести обогреватель большей мощности, чем необходимо (что приведет к переплате за электроэнергию), или, наоборот, прибор меньшей мощности, не способный эффективно обогревать площадь помещения.

Содержание

• 1 Виды электронагревателей, их отличия друг от друга
• 2 Как рассчитать мощность нагревателя?
• 3 Теплопотери
• 4 Учет теплоизоляции
• 5 Как выбрать утеплитель?

Виды электронагревателей, их отличия друг от друга

Электронагреватели бывают многих видов, каждый из которых имеет свои преимущества, недостатки, принцип и скорость действия.

Перечислим некоторые из них:

1. Термовентилятор – такое устройство чем-то напоминает обычный вентилятор, но перед его лопастями размещена спираль накаливания, обеспечивающая обогрев той части помещения, куда направлен поток воздуха. Несмотря на то, что тепловентилятор достаточно эффективен, он не предназначен для постоянного обогрева помещения. Существенным недостатком такого устройства является кратковременный результат его воздействия на окружающую среду.
2. Керамический обогреватель по принципу работы очень похож на тепловентилятор, только в роли нагревателя выступают керамические пластины. Такие модели работают на газу и от сети, бывают напольными, настенными и даже настольными. Основное преимущество керамического обогревателя – сохранение влажности в помещении.
3. Радиатор масляного типа справляется с нагревом воздуха за очень короткое время, но его не следует приобретать, если в доме есть животные или маленькие дети, так как и те, и другие рискуют обжечься. Такое устройство считается не самым экономичным вариантом – потребляет много электроэнергии.
4. Электрические модели нагревают воздух до нужной температуры достаточно быстро, а остывают медленно. В основе принципа работы этих устройств лежит конвекция. В нижней части устройства находятся детали, всасывающие воздух, нагрев происходит за счет работы ТЭНа – ТЭНа, от его площади напрямую зависит объем нагреваемого газа. Именно поэтому утеплитель часто выпускается с ребристой поверхностью. Преимущество конвектора перед масляным обогревателем в том, что температура теплоносителя повышается с большей скоростью, а значит, вам не придется ждать, пока прогреется помещение.
   Кроме того, эти устройства намного компактнее. Особой популярностью пользуются настенные модели.
5. Инфракрасный обогреватель. Работа устройств этого типа основана на электромагнитном излучении — при этом сначала нагреваются предметы, попавшие под воздействие волн, а затем и сам воздух. Конструктивные элементы устройства также ТЭНы. Другой вариант — открытые спирали, иногда защищенные кварцевыми трубками или металлическими сетками, пластиковыми панелями с отверстиями или углеродным покрытием. В помещениях обогреватель защищен прозрачными перегородками или металлическими сетками. Инфракрасные обогреватели бывают разных видов. В зависимости от длины волны они делятся на коротковолновые, средне- и длинноволновые, от источника энергии – электрические, газовые, дизельные и водяные, от способа установки – мобильные и стационарные.

Как рассчитать мощность обогревателя?

Все современные приборы оснащены термостатами, позволяющими поддерживать определенную температуру.

Сам тип обогревателя мало влияет на его производительность – важно сделать правильный расчет.

1. Минимальная уличная температура зимой.
2. Комфортная температура в помещении.
3. Плотность воздуха – 1,3 кг/м3.
4. Теплоемкость воздуха 0,001 МДж.
5. Тепло 1 МДж – 0,277 кВт/ч

Количество теплоты, необходимое для обогрева конкретного помещения, можно рассчитать по формуле: c = Q/m (t2 – t1), где c – удельная теплоемкость, Q – теплота, m – масса воздуха.

Преобразуем формулу, получается: Q=c*m*(t2-t1), теперь нужно узнать массу воздуха в помещении.

Формула его расчета проста: m = ϱ * P * h, где ϱ — плотность воздуха, P — площадь помещения, h — высота.

Таким образом, формула расхода тепла принимает формулу: кВт = 0,277*c*ϱ*P*h*(t2-t1).

Итак, можно рассчитать примерный расход электроэнергии на обогрев небольшого помещения (40 кв. м при высоте потолков 3 м. при минимальной температуре 10 и требуемой +20).

кВт = 0,277 * 0,001 * 1,3 * 3 * 40 * 30 = 1,29636 (кВт/ч).

Потери тепла

Существует несколько причин, по которым тепло покидает помещение:

• вентиляция;
• теплопроводность стен, окон, потолка и т.п.;
• излучение.

По нормам СНиП ориентировочный объем циркуляции свежего воздуха составляет 20 кв. м в час. Чтобы согреть вновь прибывший прохладный воздух, необходимо дополнительное количество энергии. Расчет ведется по той же формуле: кВт = 0,277 * 0,001 * 1,3 * 20 * 30 = 0,21606 (кВт/ч).

Формула расчета теплопотерь следующая: Q=λ*(t1-t2)*S/L, где S – площадь стены, L – толщина стенки, λ – коэффициент теплопроводности, который индивидуален для каждого материала.

Например, для кирпича λ = 0,5 Вт/(м*С), длина стены = 8 м, высота = 3 м, толщина стены = 0,5 м.

S = 4 * 8 * 3 = 96 кв.м.

Q = 0,5 * 30 * 96 / 0,5 = 2880 (Вт) = 2,88 (кВт).

Таким образом, потери тепла уже превышают необходимые энергозатраты на обогрев помещений без их учета. Но не забывайте, что еще необходимо учитывать показатель перекрытия кровли, а там теплопотери могут достигать нескольких десятков. Получается, что для поддержания нормальной температуры в помещении требуется почти в пятнадцать раз больше электроэнергии, чем для его «чистого» обогрева.

Учет теплоизоляции

Теплоизоляция играет значительную роль при расчете требуемой мощности. Например, слой минеральной ваты в 2 м существенно снизит теплопотери, λ = 0,06 (для указанных выше параметров):

Q = 0,06 * 30 * 40 / 0,2 = 360 (Вт) = 0, 36 (кВт).

При расчете теплопотерь пола учитывается, что грунт имеет начальную температуру около 5 градусов тепла.

Если помещение изолированное, то для компенсации теплопотерь потребуется в среднем от 3 до 5 кВт. Расчет собственного примера можно сделать по приведенному выше примеру, данные по конкретным материалам легко найти в справочниках.