Расчет мощности электрического котла

Чтобы отопить многоквартирный или частный дом, используются электрические котлы. Они различаются по мощности и функциональным особенностям. Перед покупкой оборудования необходимо правильно рассчитать мощность, которая должна быть у котла для полноценного обогрева помещения. В эти расчеты входят многие параметры, которые очень важно учитывать.

При неправильном выборе котла в помещении может не хватать тепла при суровых температурах.

Что такое мощность электрокотла

Под мощностью электрокотла понимают такую величину, которая включает в себя сразу несколько показателей: площадь помещения, климатическая мощность и коэффициент теплопотерь. Из всех этих величин складываются общие расчеты. Конечная цифра будет показывать то, с какими характеристиками необходимо приобрести котел.

Само оборудование состоит из следующих элементов:

• теплоноситель;
• резервуар с теплообменником;
• ТЭН.

Изначально жидкость, поступающая из труб, прокачивается через резервуар и попадает в устройство водонагрева. Водонагреватель регулирует температуру самостоятельно и прекращает работу в необходимый момент, когда вода уже полностью нагрелась. На скорость этого процесса и влияет мощность котла.

Этот показатель зависит от того, как быстро охлаждается теплоноситель. При этом нужно учитывать ту энергию, которая затрачивается на обогрев предметов в помещении, поскольку к ним переходит значительная часть тепла.

Общие расчеты производятся по следующей формуле:

Sд * Kз * 1,25

Sд – площадь отапливаемого помещения;

Kз – климатическая мощность;

1,25 – степень теплопотерь.

Способы определения мощности электрокотла

Производить расчеты можно по-разному. Нужно просчитать все мелочи, используя при этом разные методы. Так можно гарантировать точность и безошибочность вычислений. Главная задача, с которой должно справляться оборудование, это обогрев всего помещения, а не только отдельных комнат.

В основном пользуются двумя методами стандартных расчетов:

• по объему комнат и помещений;
• по площади жилых комнат и домов, которые подключены к основному источнику отопления.

Также нужно удостовериться не только в мощности самого котла. Может не выдержать электрическая проводка при слишком огромной мощности и выйти из строя. По этой причине очень важно просчитать все параметры несколькими способами.

Расчет мощности котла по площади дома

Данный способ является базовым и применяется довольно часто. За основу берут помещение площадью 10 кв.м. Но коэффициент не учитывает очень много важных параметров. Например, в расчет не берется теплопроводность стен комнат. Чтобы обогреть 10 кв.м. необходимо потратить 1 кВт мощности. Исходя из этого и производятся расчеты.

Учитывается еще и коэффициент тепловых потерь, который приравнивается к значению 0,7. Например, площадь помещения 170 кв.м. Без учета коэффициента число 170 нужно разделить на 10, получится 17 кВт. Это значение умножаем на 0,7, результатом и будет требуемая мощность – 11,9 кВт.

Не подходит для расчета в следующих комнатах и помещениях:

• если потолок выше, чем 2,7 метра;
• в случае, когда есть пластиковые или деревянные окна с двойным стеклопакетом;
• отсутствие теплоизоляции или наличие чердака без отопления;
• наличие дополнительной теплоизоляции толщиной более 1,5 см.

Во всех этих случаях расчеты таким способом будут неверные.

Расчет мощности котла по объему комнаты

В данных вычислениях ключевую роль играет объем комнаты. Для этого способа применяют следующую формулу:

(V * K * T) / S

V – показатель объема дома;

K – коэффициент поправок;

T – разница температур внутри и снаружи помещения;

S – площадь помещения.

Такой показатель, как коэффициент, для каждого здания индивидуален. Все зависит от предназначения комнат, метража и материалов, из которых сделано здание. Распределяется величина по следующим категориям:

Коэффициент	Назначение
0,6-0,9	Кирпичные строения с хорошей изоляцией. Могут быть установлены двухкамерные окна, используется теплоизолирующая крыша.
1-1,9	Здания из двойной кладки кирпича, со встроенными деревянными окнами и стандартной крышей
2-2,9	Помещения со слабой теплоизоляцией, которые пропускают тепло
3-4	Дома из дерева или металлических листов и панелей с незначительным слоем теплоизоляции

При расчетах получаются значения немного больше, чем стандартные. Это поможет избежать последствий: в случае сильных морозов тепла хватит, чтобы прогреть все помещение. Данная формула не берет в расчет необходимую мощность для напора воды в краны или для дополнительного источника отопления.

