Что такое КПД бытовых отопительных котлов, как он рассчитывается и от чего зависит

КПД (коэффициент полезного действия) отопительного котла – это соотношение объема потребляемого топлива к объему выделяемого тепла. КПД даже наиболее эффективных современных моделей водогрейных котлов не может быть 100% в виду теплопотерь внутри котла, недостаточной теплопроводности металлов или несовершенства принципа работы. Кроме того, эффективность одной и той же модели газового котла зависит и от нагрузки: указанный в паспорте КПД является реальным не во всем диапазоне теплопроизводительности.

В статье мы разберем как правильно считать КПД, от чего он зависит и как увеличить эффективность уже приобретенного котла своими силами.

Читайте в статье

КПД-брутто и КПД-нетто

Не всё выработанное при сгорании топлива тепло направляется на нагрев теплоносителя, определенная часть расходуется на собственные нужды котлоагрегата: турбина, вентилятор или дымосос, циркуляционный насос, работа автоматики и электронного дисплея, работа электропривода (как вы уже поняли, в расчете используются все виды получаемой энергии, в том числе и электроэнергия, если котел энергозависимый).

С учетом этого принято разделять эффективность котла по выработанной теплоте (КПД-брутто) и отпущенной теплоте (КПД-нетто).

Такая классификация позволяет выделить степень технического совершенства котла – КПД-брутто или экономичность расхода топлива и электроэнергии – КПД-нетто.

Как рассчитать КПД котла отопления

Рассчитать значения можно несколькими способами. В европейских странах расчет КПД котла отопления принято производить по температуре отходящих газов (метод прямого баланса), то есть зная разницу между температурой окружающей среды и реальной температурой отходящих через дымоход газов. Формула довольно проста:

η бр = (Q1/Q_i r ) 100%, где

• η бр (читается «эта») – КПД котла «брутто»;
• Q1 (МДж/кг) – к-во тепла, которое удалось аккумулировать, т.е. использовать в целях обогрева дома.
• Q_i r (МДж/кг) – общее количество тепла, выделяемое при сжигании топлива;

Например, если Q1 = 19 МДж/кг, Q_i r = 22 МДж/кг, то КПД «брутто» = (19/22)*100 = 86,3%. Все замеры проводятся при уже установившемся, стандартном режиме работы котла.

Метод прямого баланса не учитывает теплопотери самого котлоагрегата, недожог топлива, отклонения в работе и прочие особенности, поэтому был придуман принципиально другой, более точный способ расчета – «метод обратного баланса». Используется уравнение:

η бр = 100 – (q2 + q3 + q4 + q5 + q6), где

• q2 – потери тепла с уходящими газами;
• q3 – потери тепла вследствие химического недожога горючих газов (применимо к газовым котлам);
• q4 – потери тепловой энергии с механическим недожогом;
• q5 – теплопотери от наружного охлаждения (через тепплообменник и корпус);
• q6 – потери тепла с физическим теплом шлаков, удаляемых из топки.

КПД «нетто» котла отопления согласно методу обратного баланса:

η нетто = η бр — Q с.н , где

• Qс.н – общий расход тепловой и электрической энергии на собственные нужды в % выражении.

Реальный КПД практически всегда будет отличаться от заявленного производителем, поскольку зависит от правильности монтажа котла и отопительной системы, системы дымоудаления, качества электроснабжения и т.д. Измеряется он, соответственно, уже на месте.

От чего зависит тепловая эффективность котлоагрегатов

Коэффициент полезного действия отопительных котлов равен не при любой мощности, существует пропорциональная зависимость от нагрузки: увеличение тепловой нагрузки (к-ва сжигаемого топлива) увеличивает и теплопотери через корпус или дымоход. Так же точно эксплуатация на минимальной мощности не всегда обеспечивает полноценное сгорание топлива, что приводит к снижению КПД.

Например, в сервисной инструкции к газовым котлам Protherm Волк KSO мощностью 12,5 кВт и 16,0 кВт указано, что при работе на максимальной мощности (12,8 кВт и 16,3 кВт соответственно) КПД равен 92,5 %, в то время как при работе с минимальной нагрузкой (4,5 кВт и 5,8 кВт) – снизится и составит всего 78,4 %.

Это одна из основных причин, почему стоит осознанно подходить к выбору мощности котлоагрегата. Наиболее оптимальная работа в большинстве моделей достигается при нагрузке в диапазоне 60-90% от максимальной мощности.

В остальном коэффициент полезного действия зависит исключительно от технологического совершенства модели, направленного на снижение вышеописанных q2-6 (снижение температуры отходящих газов, эффективное сжигание топлива, модулируемые горелки, теплоизоляция и т.д.), а также от качества обслуживания и эксплуатации котлоагрегата. Чистота теплоносителя, регулярная чистка и промывка – все это со временем серьезно влияет на КПД.

