Полная инструкция по подбору отопительного котла (для частного дома, производственных зданий, теплиц, сушильных камер)

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Данная инструкция написана в помощь тем людям, перед которыми стоит вопрос в подборе котла для отопления помещения. Завод «ТеплоГарант» производит и поставляет отопительные котлы 9 лет, и за это время накопил немалый опыт по данному вопросу. Наши котлы установлены более чем в 10 000 помещений по всей России и в ближайшем зарубежье. В данном пособии мы постараемся максимально доступно и полно описать процесс подбора котла, при этом сделать это достаточно просто для понимания. Кроме вопросов подбора котла для разных помещений – частных домов, промышленных зданий, теплиц, сушильных камер – мы рассмотрим дополнительные вопросы, на которые стоит обратить внимание при выборе котла. ВАЖНО! Данная инструкция позволяет удовлетворить ,большинство запросов по подбору котла. Вместе с тем, бывают ситуации, когда для производственного процесса (например, для выращивания определенного рода растений, получения древесины определенной степени влажности) требуется стабильная заданная температура на всем протяжении работы. В таком случае, материалов данной инструкции может быть недостаточно. Настоятельно рекомендуем обратиться в специализированные организации для полноценного теплового расчета ваших помещений.

1. ПОЧЕМУ ИМЕННО ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ КОТЕЛ?

2. КАК ПОДОБРАТЬ МОЩНОСТЬ КОТЛА

По большому счету, мощность – это основной параметр для выбора котла. Он показывает, сколько тепла будет производить котел, измеряется в киловаттах (кВт). Дело в том, что любой дом, здание, помещение
имеют теплопотери. Тепло уходит через окна, двери, стены, крышу, подвал, вентиляцию. И задача
котла произвести столько тепла, чтобы эти потери компенсировать, и поддерживать комфортную температуру внутри.
*Пиролизные котлы – твердотопливные отопительные котлы, в конструкции которых предусмотрены специальные элементы, позволяющие получать тепло не только от горения твердого топлива (дрова, брикеты, торф, уголь), но и за счет дополнительного сжигания газов, которые при этом выделяются. Данные газы называются «пиролизные». Отсюда и название котлов. Другими словами, такие котлы могут работать как обычные твердотопливные (еще говорят: «котлы прямого горения»), так и в более экономичном и эффективном режиме сжигания пиролизных газов.
Вариантов расчета мощности существует большое количество. И, конечно, самым правильным было бы обратиться к специалистам для проведения теплотехнического расчета. Но такой расчет стоит денег, и, обычно, не маленьких. Поэтому попробуем рассчитать мощность котла самостоятельно. Самая простая и часто встречающаяся формула:

На каждые 10 м 2 помещения необходим 1 кВт тепловой мощности

При этом данный расчет корректен при высоте потолков до 3 метров. Т.е. на дом, скажем, 150 кв.м. необходим котел мощностью 15 кВт.
Однако, эта формула действительна для новых, жилых, хорошо утепленных помещений. А что делать, если здание имеет другое назначение? Как учесть то, что в одних регионах температура может опускаться гооооораздо ниже, чем в других? В этом случае, можно использовать разные формулы, порой, настолько специфичные, что разобраться могут только специалисты с профильным образованием. Опыт нашей компании (для расчета необходимой мощности твердотопливных котлов) показывает, что в 95% случаев можно положиться на следующую формулу:

W=(S*h*Δt*q)/0.86*1000,
где W – мощность котла, кВт;
S — площадь помещения, кв.м.;
h – высота потолков, м;
Δt — разница температур внутри и снаружи, град.;
q — коэффициент поправки берется из справочника в зависимости от вида здания;
0,86 — коэффициент для перевода калорий в ватты;
1000 – коэффициент перевода Ватт в килоВатты.
Предположим, что нам необходимо отопить магазин в Вологде площадью 250 кв.м. с высотой потолков 3 метра. В магазине постоянно необходима температура +20°С.
1) Считаем объем помещения: V = 250*3=750 куб.м.
2) Смотрим в справочнике (его Вы легко найдете в интернете по запросу «Климатические параметры холодного периода года») самую низкую температуру зимой (в справочнике несколько столбцов с похожими названиями. Вам нужна температура самой холодной пятидневки). Для Вологды это минус 42 градуса. При желании иметь в здании 20 градусов, Δt=20+42=62 град.
3) Поправочный коэффициент для магазинов объёмом до 5000 куб.м = 0,38 ккал/м3*ч*°C.
Найти хороший справочник не просто. Если он Вам необходим, пришлите нам запрос на почту sale@teplogarant.ru, и мы вам направим тот, которым пользуемся сами.
4) Подставляем полученные значения в формулу:

W=750м3*62°C*0,38 ккал/м3*ч*°C/0,86*1000=20,5 кВт.

