Расчет мощности электрического котла отопления: основные принципы

Котлы на твердом топливе

Твердотопливные генераторы тепла представлены в трех разновидностях – прямого горения, пиролизные и пеллетные. Популярность оборудования данного типа объясняется дешевизной эксплуатации, так как дрова и уголь на порядок дешевле прочих видов энергоносителей. Особняком здесь стоит природный газ в России: однако если подсчитать все расходы на его подключение, то необходимой для этого суммы денег иногда хватает на приобретение и монтаж котла отопления в частном доме. Именно поэтому котлы на угле и дровах пользуются такой высокой популярностью.

Есть и обратная сторона медали — функционирует подобное оборудование наподобие традиционных печек. Для заготовки и загрузки дров потребуется тратить достаточно много усилий. Чтобы обеспечить долговечность и безопасность в работе твердотопливного котла, потребуется его качественная обвязка. Все дело в инерционности, когда даже после закрытия заслонки подогрев воды продолжается еще некоторое время. Чтобы добиться хорошего эффекта в использовании полученной энергии, необходимо установить тепловой аккумулятор.

Для котлов на твердом топливе высокая эффективность является редкостью: средний показатель КПД здесь обычно находится на уровне 75%. Пиролизные и пеллетные модели немного более эффективны – 80-83%. Наиболее комфортным считается оборудование на пеллетах, для которого характерна хорошая автоматизация и практически полное отсутствие инерционности. Здесь не требуется теплоаккумулятор и частые загрузки топлива. Единственный недостаток – дороговизна пеллетных котлов.

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.

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:

КоэффициентНазначение
0,6-0,9Кирпичные строения с хорошей изоляцией. Могут быть установлены двухкамерные окна, используется теплоизолирующая крыша.
1-1,9Здания из двойной кладки кирпича, со встроенными деревянными окнами и стандартной крышей
2-2,9Помещения со слабой теплоизоляцией, которые пропускают тепло
3-4Дома 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.

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.

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.

Полезно2Бесполезно

Монтаж напольного и настенного котла

Конструкция трехфазного электрокотла.

Целесообразно устанавливать электрические котлы в помещения площадью до 500 м 2. Монтаж системы отопления и подсоединение к ней котла можно выполнить самостоятельно. В настенном варианте их закрепляют с помощью анкерных болтов, а в напольном их обычно устанавливают на специальную подставку. Если у вас нет опыта установки и подключения автоматов защиты от короткого замыкания и токов утечки, то лучше обратиться к специалисту-электрику. В этом вопросе вольности недопустимы.

Сечение жил кабеля должно соответствовать требованиям, указанным в сопроводительной документации; оно зависит от мощности. Могут возникнуть проблемы с защитным заземлением. Имейте в виду, что заземление – это не просто штырь, вбитый в грунт, а устройство, от которого зависит жизнь. На контур заземления должны быть замкнуты все металлические части системы отопления.

И главное. Сопротивление заземляющего контура должно отвечать нормам для соответствующего грунта. Максимальная величина сопротивления заземления зависит от физических свойств грунта и должна быть указана в выданных разрешительных документах. Чем меньше сопротивление заземления, тем лучше. Максимальное значение не должно превышать 10 Ом. Для понижения сопротивления заземляющего контура нужно использовать медные пластины, а место заземления необходимо пропитывать соляным раствором. Величину сопротивления заземления нужно проверять перед началом отопительного сезона.

Определение количества радиаторов для однотрубных систем

Есть еще один очень важный момент: все вышеизложенное справедливо для двухтрубной системы отопления, когда на вход каждого из радиаторов поступает теплоноситель с одинаковой температурой. Однотрубная система считается намного сложнее: там на каждый последующий отопительный прибор вода поступает все более холодная. И если хотите рассчитать количество радиаторов для однотрубной системы, нужно каждый раз пересчитывать температуру, а это сложно и долго. Какой выход? Одна из возможностей — определить мощность радиаторов как для двухтрубной системы, а потом пропорционально падению тепловой мощности добавлять секции для увеличения теплоотдачи батареи в целом.

В однотрубной системе вода на каждый радиатор поступает все более холодная

Поясним на примере. На схеме изображена однотрубная система отопления с шестью радиаторами. Количество батарей определили для двухтрубной разводки. Теперь нужно внести корректировку. Для первого отопительного прибора все остается по-прежнему. На второй поступает уже теплоноситель с меньшей температурой. Определяем % падения мощности и на соответствующее значение увеличиваем количество секций. На картинке получается так: 15кВт-3кВт=12кВт. Находим процентное соотношение: падение температуры составляет 20%. Соответственно для компенсации увеличиваем количество радиаторов: если нужно было 8шт, будет на 20% больше — 9 или 10шт. Вот тут и пригодится вам знание помещения: если это спальня или детская, округлите в большую сторону, если гостиная или другое подобное помещение, округляете в меньшую

Принимаете во внимание и расположение относительно сторон света: в северных округляете в большую, в южных — в меньшую

В однотрубных системах нужно в расположенных дальше по ветке радиаторах добавлять секции

Этот метод явно не идеален: ведь получится, что последняя в ветке батарея должна будет иметь просто огромные размеры: судя по схеме на ее вход подается теплоноситель с удельной теплоемкостью равной ее мощности, а снять все 100% на практике нереально. Потому обычно при определении мощности котла для однотрубных систем берут некоторый запас, ставят запорную арматуру и подключают  радиаторы через байпас, чтобы можно было отрегулировать теплоотдачу, и таким образом компенсировать падение температуры теплоносителя. Из всего этого следует одно: количество или/и размеры радиаторов в однотрубной системе нужно увеличивать, и по мере удаления от начала ветки ставить все больше секций.

