Как да се изчисли мощността на газов котел за отопление: формули и пример за изчисление

Преди да проектирате отоплителна система, да инсталирате отоплително оборудване, важно е да изберете газов котел, който може да генерира необходимото количество топлина за помещението. Ето защо е важно да изберете устройство с такава мощност, че неговата производителност да бъде възможно най-висока, а ресурсът да е голям.

Ще поговорим за това как да изчислим мощността на газов котел с висока точност и като вземем предвид определени параметри. В статията, която представихме, всички видове загуби на топлина през отвори и строителни конструкции са описани подробно, дадени са формули за тяхното изчисление. Конкретен пример представя характеристиките на производството на изчисления.

Типични грешки при избора на бойлер

Правилното изчисление на мощността на газовия котел не само ще спести на консумативи, но и ще увеличи ефективността на устройството. Оборудване, чийто топлопренос надвишава реалното потребление на топлина, няма да работи ефективно, когато като недостатъчно мощно устройство не може да отоплява помещението правилно.

Съществува модерно автоматизирано оборудване, което независимо регулира подаването на газ, което елиминира неразумните разходи. Но ако такъв котел върши работата си до краен предел, тогава животът му се намалява.

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

Съществува мнение, че мощността на котела зависи единствено от повърхността на помещението, а за всеки дом оптималното изчисление е 100 W на 1 кв.м. Следователно, за да изберете капацитета на котела, например, за къща от 100 квадратни метра. м, ще ви трябва оборудване, което генерира 100 * 10 = 10 000 вата или 10 кВт.

Такива изчисления са коренно погрешни във връзка с появата на нови довършителни материали, подобрена изолация, която намалява необходимостта от закупуване на оборудване с висока мощност.

Мощността на газовия котел се избира, като се вземат предвид индивидуалните характеристики на дома. Правилно подбраното оборудване ще работи максимално ефективно с минимален разход на гориво

Извършете изчисление на мощността газов котел Има два начина на отопление - ръчно или с помощта на специалната програма Valtec, която е предназначена за професионални изчисления с висока точност.

Необходимата мощност на оборудването директно зависи от загубата на топлина в помещението. След като сте научили скоростта на загубата на топлина, можете да изчислите мощността на газов котел или всяко друго отоплително устройство.

Какво представлява загубата на топлина в помещението?

Всяка стая има определени топлинни загуби. Топлината оставя стени, прозорци, подове, врати и тавани, така че задачата на газов котел е да компенсира количеството топлина, което се отделя, 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 излезе през покрива и прозорците и до 40% през вентилационната система. Най-малката загуба на топлина на вратата (до 6%) и пода (до 15%)

Следните фактори влияят върху топлинните загуби на къща.

• Местоположението на къщата. Всеки град има свои климатични особености. При изчисленията на топлинните загуби е необходимо да се вземат предвид критичната отрицателна температура, характерна за региона, както и средната температура и продължителността на отоплителния сезон (за точни изчисления с помощта на програмата).
• Местоположението на стените спрямо кардиналните точки. Известно е, че розата на вятъра е разположена от северната страна, така че загубата на топлина на стената, разположена в тази област, ще бъде най-голяма. През зимата духа студен вятър с голяма сила от западната, северната и източната страна, така че топлинните загуби на тези стени ще бъдат по-големи.
• Площта на отопляваното помещение. Количеството отпадъчна 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 през определено количество топлина.За да разберете, трябва да използвате таблични данни, както и да приложите определени формули. Информация за състава на стените, таваните, подовете, тяхната дебелина може да намерите в техническия план на жилищата.
• Прозорци и врати. Размер, модификация на вратата и стъклото. Колкото по-голяма е площта на отворите на прозорците и вратите, толкова по-големи са загубите на топлина. Важно е да се вземат предвид характеристиките на инсталираните врати и прозорците с двоен стъклопакет при изчисленията.
• Вентилационно счетоводство, Вентилацията винаги има в къщата, независимо от наличието на изкуствени качулки. Чрез отворените прозорци стаята се проветрява, създава се движение на въздуха, когато входните врати се затворят и отворят, хората се придвижват от стая в стая, което допринася за излизането на топъл въздух от стаята, нейната циркулация.

Познавайки горните параметри, не можете само да изчислите загуба на топлина у дома и да се определи мощността на котела, но също така да се идентифицират места, 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 на частна къща, но и на апартамент. Преди да започнете изчисленията, е необходимо да изобразите плана на пода, да маркирате местоположението на стените спрямо кардиналните точки, да определите прозорци, врати и също така да изчислите размерите на всяка стена, прозорец и врати.

