Сегодня нам предстоит разобраться в том, как выполняется расчет мощности котла с горячим водоснабжением. Мы разберем несколько предельно простых схем, которые не заставят вас углубляться в дебри теплотехники, и приведем для каждой из них примеры расчетов. Итак, в путь.
Простой расчет по площади
Простейший грубый расчет мощности котла водоснабжения можно выполнить исходя из потребности дома в тепловой энергии в 100 ватт на квадратный метр. Для дома площадью 100 м2 необходимы, таким образом, 10 кВт.
Дополнительно вводится коэффициент запаса 1,2, компенсирующий неучтенные потери тепла и помогающий сохранить в помещении комфортную температуру в экстремальные заморозки. Какие коррективы вносит в эту схему горячее водоснабжение от котла?
Оно может обеспечиваться двумя способами:
- Накопительным водонагревателем (бойлером косвенного нагрева). В этом случае вводится дополнительный коэффициент 1,1: бойлер отбирает у отопительной системы сравнительно небольшое количество тепла;
- Проточным нагревателем двухконтурного котла. Здесь используется коэффициент 1,2. С учетом коэффициента запаса тепловая производительность котла должна превышать расчетную потребность дома в тепле на 40 процентов. В нашем примере со 100-метровым коттеджем при подключении отопления и системы горячего водоснабжения котел должен производить 14 кВт.
Обратите внимание: в последнем случае небольшой запас мощности на нужды ГВС связан с кратковременной работой проточного нагревателя. Горячая вода редко расходуется больше получаса в день, а система отопления имеет определенную инерционность, поэтому параметры теплоносителя не выходят за штатные значения.
Эта схема вычисления проста, но имеет несколько серьезных недочетов:
- Она учитывает площадь отапливаемого помещения, а не его объем. Между тем потребность в тепле у коттеджей с высотой потолков в 2,5 и в 4 метра будет очень разной;
- Она игнорирует различия между климатическими зонами. Как известно, теплопотери здания прямо пропорциональны разнице температур между внутренними помещениями и улицей и будут сильно различаться в Крыму и Якутии;
- Она не принимает во внимание качество утепления здания. Для кладки в кирпич и утепленного пенопластовой шубой фасада теплопотери будут отличаться в разы.
Расчет по объему с коэффициентами поправки
Как рассчитать мощность котла на горячее водоснабжение и отопление с учетом всех описанных выше факторов?
- Базовое значение тепловой мощности равно 40 ваттам на куб внутреннего отапливаемого объема;
- Региональный коэффициент принимается равным:
| Средняя температура января, °С | Коэффициент |
| 0 и выше | 0,7 |
| -5 – 0 | 0,9 |
| -10 | 1,1 |
| -20 | 1,3 |
| -25 | 1,5 |
| -35 | 1,8 |
| -40 и ниже | 2 |
- Коэффициент утепления подбирается из следующего ряда значений:
| Изображение | Описание утепления здания и коэффициент |
|
|
Отсутствие утепления, металлические или щитовые стены — 3-4 |
|
|
Кладка стен в кирпич, однослойное остекление окон —2-3 |
|
|
Кладка стен в два кирпича и однокамерные стеклопакеты — 1-2 |
|
|
Утепленный фасад, двухкамерные стеклопакеты — 0,6-0,9 |
- Запас мощности на неучтенные теплопотери и на нагрев горячей воды рассчитывается по прежней схеме.
Давайте повторим наш расчет котла для горячего водоснабжения и отопления с рядом дополнительных вводных:
- Высота потолков в доме равна 3 метрам;
- Дом расположен в Севастополе (средняя температура января +3 градуса);
- Он оборудован однокамерными пластиковыми окнами и каменными стенами без дополнительного утепления толщиной 40 см.