Получаем необходимую мощность 20,5 кВт.
Ниже мы ещё отдельно рассмотрим нюансы подбора котлов для производственных помещений, теплиц и сушильных камер.

3. КОТЕЛ ТОЛЬКО ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ ИЛИ ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ И ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ?

Практика показывает, что примерно в 30% случаев пользователи используют котел не только для отопления, но и для нагрева горячей воды в системе водоснабжения. Если вы тоже будете нагревать воду «в кране» котлом, то Вам нужно учесть следующие моменты. Во-первых, не важно, как ваш котел будет отдавать тепло воде – через встроенный в котел контур ГВС или через бойлер косвенного нагрева. Что это за устройства, вы можете всегда проконсультироваться у наших менеджеров по контактам, указанным в конце инструкции. Во-вторых, нужно понимать, что в момент, когда идет нагрев воды для системы водоснабжения, это тепло забирается от системы отопления. Поэтому котел нужно выбирать с запасом по мощности именно для нагрева воды. В целом, формула не такая и сложная. По опыту, вам достаточно добавить к мощности котла, которую вы получили по формуле из пункта 2 порядка 25-30% мощности. В большинстве случаев это полностью покрывает потребность в дополнительной мощности для подогрева горячей воды.

4. ЗАВИСИМОСТЬ МОЩНОСТИ ОТ ВИДА ТОПЛИВА

Еще один важный параметр, который может повлиять на расчет мощности котла для Вашего помещения – это топливо, которым Вы будете топить котел. И это нюанс по подбору мощности именно для твердотопливных котлов. Все сталкивались с ситуацией, когда некоторые дрова невозможно разжечь, а некоторые сгорают как спички. Необходима правильная влажность дров. Сырые дрова и дрова естественной влажности плохо разгораются, при сжигании также теряется теплоотдача из-за внутренней влаги. Часть мощности котла просто уходит на испарение влаги. Свежие дрова содержат по разным оценкам от 80 до 35-45% воды. Оптимальная же влажность для топки составляет порядка 20-25%. Такое высыхание обычно происходит в течение лета. На сегодняшний день, основная масса продаваемых дров — это дрова естественной влажности. Сухие дрова камерной сушки существуют и продаются, но стоят они значительно дороже. Если же подготовиться не удалось, либо Вы осознанно делаете выбор в пользу «топить чем попало», то при подборе котла стоит заложить сверху хотя бы 20-30% мощности.

5. СТАЛЬНОЙ ИЛИ ЧУГУННЫЙ

Ну, с мощностью котла разобрались. Теперь можно перейти к следующим пунктам подбора. Часто будущие пользователи выбирают для сравнения такой параметр, как материал топки котла. И здесь есть два варианта – стальной или чугунный. На первый взгляд, чугунные котлы кажутся более надежными и долговечными. Отчасти это, действительно, так. И если в ваших ценностях данные параметры стоят на первом месте, то стоит в первую очередь присмотреться именно к чугунным котлам. К дополнительным плюсам относятся меньшие габариты при одинаковой мощности со стальными котлами.
Но необходимо учесть несколько нюансов:
1) чугун достаточно хрупкий материал, поэтому может относительно легко повредиться при транспортировке, ударах, перепадах температур (когда, например, в аварийном режиме котел затушили не песком, а водой);
2) чугун мало ремонтопригоден, а предложение по замене отдельных элементов топки (их еще называют «секции») на практике оказывается очень трудоемким, т.к. за время эксплуатации эти элементы обрастают продуктами горения, «спекаются» и становятся чуть ли не единым целым. Этих недостатков лишены стальные котлы.
1) Они, наоборот, легче ремонтируются, и в случае аварийных режимов (тьфу-тьфу, конечно) их сможет восстановить «любой человек со сварочным аппаратом».
2) За счет пластических характеристик стали эти котлы ударопрочны.
3) Соотношение объема загрузочной камеры к мощности котла у стальных колов больше, а значит, подходить к котлу для закладки топлива придется реже.
4) Данные котлы более устойчивы к росту давления в котле, т.к. менее чувствительны к скачкам температуры.
5) Плюс, стальные котлы, зачастую, гораздо дешевле чугунных. Да и весят они меньше, что скажется на уменьшении и стоимости доставки и стоимости установки. Сэкономить получится порядка
15-20%.
Ну, а долговечность обеспечивается правильным теплосъемом. Сейчас производители стальных котлов заявляют срок службы 10-15 лет, что вполне достаточно. У чугунных котлов этот параметр обычно равен 25 годам. Единственное, на что стоит обратить внимание, это толщина и марка стали, из которой выполнены стальные котлы. Завод «ТеплоГарант», например, изготавливает свои котлы «Буржуй-К» из специальной коррозионностойкой жаропрочной стали марки 09г2с толщиной от 5 мм.
Кстати, о толщине стали вы можете судить по весу котла. Если два котла одной мощности имеют разницу в весе порядка 50 кг, угадайте, где использован более толстый металл, и какой котёл прослужит дольше?