За да се определи загубата на топлина, 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 топлинната устойчивост на сградната обвивка, а втората се използва за топлинни загуби.

За да определите термоустойчивостта, използвайте израза:

R = B / K

тук:

• R - стойността на термичното съпротивление на строителните обвивки, измерена в (m²* K) / W.
• K - коефициентът на топлопроводимост на материала, от който е направена ограждащата конструкция, се измерва в W / (m * K).
• Най- - дебелината на материала, записана в метри.

Коефициентът на топлопроводимост K е табличен параметър, дебелината B 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 табличния, 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

В израза:

• Q - загуба на топлина, измерена във ватове.
• S - площ на стените (стени, подове, тавани).
• дТ - разликата между желаната температура на вътрешната и външната, измерена и записана в С.
• R - стойност на термично съпротивление на конструкцията, m²• C / W, което се намира по формулата по-горе.
• L - коефициент в зависимост от ориентацията на стените спрямо кардиналните точки.

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

Пример за изчисляване на топлинните загуби

Като пример, изчисляваме топлинните загуби на къща с определени характеристики.

Фигурата показва план на къщата, за който ще изчислим загубата на топлина. При съставяне 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 отбележи местоположението на отворите на прозорците и вратите, техните размери (+)

Въз основа на плана 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. Три прозорци са вградени в западната стена, два от тях са с размери 1,5х1,7 м, един - 0,6х0,3 м.

При изчисляване на покрива се взема предвид изолационният слой, довършителния и покривният материал. Парни и хидроизолационни филми, които не влияят на топлоизолацията, не се вземат предвид

Вратите с размери 1,3 × 2 м са интегрирани в южната стена, има и малък прозорец 0,5 × 0,3 м. От източната страна има два прозореца 2,1 × 1,5 м и един 1,5 × 1,7 м.

Стените се състоят от три слоя:

• облицовката на стените на ПДЧ (изоплит) отвън и отвътре е 1,2 см всяка, коефициентът е 0,05.
• стъклена вата, разположена между стените, дебелината й е 10 см, а коефициентът - 0,043.

Топлинното съпротивление на всяка стена се изчислява отделно, защото взема предвид местоположението на конструкцията спрямо кардиналните точки, броя и площта на отворите. Резултатите от изчислението на стената са обобщени.

Подът е многослоен, като цялата площ е направена по една технология, включва:

• нарязаната дъска е набраздена, дебелината й е 3,2 см, коефициентът на топлопроводимост е 0,15.
• 10 см сух изравняващ слой от ПДЧ с коефициент 0,15.
• изолация - минерална вата с дебелина 5 см, коефициент 0,039.

Да предположим, че подът няма люкове, които влошават топлинната техника. Следователно изчислението се прави за площта на всички помещения по една единствена формула.

Таваните са изработени от:

• 4 см дървени щитове с коефициент 0,15.
• минерална вата 15 см, коефициентът му е 0,039.
• пара, хидроизолационен слой.

Да предположим, че таванът също няма достъп до таванското помещение над жилищно или помощно 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 на стената

За да намерите общото термично съпротивление на една стена, първо е необходимо да се изчисли топлинното съпротивление на всеки от нейните слоеве.

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

B = 10 × 0.01 = 0.1

Получена стойност от B = 0,1. Коефициентът на топлопроводимост на топлоизолацията е 0,043. Заменете данните във формулата за термично съпротивление и вземете:

R_стъкло=0.1/0.043=2.32

По подобен пример изчисляваме устойчивостта на топлина на изоплита:

R_Izoplit=0.012/0.05=0.24

Общото термично съпротивление на стената ще бъде равно на сумата от термичното съпротивление на всеки слой, като се има предвид, че имаме два слоя от фибропласт.

R = R_стъкло+ 2 × R_Izoplit=2.32+2×0.24=2.8

Чрез определяне на общото термично съпротивление на стената може да се намери загубата на топлина. За всяка стена те се изчисляват отделно. Изчислете Q за северната стена.

Допълнителните коефициенти позволяват да се вземат предвид при изчисленията топлинните загуби на стени, разположени в различни части на света

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

S_{северна стена}=10×2.7=27

Изчисляваме 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 допълнителен 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 преминава минималното количество топлина през себе си, стоманобетон - максималното

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

Q_{северните стени}= 27 × 48 × 1.1 / 2.8 = 509 (W)

Изчисляваме загубата на топлина за западната стена. Въз основа на данните в него са вградени 3 прозореца, два от тях са с размери 1,5х1,7 м и един - 0,6х0,3 м. Изчисляваме площта.