Как выбрать комнатный термостат и экономить до 30% в месяц на отоплении

Значения современных котлов в зависимости от вида топлива

Фото	Вид котла в зависимости от сжигаемого топлива	Средний КПД, %
	Газовые
	— Конвекционные	87-94
	— Конденсационные	104-116 *
	Твердотопливные
	— Дровяные	75-87
	— Угольные	80-88
	— Пеллетные	80-92
	Жидкотопливные
	— На дизельном топливе	86-91
	— На мазуте	85-88
	Электрические ТЭНовые	99-99,5

* С точки зрения физики КПД не может превышать 100%: больше тепловой энергии, чем выделяется при сжигании топлива получить невозможно. Однако все зависит от того, как считать. Есть два определения:

• низшая теплота сгорания – тепло, полученное при сгорании топлива, когда продукты сгорания просто удаляются через дымоход;
• высшая теплота сгорания – теплота с учетом в том числе и энергии, содержащиеся в водяном паре – одном из продуктов сгорания горючих газов.

Газовые конденсационные котлы дополнительно аккумулируют и тепловую энергию конденсата, образующегося из продуктов сгорания газа и оседающего на дополнительном теплообменнике. Таким образом, существенная часть тепла не «вылетает в трубу», а температура отходящих газов практически равна атмосферной.

Согласно действующим нормам, как в России, так и в Европе, КПД отопительных котлов рассчитывается по низшей удельной теплоте сгорания, поэтому учет дополнительного тепла, извлекаемого из конденсата, приводит к значениям более 100%. При расчете по высшей теплоте сгорания КПД конденсационных газовых котлов равен 96-98% в зависимости от модели и типа монтажа: у настенных котлов КПД обычно выше, чем у напольных (это относится ко всем газовым котлоагрегатам).

Также из таблицы можно заметить, что средний КПД твердотопливных котлов также отличается в зависимости от используемого топлива, связанно это со степень сжигания топлива, его теплоотдачей, температурой горения и теплопотерями с физическим теплом шлаков, удаляемых из топочной камеры. Даже один и тот же твердотопливный котел может выдавать разный КПД при работе на разных видах топлива.

Как увеличить КПД газового котла

Повысить эффективность сжигания топлива вмешательством в техническое устройство котла практически невозможно, тот же слой теплоизоляции установить не получится в виду банальной непредусмотренности производителем места под него. Кроме того, делать это своими руками запрещено. Тем не менее есть способы увеличить КПД газового котла, особенно, если это несовершенная модель старого образца:

1. Готовый экономайзер для дымохода – заменяет определенный отрезок дымохода и предназначен для аккумуляции тепла отходящих через дымоход газов (некая имитация конденсационных котлов). Однако нужно точно посчитать параметры экономайзера и требования к дымоходу, чтобы сохранить необходимую тягу и предотвратить обратную тягу, например, при сильном ветре. Цена вопроса – 1 700-2 500 руб. Сэндвич-сетка экономайзер для трубы дымохода.
2. Самодельный экономайзер – практически идентичный с вышеописанными готовыми изделиями. Как сделать эффективный экономайзер мы уже описывали в одной из предыдущих статей .
3. Чистка котла и промывка теплообменника – это регулярные меры обслуживания, бессмысленные для новых котлоагрегатов, но крайне эффективные для эксплуатируемых хотя бы несколько сезонов. Дело в том, что во время эксплуатации внутри теплообменника образуются накипь и прочие солевые отложения, забиваются внешние ребра теплообменника, горелки и запальник. Все это приводит к увеличению расхода газа, снижению теплопроизводительности, соответственно, снижению КПД (часто до 20-30%). Как и насколько часто необходимо чистить газовый котел мы также уже разбирали ранее .
4. Газовый фильтр – устанавливается он перед запорной арматурой газовой магистрали и предназначен для очистки газа от мусора и примесей, иногда встречающихся в составе. Это не только способствует снижению сажеобразования, но и, повышая качество топлива, незначительно снижает теплопотери при недожоге.

Остальные же методы заключаются в правильных пуско-наладочных работах, которые проводятся единожды, при первом запуске котла, исключительно специалистами. При правильной изначальной настройке обеспечивается КПД, гарантируемый производителем. Важно понимать, что повысить этот показатель вмешательством в техническое устройство самого котла невозможно, и уж тем более – не безопасно.

Расход газа на отопление дома – формулы и примеры расчетов помещения в 100 м²

По совокупности критериев удобства и экономичности, наверное, никакая другая система не сможет сравниться с водяным отоплением, работающим на природном газе. Это и обуславливает широчайшую популярность подобной схемы – при любой возможности хозяева загородных домов выбирают именно ее. А в последнее время и владельцы городских квартир все чаще стремятся добиться полной автономности в этом вопросе, устанавливая газовые котлы. Да, предстоят солидные первоначальные затраты и организационные хлопоты, но взамен хозяева жилья получают возможность создавать в своих владениях требуемый уровень комфорта, причем, с минимальными эксплуатационными расходами.

Расход газа на отопление дома – формулы и примеры расчетов помещения в 100 м²

Однако, рачительному хозяину мало словесных заверений в экономичности газового отопительного оборудования – хочется узнать все же, к какому расходу энергоносителей стоит быть готовым, чтобы, ориентируясь на местные тарифы, выразить затраты в денежном эквиваленте. Этому и посвящена настоящая публикация, которую вначале планировалось назвать «расход газа на отопление дома – формулы и примеры расчетов помещения в 100 м²». Но все же автор посчитал это не совсем справедливым. Во-первых, почему только именно 100 квадратных метров. А во-вторых, расход будет зависеть не только от площади, и даже можно сказать, что не столько от нее, как от целого ряда факторов, предопределяемых спецификой каждого конкретного дома.