6. ВОДОГРЕЙНЫЙ ИЛИ ВОЗДУХОГРЕЙНЫЙ

Большую часть котлов для отопления составляют водогрейные котлы, которые нагревают теплоноситель (воду или специальный антифриз для систем отопления). А он, в свою очередь, по трубам поступает в помещения к радиаторам (батареям), где и отдает тепло. Это самые популярные и знакомые модели котлов, поэтому останавливаться подробно на них не будем. Вместе с тем, существуют и, так называемые, воздухогрейные котлы. Через их поверхности вокруг внешних стенок топки проходит воздух (самостоятельно, либо нагнетается вентиляторами). Воздух нагревается и подается напрямую в помещение. Воздухогрейные котлы более удобны тем, что нет необходимости тратиться на систему отопления (трубы, радиаторы, элементы «обвязки» котла). В них нет теплоносителя, а значит, нечему замерзать, если, например, в котел вовремя не подкинули дров. Такой котел легко можно остановить на время отсутствия в помещении людей (ночь, выходные праздничные дни), не боясь разморозки системы и вбухивания больших денег в ее восстановление. Правда, есть и несколько нюансов. Во-первых, такие котлы мало пригодны для жилых помещений. Разве что, это будут какие-то печки для дачных домиков, где вы не находитесь постоянно. Дело в том, что они:
а) сушат воздух;
б) на них сгорает пыль из Вашего помещения, а вещества, получаемые от этого не самые полезные;
в) в случае котлов с вентиляторами (более продуктивные модели) они еще и шумят.
Во-вторых, по своей конструкции, данные котлы обогревают воздух только в одном помещении. Чтобы отопить соседние необходимо этот воздух туда передать, а это уже система воздуховодов. И пусть она получается дешевле, чем водогрейное отопление, но по внешнему виду явно ему уступает. Поэтому основное применение воздухогрейные котлы находят в объемных производственных помещениях, теплицах, гаражах, мастерских, автомойках, сушильных камерах и т.п. Если это ваш вариант, то присмотритесь к воздухогрейным котлам, они могут оказаться весьма подходящими.

7. ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА КОТЛА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ И НЕЖИЛЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

В целом, для подбора мощности котла для производственных помещений подходит формула,
указанная в пункте 2.
Вот она: W=(S*h*Δt*q)/0.86*1000, где
W – мощность котла, кВт;
S — площадь помещения, кв.м.;
h – высота потолков, м;
Δt — разница температур внутри и снаружи, град.;
q — коэффициент поправки берется из справочника в зависимости от вида здания;
0,86 — коэффициент для перевода калорий в ватты;
1000 – коэффициент перевода Ватт в килоВатты.
Подробное описание, как ей пользоваться, приведено в пункте 2.

В ПОМОЩЬ ВАМ БУДЕТ ТАБЛИЦА С КОЭФФИЦИЕНТОМ «Q» (УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА):

Наименование зданий	Объем зданий, м 3	Удельная тепловая характеристика, ккал/м3ч°C
Административные здания, конторы	до 5 000	0,43
	до 10 000	0,38
	до 15 000	0,35
	более 15 000	0,32
Клубы	до 5 000	0,37
	до 10 000	0,33
	более 10 000	0,3
Кинотеатры	до 5 000	0,36
	до 10 000	0,32
	более 10 000	0,3
Театры	до 10 000	0,29
	до 15 000	0,27
	до 20 000	0,22
	до 30 000	0,2
	более 30 000	0,18
Магазины	до 5 000	0,38
	до 10 000	0,33
	более 10 000	0,31
Детские сады и ясли	до 5 000	0,38
	более 5 000	0,34
Школы и высшие учебные заведения	до 5 000	0,39
	до 10 000	0,35
	более 10 000	0,33
Больницы	до 5 000	0,4
	до 10 000	0,36
	до 15 000	0,32
	более 15 000	0,3
Бани	до 5 000	0,28
	до 10 000	0,25
	более 10 000	0,23
Прачечные	до 5 000	0,38
	до 10 000	0,33
	более 10 000	0,31
Предприятия общественного питания, столовые, фабрики-кухни	до 5 000	0,35
	до 10 000	0,33
	более 10 000	0,3
Лаборатории	до 5 000	0,37
	до 10 000	0,35
	более 10 000	0,33
Пожарные депо	до 2 000	0,48
	до 5 000	0,46
	более 5 000	0,45
Гаражи	до 2 000	0,7
	до 3 000	0,6
	до 5 000	0,55
	более 5 000	0,5