S_{западна стена1}=12×2.7=32.4.

От общата площ на западната стена е необходимо да се изключи площта на прозорците, защото загубата на топлина ще бъде различна. За да направите това, трябва да изчислите площта.

S_okn1=1.5×1.7=2.55

S_okn2=0.6×0.4=0.24

За изчисления на топлинните загуби ще използваме площта на стената, без да отчитаме площта на прозорците, тоест:

S_{западна стена}=32.4-2.55×2-0.24=25.6

За западната страна коефициентът на нарастване е 1,05. Заменете получените данни в основната формула за изчисляване на топлинните загуби.

Q_{западна стена}=25.6×1.05×48/2.8=461.

Правим подобни изчисления за източната страна. Тук има 3 прозореца, единият е с размери 1,5х1,7 м, а другите два - 2,1х1,5 м. Изчисляваме тяхната площ.

S_okn3=1.5×1.7=2.55

S_okn4=2.1×1.5=3.15

Площта на източната стена е:

S_{източна стена1}=12×2.7=32.4

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

S_{източна стена}=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_{източна стена}=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.

S_okn5=0.5×0.3=0.15

S_{вратата}=1.3×2=2.6

Площта на южната стена ще бъде равна на:

S_{южна стена1}=10×2.7=27

Определяме площта на стената без прозорци и врати.

S_{южни стени}=27-2.6-0.15=24.25

Изчисляваме топлинните загуби на южната стена, като вземаме 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 общата им загуба на топлина по формулата:

Q_{стените}= Q_{южни стени}+ Q_{източна стена}+ Q_{западна стена}+ Q_{северните стени}

Замествайки стойностите, получаваме:

Q_{стените}= 509 + 461 + 424 + 416 = 1810 W

В резултат на това топлинните загуби на стените възлизат на 1810 вата на час.

Изчисляване на топлинните загуби на прозорци

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

Прозорците с размери 1,5 × 1,7 м са двукамерен PVC профил с I стъкло. От техническата документация можете да разберете, че R = 0,53. Прозорците с размери 2,1 × 1,5 м са двукамерни с аргон и I стъкло; те имат термично съпротивление R = 0,75, прозорци 0,6x0,3 m и 0,5 × 0,3 - R = 0,53.

Площта на прозорците беше изчислена по-горе.

S_okn1=1.5×1.7=2.55

S_okn2=0.6×0.4=0.24

S_okn3=2.1×1.5=3.15

S_okn4=0.5×0.3=0.15

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

Обикновено топлинното съпротивление за прозорци не е необходимо да се изчислява, този параметър е посочен в техническата документация за продукта

Изчисляваме топлинните загуби на западните прозорци, като вземаме предвид коефициента L = 1,05. Отстрани са 2 прозореца с размери 1,5 × 1,7 м и един с 0,6 × 0,3 m.

Q_okn1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_okn2=0.24×1.05×48/0.53=23

Общите загуби на западните прозорци са

Q_{подпрозорец}=243×2+23=509

В южната страна е прозорец 0,5 × 0,3, неговият R = 0,53. Изчисляваме топлинните му загуби, като вземаме предвид коефициента 1.

Q_{южен прозорец}=0.15*48×1/0.53=14

От източната страна има 2 прозореца с размери 2,1 × 1,5 и един прозорец 1,5 × 1,7. Изчисляваме топлинните загуби, като вземаме предвид коефициента L = 1,05.

Q_okn1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_okn3=3.15×1.05×48/075=212

Обобщаваме топлинните загуби на източните прозорци.

Q_{източен прозорец}=243+212×2=667.

Общата загуба на топлина на прозорците ще бъде равна на:

Q_{прозорец}= Q_{източен прозорец}+ Q_{южен прозорец}+ Q_{подпрозорец}=667+14+509=1190

Общо през прозорците излиза 1190 вата топлинна енергия.

Определяне на загубата на топлина на вратата

Къщата има една врата, тя е вградена в южната стена, има размери 1,3 × 2 м. Въз основа на паспортните данни топлопроводимостта на материала на вратата е 0,14, дебелината му е 0,05 м. Благодарение на тези показатели можете да изчислите топлинното съпротивление на вратата.

R_{вратата}=0.05/0.14=0.36

За изчисления трябва да изчислите неговата площ.

S_{вратата}=1.3×2=2.6

След като изчислите топлинното съпротивление и площ, можете да намерите загубите на топлина. Вратата е разположена от южната страна, така че използваме допълнителен коефициент 1.

Q_{вратата}=2.6×48×1/0.36=347.

Общо 347 вата топлина излиза през вратата.