Поэтому речь, скорее, пойдет о методике расчета, которая должна подойти для любого жилого дома или квартиры. Вычисления выглядят довольно громоздкими, но не переживайте – мы сделали все возможное, чтобы их легко смог провести любой владелец жилья, даже никогда ранее этим не занимавшийся.

Общие принципы проведения расчетов мощности отопления и потребления энергоносителей

А для чего вообще проводятся подобные расчеты?

Применение газа в качестве энергоносителя для функционирования системы отопления – выигрышно со всех сторон. Прежде всего, привлекают вполне доступные тарифы на «голубое топливо» – они не идут ни в какое сравнение с, казалось бы, более удобным и безопасным электрическом. По стоимости конкуренцию могут составить лишь доступные виды твёрдого топлива, например, если не наблюдается особых проблем с заготовкой или приобретением дров. Но по эксплуатационным издержкам – необходимости регулярного подвоза, организации правильного хранения и постоянного контроля за загрузкой котла, твердотопливное отопительное оборудование полностью проигрывает газовому, подключённому к сетевой подаче.

Одним словом, если есть возможность выбрать именно этот способ обогрева жилья, то в целесообразности установки газового котла вряд ли стоит сомневаться.

По критериям экономичности и удобства в эксплуатации реальных соперников у газового отопительного оборудования в настоящее время пока что нет

Понятно, что при выборе котла одним из ключевых критериев всегда является его тепловая мощность, то есть способность выработать определенное количество тепловой энергии. Если говорить проще, то приобретаемое оборудование по своим заложенным техническим параметрам должно обеспечить поддержание комфортных условий проживания в любых, даже самых неблагоприятно складывающихся условиях. Этот показатель чаще всего указывается в киловаттах, и, безусловно, отражается на стоимости котла, его габаритах, потреблении газа. А значит, задача при выборе такова, чтобы приобрести модель, которая в полной мере отвечала потребностям, но, в то же время, не обладала неоправданно завышенными характеристиками – это и невыгодно хозяевам, и не слишком полезно для самого оборудования.

При выборе любого отопительного оборудования очень важно найти «золотую середину» – чтобы мощности было достаточно, но одновременно – без совершенно не оправданного ее завышения

Важно правильно понимать еще один момент. Это то, что указанная паспортная мощность газового котла всегда показывает его максимальный энергетический потенциал. При правильном подходе она должна, безусловно, несколько превышать расчетные данные необходимого поступления тепла для конкретного дома. Тем самым и закладывается тот самый эксплуатационный резерв, который, возможно, когда-нибудь понадобится при самых неблагоприятных условиях, например, при экстремальных, несвойственных району проживании холодах. Например, если расчеты показывает, что для загородного дома потребность в тепловой энергии составляет, допустим, 9,2 кВт, то разумнее будет остановить свой выбор на модели с тепловой мощностью 11,6 кВт.

Будет ли эта мощность полностью востребована? – вполне возможно, что и нет. Но и запас ее не выглядит чрезмерным.

Для чего это все так подробно разъясняется? А только лишь для того, чтобы у читателя наступила ясность с одним важным моментом. Будет совершенно неправильным рассчитывать потребление газа конкретной системой отопления, отталкиваясь исключительно от паспортных характеристик оборудования. Да, как правило, в технической документации, сопровождающей отопительный агрегат, указывается расход энергоносителя в единицу времени (м³/час), но это опять же в большей мере теоретическая величина. И если пытаться получить искомый прогноз расхода простым умножением этого паспортного параметра на количество часов (и далее – дней, недель, месяцев) эксплуатации, то можно прийти к таким показателям, что станет страшно.

Брать за основу для расчетов паспортные значения расхода газа – нецелесообразно, так как они не покажут реальной картины

Частенько в паспортах указывается диапазон расхода – обозначены границы минимального и максимального потребления. Но и это, наверное, не станет большим подспорьем в проведении расчетов реальных потребностей.

А ведь максимально приближенный к реальности расход газа знать все же весьма полезно. Это поможет, во-первых, в планировании семейного бюджета. Ну а во-вторых, обладание такой информацией должно, вольно или невольно, стимулировать рачительных хозяев к поиску резервов экономии энергоносителей – возможно, стоит предпринять определённые шаги к тому, чтобы свести потребление к возможному минимуму.

Определение необходимой тепловой мощности для эффективного отопления дома или квартиры

Итак, отправной точкой для определения потребления газа на нужды отопления должна все же служить тепловая мощность, которая требуется для этих целей. С нее и начнём наши расчеты.

Если перебрать массу публикаций по этой теме, размещенных в интернете, то чаще всего можно встретить рекомендации проводить расчет требуемой мощности, исходя из площади отапливаемых помещений. Причем, для этого приводится константа: 100 ватт на 1 квадратный метр площади (или 1 кВт на 10 м²).