Санитарные нормы берут за стандартный показатель 41 кВт на 1 кубометр воды. Также необходимо измерить высоту помещения и его площадь, прибавив к этим значениям страховой коэффициент на непредвиденные жизненные случаи.

Расчет для ГВС

Если отопительный котел используется одновременно с источником горячей воды для всего дома, то следует учитывать многие факторы. К ним относятся:

• расчет допустимой температуры и количества горячей воды, которая необходима для автономной жизни всех жителей дома;
• объем воды, который используется ежедневно.

Объем горячей воды можно высчитать по формуле:

(Vr * (Tr – Tx) ) / (Tr – Tx)

Vr – желаемый объем;

Tr – температура проточной воды;

Tx – необходимая температура воды из-под крана.

Чтобы правильно рассчитать необходимый объем теплой воды, необходимо проделать следующее:

• высчитать потребляемый объем на каждого члена семьи;
• просчитать общий потребляемый объем горячей воды;
• по формуле вычислить дополнительную мощность котла.

Приведем пример из среднестатистической семьи. За один день расходуется 200 литров воды в доме. Чтобы получить оптимальную температуру из-под крана, нужно смешать горячую воду и проточную. Проведя все необходимые расчеты, можно прийти к цифре 90 литров. Именно этот показатель и будет допустимым объемом котла, чтобы воды хватало на всю семью.

Чтобы правильно рассчитать количество потребляемой воды в день всеми членами семьи, необходимо знать следующее:

• в обычных жилых помещениях тратится не больше 120 литров воды в день на одного человека;
• такие же помещения, но с газом рассчитаны на 150 литров на пользователя;
• если есть водопровод, ванная, канализация и нагреватель воды – 180 литров;
• помещения с централизованным горячим водоснабжением – 230 литров.

Эта памятка поможет верно определить значения для подставленная их в формулу.

Таким образом, рассчитывать мощность котла перед покупкой необходимо, так как от этого зависит то, с какой силой будет осуществляться обогрев помещения. В качестве параметров берутся площадь комнаты, коэффициент погрешностей, объем и иногда высота потолка. Показатели меняются в зависимости от способа вычислений. Необходимо воспользоваться несколькими методами расчетов, прежде чем приступить к выбору водонагревательного котла.

Мощность отопительного котла: смысл и расчёт

Время на чтение: 3 мин

Для обогрева жилых и офисных помещений используется оборудование с электрическим нагревателем воды. Для обеспечения баланса температуры и энергопотребления производится расчет электрокотла. При определении рабочих параметров учитывается не только площадь комнат, но и физические свойства материалов стен, пола и потолка помещения.

• 1 Что такое мощность электрокотла
• 2 Способы определения мощности электрокотла 2.1 Расчет котла по площади дома
• 2.2 Расчет мощности котла по объему
• 2.3 Расчет для ГВС

Описание параметра и факторы влияния на мощность

Правильный выбор котла должен базироваться на точных знаниях тепловых потерь дома. Избыточная мощность приведет к перерасходу природного газа, а ее недостаток может стать причиной скорой поломки оборудования. Факторы, влияющие на определение основного показателя отопительного прибора:

• климатический пояс;
• обогреваемая площадь;
• потребление ГВС;
• объем жилого пространства;
• теплопроводность стен, потолка;
• наличие чердака, мансарды, подвала;
• тип и схема вентиляции в здании.

Стены должны быть теплопроводными.

Вычисления без учета этих параметров носят приблизительный характер с отклонением в ту или иную сторону на 50% и более.

Требования к показателю

Основное пожелание к главной характеристике оборудования — соответствие его мощности оптимальному значению для квартиры и имеющихся условий. Отклонение от него должно быть минимальным. Также предъявляются дополнительные требования в зависимости от величины расчетного значения:

• для приборов с P 30 кВт высота помещений — не меньше 2,5 м;
• для нескольких агрегатов расстояние между ними и стеной — не менее 1 м, для 1 прибора между его передней частью и противоположной стеной также не меньше 1 м;
• его верхняя часть должна отстоять от потолка — на 0,7 м;
• ширина двери в помещении с отопительным прибором — не менее 0,8 м;
• стены, двери, перегородки в котельной должны быть огнестойкими и устойчивыми к пару и газам;
• площадь котельной с любым типом установки — не меньше 4 м² с сохранением обзора;
• помещение должно иметь раздельные выходы наружу для обеспечения отвода и притока воздуха с улицы;

Объем котельной прямо зависит от мощности обогревающего оборудования:

для P
Следует подбирать объем котельной.