Следует учитывать, что данная формула рассчитана на новые здания, в которых стандартное количество окон (новых), дверей, здание изначально предназначалось для определенного вида деятельности и соответствующих производственных процессов. Практика же показывает, что часто здания уже «в возрасте», имеют кое-где плохую утеплённость, щели в оконных рамах и дверях, крыше. Бывает, что здания внушительный срок простояли без отопления, когда теплосберегающие свойства материалов значительно ухудшаются, и т.п. Если это ваш случай, то результат, который Вы получили по формуле стоит уножить на ряд коэффициентов.
1) Коэффициент возраста здания.
Если Вашему зданию до 10 лет, то коэффициент равен 1. Если от 10 до 30 лет – 1,3. Если здание старше 30 лет, смело умножайте расчетную мощность на 1,5.
2) Коэффициент утепления здания.
Если здание хорошо утеплено, нет щелей в окнах, дверях, воротах, коэффициент = 1. Если хотя бы одна из поверхностей (стены, потолок, пол) или элементов (окна, двери, ворота) плохо утеплены, берите коэффициент = 1,3. Если два и более элементов оставляют желать лучшего, Ваш коэффициент = 1,5.
Таким образом, для старого здания с плохим утеплением необходимая мощность котла может быть больше в 1,5*1,5=2,25 раза.

8. ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА КОТЛА ДЛЯ ТЕПЛИЦ

Чтобы рассчитать мощность котла для отопления теплицы, необходимо знать теплопотери вашей теплицы. Сами теплопотери можно рассчитать по следующей формуле:

Теплопотери = Площадь поверхности * К * Разность температур(°C), где:

Площадь поверхности (кв.м) — вся внешняя поверхность теплицы (крыши, стен).
ВАЖНО! Для теплиц, в отличие от других объектов берут не площадь земли, которая находится под теплицей, а площадь всех ВНЕШНИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ.
Разность температур (град.) – максимальная разность температур между температурой снаружи и внутри теплицы. Температуру, которая нужна для выращивания определенных растений вы знаете, а минимальную наружную температуру можно легко найти в интернете (нужна температура самой холодной пятидневки для Вашего региона) К (Ватт/кв.м*град) — коэффициент теплопроводности материала.
Для материалов, используемых при строительстве теплиц, коэффициент теплопроводности имеет следующие значения:

Сотовый поликарбонат однокамерный
4мм — 3.9 / 6мм — 3.6 / 8мм — 3.3 / 10мм — 3.0
Сотовый поликарбонат двухкамерный 16мм — 2.3
Стекло 3мм — 6.0
Однокамерный стеклопакет 4мм — 1.9
Полиэтиленовая плёнка 180-200 mkm — 7.5
Двухслойная надутая полиэтиленовая плёнка 180-200 mkm — 3.5

Отдельно хочется немного написать про такой материал, как поликарбонат. Структура поликарбонатных листов дает значительные преимущества там, где важна теплоизоляция. Пустотелая форма обеспечивает более высокие теплоизоляционные характеристики при меньших потерях тепла, чем усплошных материалов для остекления. Теплопотери характеризуются коэффициентом теплопроводности — это количество тепла, проходящего через 1 м2 материала остеклённой зоны за 1 час при изменении температуры на 1°C. Изоляционные свойства поликарбонатных листов будут также способствовать меньшему проникновению холода внутрь здания. Чем меньше коэффициент теплопроводности, тем более высокая температура сохраняется на внутренней поверхности листа в зимнее время. Ниже приводится пример температурного процесса через поликарбонатный лист толщиной 6 мм, при наружной температуре -10°С и температуре воздуха внутри помещения +20°С.
Если сравнивать с одинарным стеклом, то внутренняя поверхность стекла при тех же условиях будет иметь температуру, гораздо ниже нуля, что будет влиять на общую температуру в помещении и будет создавать дискомфорт в близи окон.

9. ПОДБОР МОЩНОСТИ КОТЛА ДЛЯ СУШИЛЬНЫХ КАМЕР

При подборе мощности котла для сушильных камер отталкиваются либо от объема сушильной камеры, либо от объема сырья, которое подлежит сушке.
Для подбора мощности можно ориентироваться на следующие соотношения:
1) «Сырье обычно занимает порядка 20% в общем объеме сушильной камеры»
2) «Для просушки 1 куб.м. сырья необходимо порядка 5 кВт тепловой энергии»
Таким образом, для сушильной камеры, например, объемом 50 куб. метров нам необходим котел мощностью W=50 куб.м*20%*5 кВт/куб.м = 50 кВт. Данная формула является упрощенной, хотя достаточно точно позволяет подобрать необходимую мощность котла. Вместе с тем, при строгих требованиях к производственному процессу стоит обязательно подтвердить расчеты с помощью специализированной организации.