Как рассчитать мощность котла?

Итак, начнем с того, что для более точного расчета теплопотерь и подбора мощности отопительного оборудования нам нужно будет узнать о реальных теплопотерях помещений здания. Что для этого нужно и как рассчитать все самостоятельно? Читайте в данной статье.

И без большого опыта ясно, что основные потери тепла помещения приходятся на стены, окна, пол, крышу и, при наличии, на систему вентиляции.

А вот размеры этих теплопотерь зависят от многих факторов. Вот основных из них:

• разница между температурой на улице и в помещении, т.е. чем разница больше, тем больше и телопотери, логично?;
• теплопроводные свойства окон, стен, потолка и пола.

Стены, двери, окна, пол, потолочное перекрытие, все это ограждающие конструкции, которые имеют отличные друг от друга теплоизоляционные свойства, величины, которые характеризуют это свойство каждого материала - сопротивление теплопередаче.

Что может нам дать эта величина? Данное значение покажет нам сколько тепла способна потерять ограждающая конструкция на 1м². Сопротивление теплопередаче измеряется в ваттах на квадратный метр, или, проще, сколько тепла потеряет 1 квадратный метр при каком-либо определенном перепаде температур.

Итак, начнем:

• q - количество тепла, теряемое квадратным метром ограждающей конструкции, (Вт/м²);
• ΔT – разница температур, рассчитывается между температурой на улице и внутри помещения, (°С);
• R – сопротивление теплопередаче (°С·м²/Вт или °С/Вт/м²).

Формула для расчета сопротивления теплопередаче (№1):

R = ΔT / q

При расчете (сопротивления теплопередаче) R для многослойных конструкций, сопротивление каждого слоя суммируются. .

Надо заметить, что данный расчет проводится для уличной температуры самой холодной недели в году, т.к.  именно из этого условия в строительных справочника и сборниках указывается сопротивление теплопередаче.

Сопротивление теплопередаче материалов при ΔT = 50 °С  (Т_{снаружи} = –30 °С, Т_внутри = 20 °С.)

Различные по конструкции окна и их теплопотери при ΔT = 50 °С (Т_{cнаружи} = -30 °С, Т_внутри = 20 °С.)

Примечание

• 4 - толщина полотна стекла, мм.
• Четные цифры - воздушный зазор в мм;
• Ar - зазор заполнен не воздухом, а аргоном;
• Литера К - прозрачное теплозащитное покрытие.

Большой ошибкой до настоящего времени является желание купить более мощный котел, компенсировав при этом теплопотери, приходящиеся, например, на окна, из приведенной таблицы сразу же видно, что стеклопакет сохраняет потери тепла почти в 2 раза, а это экономия энергии в месяц почти 800 кВт/ч. Именно поэтому мы рекомендуем, предотвратить вначале, нежелательные теплопотери, нежели позже каждый месяц выплачивать лишние деньги за газ.

Если Вы уже открывали страницу нашего сайта, где приведет онлайн расчет мощности котла, то вам сразу же станет понятно, что весь расчет построен именно на показателях теплопотерь, взятых из справочных материалов.

Но как Вы видите из той же таблицы, данные теплопотерь на 1м² приведены для разницы температур ΔT равной 50 °С, т.е данные величины оптимальны для расчета в том случае, если если Вы будете использовать для расчета, например, комнатную температуру 20 °С, а температуру самой холодной недели в году - 30 °С, но данные величины также актуальны при любых исходных данных, когда разница температур ΔT равна 50 °С.

В нашем расчете, для более точного определения теплопотерь используется метод пропорции (№2):

R2 = R1 х ΔT2 / ΔT1

• R1 - теплопотери при разнице температур ΔT равной 50 °С
• R2 - теплопотери при разнице температур ΔT, в соответствии с вашими данными
• ΔT1 - разница температур ΔT равна 50 °С
• ΔT2 - разница температур, в соответствии с вашими данными

Так, рассчитаем, например, теплопотери стены толщиной 20 см, материал стены - сруб из бруса толщиной 20 см. По таблице находим значение R (сопротивление теплопередаче) для данного материала, оно равняется 0,806 м²×°С/Вт., имеем ΔT равной 50 °С, тогда, пользуясь формулой 1 получаем теплопотери  50 / 0,806 = 62 (Вт/м²). Аналогичным образом рассчитываются теплопотери и для других материалов. В данном примере мы получили значение для 1м². Таким образом, делаем вывод, что чем больше разница температур ΔT, тем, соответственно больше и теплопотери.

В строительных справочниках, в основном, для простоты расчетов приводятся теплопотери различных видов стен, перекрытий и пр. для некоторых значений температуры воздуха зимой. Например, приводятся разные цифры для угловых помещений, где влияет завихрение воздуха, который отекает здание, и неугловых, а также, принимается в расчет неодинаковая тепловая картина для помещений нижнего и верхнего этажей.

Примеры расчета теплопотерь

Теперь давайте рассчитаем при помощи таблиц тепловые потери двух разных комнат одинаковой площади.

Угловая комната на первом этаже (пример 1)

Характеристики комнаты:

• размеры и площадь - 10.0 м х 6.4 м (64.0 м²)
• высота потолка - 2.7 м
• количество наружных стен - две
• материал и толщина наружных стен - кирпичная стена в 3 кирпича (76 см.)
• количество окон - 4, с двойным остеклением (высота - 1.8 м, ширина - 1.2 м)
• полы - деревянные утепленные, снизу подвал
• выше - чердачное перекрытие
• требуемая температура в комнате - +20 °С
• расчетная температура снаружи - -30 °С

В первую очередь находим площади поверхностей, отдающих тепло.

1. Площадь стен, выходящих наружу без учет окон (S_стен):
   (6.4+10)*2.7 - 4*1.2*1.8 = 35.64 м².
2. Площадь окон (S_окон):
   4*1.2*1.8 = 8.64 м².
3. Площадь пола (S_пола):
   10.0*6.4 = 64.0 м².
4. Площадь потолка (S_{потолка}):
   10.0*6.4 = 64.0 м².

Площадь внутренних стен и дверей не участвуют в данном расчете, так через них никакое тепло не уходит.

Вычисляем сопротивления теплопередаче для кирпичной стены:

R = ΔT / q, где ΔT = 50, а q кирпичной стены = 0.592

Следовательно R = 50/0.592, что составляет 84,46 м²×°C ⁄ Вт

Далее вычисляем потери тепла Q каждой из поверхностей:

Итого общие тепловые потери комнаты площадью 64 кв. м. Q_{суммарные} составят 8026.5 Вт.

Заметьте, что больше тепла уходит через стены, чем через потолок, полы и окна.
Результат расчета показывает тепловые потери комнаты в наиболее морозные дни года (температура -30 C°). Очевидно, что чем на улице теплее, тем меньше тепла уйдет из комнаты.