Категорически не рекомендуется производить самостоятельное подключение оборудования.

Как рассчитать мощность котла

Отопительный котел – прекрасное средство для поддержания необходимой температуры в помещении в зимний период. Перед тем как купить оборудование, следует просчитать необходимую мощность, т.к. устройство с недостаточной мощностью не справится с обогревом помещения. Использование котла с мощность, значительно превышающей необходимую, также не оправдано, т.к. несет дополнительные затраты, даже если аппарат оснащен автоматической системой, регулирующей расход топлива.

Самый простой способ расчета мощности котла – по площади отапливаемого помещения. Применим он к типовым зданиям, где высота потолка не превышает 3 м. Мощность котла равна произведению удельной мощности котла, которая приходится на 10 кв.м., и площади помещения, разделенной на 10. Однако такие расчеты нельзя применять в каждом случае, т.к. не учитывают теплопотери ограждающих конструкций (окна, стены, двери).

Возможные проблемы при неправильном выборе мощности отопительного котла: снижение КПД котла, сбои в работе автоматического оборудования, ускоренный износ комплектующих и др. В результате срок эксплуатации котла значительно уменьшается. Параметры, которые используются для правильных расчетов необходимой мощности котла:

• климатические особенности региона;
• строительные технологии, примененные в строительстве здания (основной материал, утеплители и др.);
• размеры помещения (высота полков, площадь);
• наличие принудительной вентиляции и др.

Множество зданий построены по индивидуальным проектам, поэтому применение формулы вычисления мощности котла только по площади помещения не оправдано. В таком случае применяется формула с учетом прогнозируемых потерь тепла. Итак, мощность котла равна произведению предполагаемых потерь тепла и коэффициента запаса, который варьируется в пределах 15-20%. Коэффициент запаса учитывается на случай аномально низкой для региона температуры или снижения давления газа.

Формула расчета возможных теплопотерь здания имеет следующий вид: ТП=ОП×РТ×КР×1кВт/860кКал, где ТП – потери тепла, ОП – объем помещения в м³, РТ – разница температур (внутрикомнатная и внешняя) в °С, КР – коэффициент рассеивания, на который влияет теплоизоляция здания, а значение «1кВт/860кКал» используется для обозначения тепловой энергии. Коэффициент рассеивания определяется типом здания:

• простая конструкция из дерева без теплоизоляции – 3-4;
• здание с кладкой в один кирпич и простыми окнами и крышей (с низкой теплоизоляцией) – 2-2,9;
• здание со стенами в два кирпича и стандартной крышей, в котором мало окон (средняя теплоизоляция) – 1-1,9;
• здание с повышенной теплоизоляцией – 0,6-0,9.

Дополнительно мощность котла увеличивается на 25% (значение умножается на 1,25), если предусматривается его двухконтурное использование, т.е. подогрев воды для хозяйственных нужд.

Расчет мощности газового котла в зависимости от площади дома

Использование коэффициента удельной тепловой мощности обеспечивает наиболее быстрый способ определения параметров оборудования. Умножение нормативной потери тепла 1 м² на общую обогреваемую площадь дает требуемое значение. Принимая во внимание строительные технологии и климатические зоны, средний расход тепла жилым помещением принят на уровне 100 Вт/м² или 1 кВт на 10 м². При отклонении параметров здания от стандартных, потребности в ГВС, необходим пересчет мощности газового оборудования.

Величина средних потерь тепла на квадратный метр поверхности меняется в зависимости от климата, региональный коэффициент составляет:

• 0,7 — 0,9 для южных областей РФ;
• 1,0 — 1,15 в средней полосе России;
• 1,2-1,5 для Московской обл.;
• 1,5 — 2,0 для территорий за Полярным кругом.

Для одноконтурного котла

Упрощенный расчет мощности 1-контурного аппарата, в напольном или настенном варианте, основывается на коэффициенте 1 м² = 100 Вт энергии. Полученное значение увеличивается на 20% для создания резерва. При необходимости может применяться поправочный коэффициент климатической зоны. Так, для площади дома 100 м² понадобится котел 12 кВт = 10 кВт + 2 кВт. В расчеты не входит система ГВС, теплые полы и другие потребители тепловой энергии.

Подключение одноконтурного котла.

Для двухконтурного котла

При проектировании системы отопления не следует увлекаться избыточной точностью вычислений. В вопросе, как рассчитать мощность газового котла с 2 контурами, не возникнет затруднений, если применить стандартный способ. Узнать точную температуру помещений, используя упрощенный метод, проблематично. Он только позволяет определить, какой запас мощности должен быть, чтобы обеспечить теплом всех потребителей.