Удобно? – безусловно! Безо всяких подсчетов, не используя даже листика бумаги и карандаша, в уме производишь простейшие арифметические действия, например, для дома площадью 100 «квадратов» необходим, как минимум, 10-ваттный котел.

Ну а как с показателем точности таких расчетов? Увы, в этом вопросе все обстоит не столь благополучно…

Принимать за основу расчетов мощности отопления «аксиому», что на каждый метр площади требуется 100 Вт тепла – это не совсем серьезный подход

Например, будут ли равнозначны по потребности в тепловой энергии помещения одинаковой площади, скажем, в Краснодарском крае или областях Серверного Урала? Если ли разница между комнатой, граничащей с отапливаемыми помещениями, то есть имеющей всего одну внешнюю стену, и угловой, да к тому же еще выходящей на наветренную северную сторону? Потребуется ли дифференцированный подход к помещениям с одним окном или имеющим панорамное остекление? Можно перечислить еще несколько подобных, вполне очевидных, кстати, пунктов – в принципе, мы этим и займемся практически, когда перейдем к расчёту.

Итак, не подлежит сомнению то, что на необходимое количество тепловой энергии для отопления помещения влияет не только его площадь – необходимо учесть еще целый ряд факторов, связанных с особенностями региона и конкретного места расположения здания, и со спецификой конкретной комнаты. Понятно, что комнаты в пределах даже одного дома могут иметь существенные различия. Таким образом, самым правильным будет такой подход – просчитать потребность в тепловой мощности для каждого помещения, где будут устанавливаться приборы отопления, а затем, суммировав их, найти общий показатель за дом (квартиру).

Каждая комната может обладать индивидуальными особенностями, поэтому целесообразно проводить расчет по помещениям отдельно, а в конце – подбить общий итог

Предлагаемый алгоритм проведения вычислений не претендует на «звание» профессионального расчета, но обладает достаточной степенью точности, проверенной практикой. Чтобы предельно упростить задачу нашему читателю, предлагаем воспользоваться расположенным ниже онлайн-калькулятором, в программу которого уже внесены все необходимые зависимости и поправочные коэффициенты. Для большей ясности в текстовом блоке под калькулятором будет приведена краткая инструкция по проведению вычислений.

Калькулятор расчета необходимой тепловой мощности для отопления (для конкретного помещения)

Пояснения по проведению расчетов тепловой мощности

Итак, считать будем по каждому помещению отдельно примерно в такой последовательности

• Начинаем с площади комнаты. И в качестве исходной величины все же примем те самые 100 Вт на каждый квадратный метр, но по ходу расчета будет внесено множество поправочных коэффициентов. В поле ввода (бегунком слайдера) необходимо указать площадь помещения, в квадратных метрах.
• Безусловно, на необходимое количество энергии оказывает влияние объем комнаты – для стандартных потолков в 2.7 м и для высоких, в 3,5÷4 м итоговые значения будут различаться. Поэтому программа расчета введет поправку на высоту потолка – ее необходимо выбрать их предлагаемого выпадающего списка.
• Большое значение имеет количество стен помещения, непосредственно контактирующих с улицей. Поэтому следующим пунктом необходимо указать количество внешних стен: предлагаются варианты от «0» до «3» – каждому из значений будет соответствовать свой поправочный коэффициент.
• Даже в очень морозный, но ясный день на микроклимат в помещении может оказывать Солнце – сокращается количество теплопотерь, прямые лучи, проникающие в окна, чувствительно подогревают помещение. Но это характерно только для стен, выходящих на южную сторону. Укажите очередным пунктом ввода данных примерное расположение внешней стены комнаты – и программа внесет необходимые коррективы.

«Мороз и Солнце – день чудесный…» – это действительно так! Солнечные лучи даже зимой вполне способны оказать влияние на микроклимат в помещении, выходящем на южную сторону

• Многие дома, как загородные, так и в пределах городской застройки, расположены таким образом, что внешняя стена помещения большую часть зимы оказывается наветренной. Если хозяевам известно направление преобладающей зимней «розы ветров», то можно учесть в расчетах и это обстоятельство. Понятно, что наветренная стена будет всегда выхолаживаться сильнее – и программа расчета ведет соответствующий поправочный коэффициент. Если такой информации нет, то можно данный пункт пропустить – но в этом случае расчет будет проведен для самого неблагоприятного расположения.

Если известно преобладающее направление зимних ветров, то можно учесть в расчётах и это обстоятельство

• Следующий параметр внесет поправку на климатическую специфику вашего региона проживания. Речь идет о показателях температуры, которые свойственны в данной местности для самой холодной декады зимы. Важно – речь идет именно о тех значениях, которые являются нормой, то есть не входят в разряд тех аномальных морозов, которые раз в несколько лет нет-нет, да и «посещают» любой регион, и потом из-за своей нетипичности надолго остаются в памяти.

Указывать необходимо те показатели минимальных зимних температур, которые для данного региона являются нормой

• Уровень теплопотерь напрямую связан со степенью термоизоляции стен. В следующем поле ввода данных необходимо оценить ее, выбрав один из трех вариантов. При этом полноценно утепленной можно считать стену лишь в том случае, если термоизоляционные работы были проведены в полном объеме с базированием на результатах проведенных теплотехнических расчетов.