Изчисляване на термично съпротивление на пода

Според техническата документация подът е многопластов, той е направен еднакво в цялата площ, има размери 10х12 м. Изчисляваме неговата площ.

S_пол=10×12=210.

Съставът на пода включва дъски, ПДЧ и изолация.

От таблицата можете да намерите коефициентите на топлопроводимост на някои материали, използвани за покриване на пода. Този параметър може да бъде определен и в техническата документация на материалите и може да се различава от таблицата

Топлинното съпротивление трябва да се изчислява за всеки подов слой поотделно.

R_дъски=0.032/0.15=0.21

R_{частици}=0.01/0.15= 0.07

R_{ще се изолира}=0.05/0.039=1.28

Общата топлинна устойчивост на пода е:

R_пол= R_дъски+ R_{частици}+ R_{ще се изолира}=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

С помощта на предварителни изчисления можете да намерите загубата на топлина у дома през пода.

При изчисляване на топлинните загуби на подови материали се вземат предвид, които влияят на топлоизолацията (+)

При изчисляване на топлинните загуби на пода вземаме предвид коефициента L = 1.

Q_пол=210×14×1/1.56=1885

Общата топлинна загуба на пода е 1885 вата.

Изчисляване на топлинните загуби през тавана

При изчисляване на топлинните загуби на тавана се взема предвид слой от минерална вата и дървени панели. Паро- и хидроизолацията не участва в процеса на топлоизолация, следователно не я вземаме под внимание. За изчисления трябва да намерим термичното съпротивление на дървени дъски и слой от минерална вата. Използваме техните коефициенти на топлопроводимост и дебелина.

R_{селски щит}=0.04/0.15=0.27

R_{минерална вата}=0.05/0.039=1.28

Общата топлинна устойчивост ще бъде равна на сумата от R_{селски щит} и R_{минерална вата}.

R_{покривът}=0.27+1.28=1.55

Площта на тавана е същата като пода.

S _тавана = 120

На следващо място, изчисляването на топлинните загуби на тавана, като се вземе предвид коефициентът L = 1.

Q_тавана=120×1×48/1.55=3717

Общо през тавана минава 3717 вата.

Таблицата показва популярните нагреватели за тавани и техните коефициенти на топлопроводимост. Полиуретановата пяна е най-ефективната изолация; сламата има най-високия коефициент на загуба на топлина.

За да определите общите загуби на топлина у дома, е необходимо да добавите топлинните загуби на стените, прозорците, вратите, тавана и пода.

Q_{общество}= 1810 + 1190 + 347 + 1885 + 3717 = 8949 W

За отопление на къща с посочените параметри е необходим газов котел, който поддържа мощност 8949 W или около 10 кВт.

Определяне на топлинните загуби, като се вземе предвид инфилтрацията

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

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

Q_INF= 0,33 × K × V × dT

В израза:

• K - изчислената скорост на обмен на въздух, за дневните се използва коефициент 0,3, за помещения с отопление - 0,8, за кухня и баня - 1.
• V - обемът на помещението, изчислен, като се вземе предвид височината, дължината и ширината.
• дТ - разлика в температурата 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, просто заменете параметрите на отработените газове вместо K и изчислете dT, като вземете предвид температурата на входящия въздух

Височината на стаята е 2,7 м, ширината - 10 м, дължината - 12 м. Знаейки тези данни, можете да намерите нейния обем.

V = 2,7 × 10 × 12 = 324

Температурната разлика ще бъде равна на

dT = 48

Като коефициент К вземаме показателя 0,3. след това

Q_INF=0.33×0.3×324×48=1540

Q трябва да се добави към общия Q_INF, В крайна сметка

Q_{общество}=1540+8949=10489.

Общо, като се вземе предвид инфилтрацията на топлинните загуби у дома, ще бъде 10489 вата или 10,49 кВт.

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 - топлинна загуба на сградата.
• к - коефициент на безопасност

В нашия пример заменете Q = 9237 W и изчислете необходимата мощност на котела.

W = 10489 × 1.2 = 12587 W.

Предвид коефициента на безопасност, необходимата мощност на котела за отопление на къща е 120 m² равна 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 газов котел с помощта на формули или софтуерни методи ви позволява да определите с висока точност необходимите параметри на оборудването, което прави възможно да се изключат неразумните разходи за гориво.

Моля, напишете коментари в блоковата форма по-долу. Разкажете ни как са изчислени топлинните загуби, преди да купите отоплително оборудване за собствената си лятна къща или селска къща. Задавайте въпроси, споделяйте информация и снимки по темата.