Итак:
- Отапливаемый объем равен 100*3=300 м3;
- Базовое значение тепловой мощности на отопление — 300*40=12 кВт;
- Климат Севастополя дает нам региональный коэффициент 0,7. 12*0,7=8,4 кВт;
- Коэффициент утепления принимаем равным 1,2. 1,2*8,4=10,08;
- С учетом коэффициента запаса и резерва мощности на работу проточного нагревателя мы получим те же 14 кВт.
Стоило ли усложнять расчеты, если результат неизменен?
Безусловно. Если мы мысленно поместим наш дом в город Оймякон Якутской области (средняя температура января -46,4 градуса), потребность в тепле и, соответственно, расчетная теплопроизводительность котла увеличится в 2/0,7 (соотношение региональных коэффициентов)=2,85 раза. Утепление фасада и установка энергосберегающих стеклопакетов в окна сократит ее вдвое.
Расчет по номинальной мощности бойлера
Как рассчитываются котлы для горячего водоснабжения с бойлерами косвенного нагрева значительного объема и большим расходом воды из системы ГВС?
Расчетная мощность равна сумме двух слагаемых:
- Потребности дома в тепле без учета коэффициента запаса;
- Номинальной мощности бойлера. В среднем она равна 15 киловаттам на 100 литров объема.
Нюанс: из результата сложения вычитается 20%, поскольку теплообменник котла не будет круглосуточно обеспечивать теплом отопление и ГВС.
Так, при установке пресловутого Gorenje GV 100 в наш дом в Севастополе, мощность котла на водоснабжение и отопление составит 10 (потребность в тепле отопления +17,4 потребность в тепле бойлера))*0,8=22. Цифра дана с округлением до целого значения киловатта.
Можно ли установить в контур ГВС с бойлером косвенного нагрева котел с производительностью больше расчетной?
Можно, но невыгодно в силу двух причин:
- Цена самого котла быстро растет по мере увеличения номинальной мощности;
- Классические твердотопливные котлы при работе с теплоотдачей ниже номинальной снижают КПД за счет неполного сгорания топлива. Понижение тепловыделения достигается в них самым простым способом — ограничением подачи воздуха заслонкой.
Расчет по расходу и температуре воды
Наиболее точный расчет необходимой для нагрева воды мощности можно выполнить по ее расходу.
Мощность нагрева ГВС
Для выполнения расчета своими руками используется формула Q = (m*с*dT)/t, в которой:
- Q — мощность нагрева (кВт);
- m — масса нагреваемой воды (примерно соответствует ее объему в литрах);
- с — удельная теплоемкость (в случае воды с=4,2);
- dT — разница температур на входе и выходе водонагревателя (°С);
- t — время нагрева (секунды).
Так, при расходе воды в 5 литров в минуту и ее нагреве с 10 до 35 градусов m=5 (масса пяти литров воды), dT= 35-10=25 (температуры на входе и выходе водонагревателя) и t = 60 (60 секунд в минуте). Подставляем значения в формулу: Q=(5*4,2*25)/60=8,75 кВт.
Напомним: чтобы получить полное тепловыделение котла, сложите мощность нагрева воды с потребностью дома в тепле без коэффициента запаса и вычтите 20%.
Расход воды
Откуда взять значения расхода воды? Полная инструкция по расчету расхода содержится в СНиП 2.04.01-85; однако вместо обращения к нормативной документации можно просто воспользоваться следующей таблицей:
Чтобы воспользоваться формулой расчета мощности, вам предстоит пересчитать расход в литрах в секунду в литры в минуту, умножив приведенные в таблице значения на 60. Так, если предполагается одновременная работа смесителя мойки и набор воды в ванну, расход воды из системы ГВС составит 0,09*60+0,18*60=5,4+10,8=16,2 литра в минуту.
Заключение
Как видите, грубо рассчитать котлы для водоснабжения и отопления можно с использованием простейших формул и общедоступных справочных данных. Узнать больше о методиках расчета вам поможет видео в этой статье. Успехов!