Цены на PIR плиты

К средней степени утеплённости можно отнести стены, выложенные из «теплых» материалов, например, натурального дерева (бревно, брус), газосиликатных блоков толщиной в 300-400 мм, пустотного кирпича – кладка в полтора или два кирпича.

В списке указаны еще и вовсе неутепленные стены, но, по сути, в жилом доме такого вообще не должно быть по определению – никакая система отопления не сможет эффективно поддерживать комфортный микроклимат, а затраты на энергоносители будут «космическими».

• Немалое количество тепловых потерь всегда приходится на перекрытия – полы и потолки помещений. Поэтому будет вполне разумным оценить «соседство» рассчитываемой комнаты, так сказать, по вертикали, то есть сверху и снизу. Следующие два поля нашего калькулятора посвящены именно этому – в зависимости от указанного варианта программа расчета введет необходимые поправки.

На общее количество теплопотерь в помещении влияет и то, что расположено над и под ним

• Целая группа поле ввода данных посвящена окнам.

— Во-первых, следует оценить качество окон, так как от этого всегда зависит то, насколько быстро будет выстуживаться помещение.

— Затем необходимо указать количество окон и их размеры. На основании этих данных программа рассчитает «коэффициент остекления», то есть отношение площади окон к площади комнаты. Полученное значение станет основой для внесения соответствующей корректировки итогового результата.

Наверное, любому понятно, что количество теплопотерь через окна, так сильно отличающихся размерами, будет далеко не одинаковым

• Наконец, в рассматриваемом помещении может иметься дверь «на холод» — непосредственно на улицу, на балкон или, скажем, ведущая в неотапливаемое помещение. Если этой дверью регулярно пользуются, то каждое ее открытие будет сопровождаться немалым притоком холодного воздуха. А это означает, что не систему отопления данной комнаты ляжет дополнительная задача компенсации таких теплопотерь. Выберите свой вариант в предлагаемом списке – и программа внесет необходимые корректировки.

После ввода данных остается лишь нажать на кнопку «Рассчитать» — и будет получен ответ, выраженные в ваттах и киловаттах.

Теперь о том, как подобный расчет удобнее всего будет провести на практике. Видится оптимальным такой способ:

— Для начала берется план своего дома (квартиры) – в нем наверняка указаны все необходимые размерные показатели. В качестве примера возьмем совершенно производный план этажа загородного жилого дома.

План дома поможет в проведении расчётов. Если дом имеет несколько этажей, то для каждого из них вычисления проводятся поочередно

— Далее, имеет смысл составить таблицу (например, в Excel, но можно и просто на листе бумаги). Таблица – произвольной формы, но в ней должны быть перечислены все помещения, на которые распространяется действие системы отопления, и указаны характерные особенности каждого из них. Понятно, что значение зимних температур для всех помещений будет единой величиной, и его достаточно ввести один раз. Пусть, для примера, это будет -20 °С.

Например, таблица может выглядеть так:

Помещение	Площадь, высота потолков	Внешние стены, количество, расположение относительно сторон света и розы ветров, степень термоизоляции	Что находится сверху и снизу	Окна – тип, количество, размеры, наличие двери на улицу	Необходимая тепловая мощность
1 ЭТАЖ
Прихожая	14,8 м², 2.5 м	одна, Север, наветренная, т/и –полноценная	снизу – теплый пол по грунту, сверху – отапливаемое помещение	Окон нет, дверь одна	1,00 кВт
Кладовая	2,2 м², 2.5 м	одна, Север, наветренная, т/и – полноценная	то же самое	Одно, двойной стеклопакет, 0,9×0,5 м, двери нет	0,19 кВт
Сушилка	2,2 м², 2.5 м	одна, Север, наветренная, т/и – полноценная	то же самое	Одно, двойной стеклопакет, 0,9×0,5 м, двери нет	0,19 кВт
Детская	13,4 м², 2.5 м	Две, Север –Восток, наветренная, т/и – полноценная	то же самое	Два, тройной стеклопакет, 0,9×1,2 м, двери нет	1,34 кВт
Кухня	26,20 м², 2.5 м	Две, Восток – Юг, параллельно направлению ветра, т/и – полноценная	то же самое	Одно, двойной стеклопакет, 3×2,2 м, двери нет	2,26 кВт
Гостиная	32,9 м², 3 м	Одна, Юг, подветренная, т/и – полноценная	то же самое	Два, тройной стеклопакет, 3×2,2 м, двери нет	2,62 кВт
Столовая	24,2 м², 2,5 м	Две, Юг-Запад, подветренная, т/и – полноценная	то же самое	Два, тройной стеклопакет, 3×2,2 м, двери нет	2,16 кВт
Комната для гостей	18,5 м², 2,5 м	Две, Запад-Север, наветренная, т/и – полноценная	то же самое	Одно, тройной стеклопакет, 0,9×1,2 м, двери нет	1,65 кВт
Итого по первому этажу суммарно:	134,4 м²	11,41 кВт
2 ЭТАЖ
… и так далее
ИТОГО ЗА ДОМ	196 м²	16,8 кВт

— Остается лишь открыть калькулятор – и весь расчет займет считанные минуты. А затем необходимо суммировать результаты (можно сначала по этажам – а потом за все здание в целом), чтобы получить искомую тепловую мощность, необходимую для полноценного отопления.