Энергия обогрева считается по коэффициенту 1 м² = 100 Вт. К значению прибавляется 20% запаса и дополнительно 20% для повышения температуры воды. Для дома площадью 100 м² требуемая мощность двухконтурного обогревателя составит 10 кВт + 2 кВт + 2 кВт = 14 кВт.

Для бойлера

Сначала устанавливается максимальный расход горячей воды, который рассчитывается суммированием производительности каждой точки водозабора:

• ванна — 8-9 л/мин;
• душ — 9 л/мин;
• умывальник в туалете — 4 л/мин;
• кухонная мойка — 4 л/мин.

Из руководства к бойлеру определяется производительность котла и объем водогрейного бака. Для приведенных показателей потребуется накопительная емкость в 200 л и нагреватель 30 кВт. Это значение суммируется с мощностью для обогрева и вычитается 20% P0 = (P(бойлера)+P(котла)-20%. Получаем общий показатель P0 для всей системы.

Конструкционные особенности

Котел отопления на твердом топливе может иметь теплообменник, который изготовлен из различных материалов:

• стали;
• чугуна;
• меди;
• керамики (стальные теплообменники с керамическим покрытием);
• комбинированные варианты.

Наибольшее распространение получили котлы с чугунными и стальными теплообменниками. Отопительные приборы различаются по принципу работы:

• ручные с ручными загрузкой твердого топлива и контролем горения (необходим постоянный присмотр за оборудованием);
• полуавтоматические с загрузкой топлива вручную и автоматическим контролем горения;
• автоматические с автоматическими контролем горения и загрузкой топлива (не требуют постоянного присмотра).

Твердотопливные котлы могут иметь различные сферы применения:

• одноконтурный твердотопливный котел предназначен для систем отопления;
• двухконтурный твердотопливный котел используется для систем горячего водоснабжения и отопления.
• Отопительное оборудование работает на разнообразных видах твердого топлива, выделяют:
• пеллетные котлы (на пеллетах, прессованных гранулах);
• угольные (на буром и каменном угле (антрацит, кокс), угольной пыли);
• дровяные (на дровах, опилках, отходах деревообрабатывающей промышленности);
• на торфе;
• универсальные (функционируют на нескольких типах топлива).

Отопительные водяные котлы на твердом топливе различаются по используемому принципу горения:

• классические;
• длительного горения;
• пиролизные котлы (их еще называют газогенераторными).
• Также следует учитывать, что отопительные приборы бывают энергонезависимыми (не подключаются к электрической сети) и энергозависимыми (требуется электроэнергия для работы автоматики).

Формула для расчета по объему помещения

СНиП облегчает определение мощности прибора отопления по метражу здания. Данный способ хорошо проявил себя при расчетах для помещений нестандартной планировки (2-этажных, с высокими потолками). Для вычисления необходимо знать параметры каждой комнаты в отдельности и всего строения. Согласно методике, приведенной в СНиП 23.02.2003 «Тепловая защита зданий», коэффициент тепловых потерь 1 м³ составляет для многоквартирного дома, киловатт:

• из кирпича — 0,034 кВт/м³;
• из панелей — 0,041 кВт/м³.

Помещение из кирпича.

Зная эти коэффициенты, площадь и высоту потолков, возможно рассчитать мощность котла по объему помещения. В панельном доме отопление квартиры 125 м² и высотой потолков не более 2,7 м потребует минимальной мощности — 2,7*125*0,041 = 13,84 кВт. Поскольку приборы с такими характеристиками не производятся, следует приобретать оборудование с ближайшим значением — 12 кВт.

Формула для расчета мощности котла

Во время выполнения для отопительного котла расчетов мощности конечный показатель все равно придется округлить, поскольку у приобретаемой котельной установки обязательно должен присутствовать запас мощности. По этой причине при расчетах мощности необходимо использовать следующую формулу:

• S – суммарная площадь здания, которая нуждается в прогреве, определяемая включением всех помещений вне зависимости от их назначения, в кв.м.
• W – мощность котельной установки, кВт.
• Wуд. – среднестатистический показатель удельной мощности, использование подобного параметра позволяет добиться большей точности расчетов за счет корректировки показателей на основе особенностей конкретной климатической зоны, кВт/кв.м.