Кстати, обратите внимание – в таблице примером приведены реальные результаты расчета. И они довольно существенно отличаются от тех, что могли быть получены при использовании соотношения 100 Вт → 1 м². Так, только на первом этаже с площадью 134,4 м² такое различие, в меньшую сторону, оказалось около 2 кВт. На для других условий, например, для более сурового климата или для не столь совершенной термоизоляции, разница может быть совершенно иной и даже иметь другой знак.

Итак, для чего нам нужны результаты этого расчета:

• Прежде всего, полученное для каждой конкретной комнаты необходимое количество тепловой энергии позволяет правильно подобрать и расставить приборы теплообмена – имеются в виду радиаторы, конвекторы, системы «теплый пол».
• Суммарное значение за весь дом становится ориентиром для выбора и приобретения оптимального котла отопления – как уже говорилось выше, берут мощность чуть больше расчётной, чтобы оборудование никогда не работало на пределе своих возможностей, и в то же время – гарантированно справлялось со своей прямой задачей даже при самых неблагоприятных условиях.
• И, наконец, тот же суммарный показатель станет для нас отправной точкой при проведении дальнейших расчетов планируемого расхода газа.

Проведение расчетов расхода газа на нужды отопления

Расчет потребления сетевого природного газа

Итак, переходим непосредственно к расчетам потребления энергоносителей. Для этого нам потребуется формула, показывающая, какое количество тепла производится при сгорании определённого объема (V) топлива:

W = V × H × η

Чтобы получить конкретно объем, представим это выражение несколько иначе:

V = W / (H × η)

Разбираемся с величинами, входящими в формулу.

V – это тот самый искомый объем газа (кубических метров), сжигание которого даст нам необходимое количество тепла.

W – тепловая мощность, требующаяся для поддержания в доме или квартире комфортных условий проживания – та самая, расчётом которой мы занимались только что.

Та самая, вроде бы, но все же – не совсем. Требуется дать несколько разъяснений:

Цены на теплый пол

• Во-первых, это ни в коем случае не паспортная мощность котла – многие допускают подобную ошибку.
• Во-вторых, приведённый выше расчет необходимого количества тепла, как мы помним, проводился для самых неблагоприятных внешних условий – для максимальных холодов, да еще и наряду с постоянно дующим ветром. На деле же таких дней в течение зимы бывает не так уж и много, и, вообще, нередко морозы чередуются с оттепелями, или устанавливаются на уровне, весьма далеком от указанной критической отметки.

Указанные в расчетах минимальные температуры стоят буквально одну-две недели, а так морозы в течение зимы бывают вполне «щадящими», а нередко и вообще отступают, вплоть до наступления настоящих оттепелей

Далее, правильно отрегулированный котел никогда не будет работать беспрерывно – за уровнем температуры обычно следит автоматика, выбирая наиболее оптимальный режим. А раз так, то для расчета среднестатистического потребления газа (не пикового, заметьте) и этой расчетной величины будет слишком много. Без особых опасений совершить серьезную ошибку в расчетах, полученное суммарное значение мощности можно смело «располовинить», то есть принимать для дальнейших вычислений 50% от рассчитанной величины. Практика показывает, что в масштабах всего отопительного сезона, особенно учитывая сниженное потребление во второй половине осени и в начале весны, так обычно и получается.

H – под этим обозначением кроется теплота сгорания топлива, в нашем случае – газа. Параметр этот является табличным и обязательно должен соответствовать определенным стандартам.

Правда, есть и в этом вопросе несколько нюансов.

• Во-первых, следует обращать внимание на тип используемого природного сетевого газа. Как правило, в бытовых сетях газоснабжения применяется газовая смесь G20. Тем не менее, встречаются сети, в которых потребителям подается смесь G25. Ее отличие от G20 – более высокая концентрация азота, что значительно снижает теплотворную способность. Следует навести справки в региональном газовом хозяйстве, какой газ поступает в ваши дома.
• Во-вторых, удельная теплота сгорания также может несколько различаться. К примеру, можно встретить обозначение Hi – это так называемая низшая удельная теплота, которую принимают для расчета систем с обычными котлами отопления. Но существует еще и величина Hs – высшая удельная теплота сгорания. Суть в том, что продукты сгорания природного газа содержат очень большое количество водяных паров, которые обладают немалым тепловым потенциалом. И если его также применить с пользой, тепловая отдача от оборудования заметно повысится. Такой принцип реализован в современных котлах, в которых скрытая энергия водяного пара, за счет его конденсации, также отдается на нагрев теплоносителя, что дает прирост теплоотдачи в среднем на 10%. Значит, если в вашем доме (квартире) установлен конденсационный котел, то необходимо оперировать именно высшей теплотой сгорания – Нs.

В различных источниках величина удельной теплоты сгорания газа указывается или в мегаджоулях, или в киловаттах в час на кубометр объема. В принципе, перевести несложно, если знать, что 1 кВт = 3,6 МДж. Но чтобы было еще проще, в таблице ниже указаны значения в обеих единицах измерения:

Таблица значений удельной теплоты сгорания природного газа (по международному стандарту DIN EN 437)

Тип сетевого газа	Удельная теплота сгорания 1 кубометра газа
Нi		Hs
МДж/м³	кВтч/м³	МДж/м³	кВтч/м³
Природный газ G20	34,02	9,455	37,78	10,49
Природный газ G25	29,25	8,13	32,49	9,02

η – этим символом принято обозначать коэффициент полезного действия. Его суть в том, что он показывает, насколько полно в данной модели отопительного оборудования выработанная тепловая энергия используется именно на нужды отопления.

Такой показатель всегда указывается в паспортных характеристиках котла, причем, нередко приводится сразу два значения, для низшей и высшей теплоты сгорания газа. Например, можно встретить такую запись Hs / Hi – 94.3 / 85%. Но обычно, чтобы получить результат, более приближенный к реальности, оперируют все же величиной Hi.

В принципе, со всеми исходными данными мы определились, и можно переходить к расчетам. И чтобы упростить читателю задачу – ниже расположен удобный калькулятор, который подсчитает средний расход «голубого топлива» в час, в день, в месяц и в целом за сезон.

Калькулятор расчета расхода сетевого газа на нужды отопления

Необходимо ввести всего два значения – полную необходимую тепловую мощность, полученную по алгоритму, который приводился выше, и КПД котла. Кроме того, нужно выбрать тип сетевого газа и, при необходимости, указать то, что ваш котел является конденсационным.

Следует правильно понимать ситуацию – подсчитанный расход является ориентировочным, так сказать, среднестатистическим. То есть он вполне может меняться от недели к неделе, в зависимости от установившихся погодных условий – когда-то повышаться, но затем эти «скачки» будут компенсированы в период потеплений. Тем не менее, получающаяся картина с высокой степенью точности поможет спрогнозировать затраты на потребление газа – достаточно только лишь умножить получившийся расход на величину тарифа в вашем регионе проживания.

Расход потребления сжиженного газа

Безусловно, когда дом подключен к газовой магистрали – это максимальное удобство. Но, увы, нередко встречаются у нас еще населенные пункты, не охваченные газификацией. Случается и так, что стоимость прокладки магистрали к дому является неподъемной для хозяев. Выход есть и в этом случае – это использование сжиженного газа. Его или доставляют в стандартных баллонах (чаще всего емкостью 50 литров), или подвозят специальным автотранспортом и заправляют подземные вместительные хранилища – газгольдеры.

Установка подземного газового резервуара – газгольдера

С газгольдером, безусловно, удобнее, но сама стоимость резервуара и монтажных работ по его установке и подключению – довольно высока, поэтому многие владельцы все же отдают предпочтение баллонам. Нередко их устанавливают целыми «батареями» – то есть по нескольку штук, подключенных ко внутреннему газопроводу одновременно.

Для размещения сразу восьми газовых баллонов, подключенных к котлу отопления, хозяева предусмотрели специальный коммутационный шкаф

При таком подходе к организации отопления, то есть от автономного газоснабжения, важность информации о примерном расходе газа возрастает, так как необходимо иметь представление не только о предполагаемых затратах, но и о планируемых сроках пополнения запасов «голубого топлива».

В принципе, расчет ведется по той же формуле. Есть и различия, которые в большей мере касаются особенностей агрегатного состояния топлива – если с сетевым газом мы оперируем кубометрами, то при расчётах сжиженного приходится иметь дело с литрами или килограммами.

Так, например, удельная теплота сгорания уже будет выражена в МДж/кг – для стандартной пропан — бутановой смеси СПБТ типа G30 этот показатель принимается равным 45,2 МДж/кг.

Проводить расчет именно в килограммах бывает не всегда удобно, поэтому чаще оперируют литрами. Плотность упомянутой газовой смеси равна 0,524 кг/л, то есть удельная теплота уже получается равной 23,68 МДж/литр.

И, наконец, переведем в ватты:

Нi = 6,58 кВт/литр

Литры удобнее по той причине, что если применяются газовые баллоны, то появляется своеобразная наглядность – баллон имеет емкость 50 литров, но по требованиям технологии его заправляют примерно на 80÷85%. Таким образом, в полностью заправленном баллоне будет порядка 40-42 литров.

Ну а в остальном формула та же, и расчеты проводятся аналогичным образом.

Если есть необходимость подобного расчета, предлагаем читателю воспользоваться калькулятором, в котором уже заложены все табличные данные и нужные соотношения.

Калькулятор расчета расхода сжиженного газа для отопления

Ввод данных – аналогичен предыдущему калькулятору. Результат для удобства будет показан и в объемном исчислении (литры и количество заправленных стандартных баллонов), и в весовом эквиваленте.

Какие меры можно предпринять для уменьшения расхода газа

Не исключена такая ситуация, что проведенные расчеты приведут того или иного хозяина дома в замешательство: «И это называется экономное отопление?!»

Если такое возмущение возникло, значит, надо искать причины, которые ведут к неэффективному использованию энергоносителей. Необходимо тщательно проанализировать, что можно изменить, чтобы выйти на нормальный уровень потребления. Понятно, что поменять площадь дома и его расположение, климатические условия района проживания – просто невозможно. Но многие мероприятия, ведущие к экономии тепловой энергии – вполне по силам.