Этот параметр выведен на основании многолетнего опыта работы различных систем для разных территорий. Показатель, получаемый в результате перемножения площади с указанным параметром, будет соответствовать усреднённому значению мощности. При этом он подлежит обязательному округлению с учетом выше указанных особенностей.

Самый точный расчет с учетом всех особенностей дома

Для человека, который не является специалистом в построении отопительных систем, наилучшим вариантом будет использование калькулятора расчета мощности. Производители оборудования заинтересованы в правильной эксплуатации продаваемой техники, минимизации ее возвратов и получении положительных отзывов. Поэтому в таких методах вычисления они учитывают как можно больше факторов, определяющих тепловую схему здания.

При расчете мощности котла при помощи программы-калькулятора необходимо введение следующих параметров:

• требуемой температуры в здании;
• максимального расхода;
• минимальные показатели на улице в отопительный период;
• высоты комнат;
• количества этажей;
• типа и площади окон;
• теплопроводности стен, перекрытий между этажами;
• наличия принудительной вентиляции.

Подставив собранные сведения в программу расчета тепловой мощности, получим искомое значение. При неудовлетворительном ответе параметры подбираются (если его возможно изменить физически) до получения нужного значения.

Расчет для разных видов отопительных котлов

Степень эффективности системы отопления зависит в первую очередь от правильного выбора ее типа. И разумеется, от точности произведенного расчета необходимой производительности котла отопления. Если же расчет тепловой мощности системы отопления был проведен недостаточно точно, то неизбежно возникнут негативные последствия.

При теплоотдаче котла меньшей, нежели требуемая, зимой в комнатах будет холодно. В случае избыточной производительности будет перерасход энергии и, соответственно, денег, затрачиваемых на отопление постройки.

Система обогрева дома

Чтобы избежать этих и других проблем, недостаточно одного лишь знания того, как рассчитать мощность котла отопления.

Необходимо еще учесть особенности, свойственные системам, использующим разные виды отопителей (фото каждого из них вы сможете увидеть далее по тексту):

• твердотопливный;
• электрический;
• жидкотопливный;
• газовый.

Выбор того или иного типа во многом зависит от региона проживания и уровня развития инфраструктуры. Немаловажным является наличие возможности приобретения определенного вида топлива. И, конечно же, его стоимости.

Твердотопливные котлы

Расчет мощности твердотопливного котла необходимо производить с учетом особенностей, характеризующихся следующими чертами таких обогревателей:

• невысокой популярностью;
• относительной доступностью;
• возможностью автономной работы — она предусмотрена в целом ряде современных моделей этих устройств;
• экономичностью в процессе эксплуатации;
• необходимость наличия дополнительного пространства для хранения топлива.

Еще одной характерной чертой, которую следует учесть, производя расчет мощности отопления твердотопливным котлом, является цикличность получаемой температуры. То есть в отапливаемых с его помощью помещениях, суточная температура будет колебаться в пределах 5ºС.

Поэтому такая система является далеко не самой лучшей. И при возможности следует от нее отказаться. Но, если же, это невозможно, есть два способа того, как сгладить имеющиеся недостатки:

1. Использование термобаллона, который нужен для регулировки подачи воздуха. Это позволит увеличить время горения и сократить число топок;
2. Применение водяных теплоаккумуляторов, имеющих емкость от 2 до 10м². Они включаются в систему обогрева, позволяя снизить энергозатраты и, тем самым, экономить топливо.

Все это позволит уменьшить требуемую производительность твердотопливного котла для отопления частного дома. Следовательно, эффект от применения этих мер нужно учитывать, производя расчет мощности системы отопления.

Электрические котлы

Электрические котлы для отопления дома характеризуются следующими особенностями:

• высокой стоимостью топлива – электроэнергии;
• возможными проблемами из-за перебоев в сети;
• экологичностью;
• простотой управления;
• компактностью.

Все эти параметры, стоит учесть, производя расчет мощности электрического котла отопления. Ведь он приобретается не на один год.

Жидкотопливные котлы

Они имеют следующие характерные черты:

• не экологочичны;
• удобны в эксплуатации;
• требуют дополнительного пространства для хранения топлива;
• имеют повышенную пожароопасность;
• используют топливо, цена которого довольно велика.

Газовые котлы

В большинстве случаев являются наиболее оптимальным вариантом организации системы обогрева. Бытовые газовые котлы отопления обладают следующими характерными чертами, которые надо учесть, делая расчет мощности отопительного котла:

• простота эксплуатации;
• не требуют места для хранения топлива;
• безопасны в эксплуатации;
• невысокая стоимость топлива;
• экономичность.