• Первое и, пожалуй, главное – необходимо подвергнуть ревизии систему термоизоляции своего дома или квартиры – это позволит резко сократить тепловые потери в помещениях.

На представленной ниже иллюстрации различными цветами показаны основные пути, по которым тепло уходит из дома, а также рекомендуемые меры по предотвращению неоправданных теплопотерь.

Поддержание комфортного микроклимата в неутепленном доме – слишком сложное, расточительное, и, скажем прямо, неразумное занятие

Работа по термоизоляции должна проводиться не наобум, а с проведением необходимых теплотехнических расчетов. Да, это бывает весьма затратным делом, но можете не сомневаться, что понесенные расходы окупятся сторицей – сюда можно отнести и здоровый микроклимат в доме, и долговечность строительных конструкций, и резкое снижение эксплуатационных расходом по отоплению здания.

Вопросы термоизоляции – на передний план!

Тематике термоизоляции зданий на нашем портале отведен целый раздел – рассматриваются буквально все аспекты этой сферы индивидуального строительства. Очень подробно изложены вопросы подбора утеплительных материалов для стен – с приложенной методикой самостоятельного проведения расчетов толщины термоизоляции. Целый ряд публикаций рассказывает об утеплении потолков и перекрытий . Многие даже не знают, какое большое значение имеет качественная термоизоляция цоколя . И еще очень много другой разносторонней и полезной информации – все это в разделе нашего портала «Утепление дома» .

• Большую пользу принесет замена старых деревянных окон на современные, укомплектованные стеклопакетами. Теплопотери резко снизятся – и это сразу даст ощутимую экономию расхода газа.

Пришла пора менять окна?

Для того чтобы не разочароваться в покупке, к приобретению новых окон необходимо отнестись с максимальной ответственностью. О многих важных нюансах выбора ПВХ-окон читайте в специальной публикации нашего портала.

• Не исключено, что ваш старый котел – очень далек от совершенства. Автор этих строк в свое время приобрел дом со старым чугунным агрегатом АПОК, и первую зиму пришлось оплачивать по 800 кубометров газа в месяц – и это при площади всего в 80 квадратных метров и в условиях мягкого южного климата. Первой покупкой в следующем году стал котел АОГВ-11.6 и циркуляционный насос. Результаты превзошли самые смелые ожидания – расход снизился вчетверо, и приобретение нового оборудования оправдало себя буквально за пару лет.
• Необходимо правильно подобрать и рационально расположить по помещениям радиаторы отопления и, при наличии такой возможности, оснастить их термостатическими устройствами. Кроме того, в ход могут пойти даже самые нехитрые приспособления, например, отражающий экран их фольгированного пенополиэтилена – он существенно сократит абсолютно ненужные потери тепла.

Такое усовершенствование стоит – копейки, установить его сможет каждый, а эффект сразу даст о себе знать

Важно не только правильно подобрать радиаторы для каждой комнаты, но и обеспечить оптимальное их подключение к контуру, чтобы добиться максимальной теплоотдачи – это тоже может стать одним из источников экономии газа.

Не знаете, какие радиаторы выбрать?

В ассортименте современных строительных магазинов – широкий выбор батарей отопления, и это иногда даже может поставить покупателя в тупик. Рекомендации по выбору радиаторов отопления – в специальной публикации нашего портала.

• На помощь человеку приходят инновационные цифровые технологии. Многие модели современного отопительного оборудования оснащаются блоками автоматики, завязанными на температурные датчики в помещениях. Это позволяет добиваться оптимального распределения выработанной энергии, проводить суточное и недельное программирование режимов работы системы, когда, например, некоторые комнаты в отсутствие хозяев переводятся в энергосберегающий режим, но к их приходу в доме будут воссозданы оптимальные условия. Дорого, конечно, но оно того стоит!

И еще одно. Не исключено, что проблема вообще решается «административными мерами». Достаточно распространённая картина – на улице мороз, а форточки в доме нараспашку, и в комнатах от жары, как говорится, нечем дышать. Проанализируйте ситуацию – вполне возможно, что значительная часть вырабатываемой котлом энергии тратится вообще впустую, на никому не нужный избыточный нагрев помещений.

Проанализируйте, а не слишком ли жарко в комнатах – возможно, стоить несколько снизить температуру

Слишком жаркая атмосфера – это не только ненужный перерасход газа, но и беспокойный сон, головные боли, повышенная влажность и ряд других негативных последствий. И очень часто бывает так, что безо всякого ущерба для комфортности пребывания в помещениях, запросто можно понизить температуру на 3÷5 градусов. Это несложно проверить экспериментальным путем – по личным ощущениям и по отзывам домашних. И пусть снижение на даже 2÷3 градуса не кажутся пустяком – если рассматривать его в масштабах, например, месяца, а тем более – всего зимнего периода эксплуатации системы отопления, экономия покажется весьма существенной.

И чтобы завершить наш публикацию на этой наставительной ноте – предлагаем посмотреть интересный видеосюжет о четырех главных способах эффективной экономии газа.

Видео: Берите на вооружение – эффективные методы экономии газа для отопления