Схема 2: по характеристикам жилья

Электрокотел далеко не всегда точно соответствует потребности дома в тепловой энергии. Нередко его мощность подбирается с запасом. Приведу несколько примеров таких сценариев:

Двухконтурный прибор обеспечивает дом горячей водой;

Мощность двухконтурного котла избыточна, поскольку он должен обеспечивать дом горячей водой. В том числе в отопительный сезон.

  • Планируется пристройка к дому дополнительных комнат с подключением отопительных приборов в них к существующему контуру;
  • Для региона характерны редкие, но сильные заморозки, и система отопления проектируется именно в расчете на них.

На фото — зимний Севастополь. Даже в теплых регионах бывают сильные заморозки. Систему отопления приходится проектировать с запасом прочности.

Если мощность котла заведомо избыточна, ориентироваться придется не на нее, а на фактический расход тепла домом. Точнее всего его можно рассчитать по формуле Q=V*Dt*k/860.

Предлагаем ознакомиться Почему не греют батареи в частном доме

Переменные в этой формуле слева направо:

  • Энергопотребление (кВт);
  • Объем помещения, которое нужно обогревать. Он указывается в единицах СИ — кубометрах;
  • Разность внутренней температуры с уличной;
  • Коэффициент утепления.

Откуда брать два последних параметра?

Дельту температур берут равной разности санитарной нормы для помещения и самых холодных пяти дней зимы.

ОписаниеНорма температуры, С
Комната в центре дома, нижняя зимняя температура выше -31С18
Комната в центре дома, нижняя зимняя температура ниже -31С20
Угловая или торцевая комната, нижняя зимняя температура выше -31С20
Угловая или торцевая комната, нижняя зимняя температура ниже -31С22
ГородЗначение, С
Хабаровск-29
Сургут-43
Смоленск-25
Санкт-Петербург-24
Саратов-25
Петрозаводск-28
Пермь-25
Орел-25
Омск-37
Новосибирск-37
Мурманск-30
Москва-25
Магадан-29
Кемерово-39
Казань-31
Иркутск-33
Екатеринбург-32
Волгоград-22
Владивосток-23
Владимир-28
Верхоянск-58
Брянск-24
Барнаул-36
Астрахань-21
Архангельск-33

Распределение зимних температур по территории России.

Коэффициент утепления можно подобрать из следующего ряда значений:

  • Дом с утепленным фасадом и тройными стеклами — 0,6-0,9;
  • Стены в два кирпича без утепления и двойной стеклопакет — 1-1,9;
  • Стены в кирпич и окна, остекленные в одну нитку — 2 — 2,9.

Пример

Размер дома: 6х8х3 метра.

Климатическая зона: Севастополь, полуостров Крым (температура самой холодной пятидневки — -11С).

Утепление: одиночные стекла, обладающие высокой теплопроводностью стены из бутового камня толщиной в полметра.

Бутовый дом с одинарным остеклением зимой требует интенсивного обогрева.

Технику дальнейших вычислений мы тоже проходили:

  • В сутки котел будет потреблять в среднем 5,5*24=132 кВт ч;
  • В месяц он израсходует 132*30=3960 киловатт-часов электроэнергии.

Если известна средняя мощность котла, не проблема вычислить, сколько потребляет прибор в месяц и за всю зиму.

Пример

Давайте в качестве примера выясним, сколько нужно энергии для котла с паспортной мощностью 12 киловатт:

  • Его средняя мощность равна 12/2=6 кВт;
  • Потребление в сутки — 6*24=96 киловатт-часов;
  • В месяц отопление будет расходовать 96*30=2880 кВт ч;
  • Расход электроэнергии за зиму при продолжительности отопительного сезона 180 дней (с 15 октября по 15 апреля) составит 180*96=17280 кВт ч.

Продолжительность отопительного сезона в вашем регионе можно найти на этой карте. Отопление включается при падении температуры воздуха ниже 8 и выключается при нагреве выше 8.

А теперь давайте выполним еще один расчет — выясним, в какую сумму обойдется отопление. Я использую данные для одноставочного тарифа в Севастополе по состоянию на январь 2020 года:

  1. При потреблении до 150 кВт ч в месяц действует социальный тариф в 2,42 рубля;
  2. В диапазоне 150 — 600 киловатт-часов в месяц цена увеличивается до 2,96 рублей;
  3. Электроэнергия сверх 600 кВт ч в месяц стоит копеек.

Актуальные тарифы на электроэнергию. Севастополь, первая половина 2020 года.

Итого 12312 1332 363=14007 рублей.

При использовании однотарифного счетчика электроотопление влетит в копейку.

Переход на магистральный газ многократно уменьшит ваши затраты на обогрев дома.

Расчёт количества секций отопительных приборов

Система отопления не будет эффективной, если не рассчитать оптимальное количество секций радиаторов. Неправильный расчёт приведёт к тому, что комнаты будут обогреваться неравномерно, котёл будет работать на пределе возможностей или, наоборот, «вхолостую» растрачивая топливо.

Некоторые владельцы домов считают: чем больше батарей, тем лучше. Однако, при этом удлиняется путь теплоносителя, который постепенно охлаждается, а значит, последние комнаты в системе рискуют остаться без тепла. Принудительная циркуляция теплоносителя, отчасти, решает эту проблему. Но нельзя упускать из виду мощность котла, который может просто «не потянуть» систему.

Чтобы рассчитать количество секций, понадобятся следующие значения:

  • площадь отапливаемой комнаты (плюс смежной, где нет радиаторов);
  • мощность одного радиатора (указана в технической характеристике);

принять во внимание, что на 1 кв. м

жилой площади потребуется 100 Вт мощности для средней полосы России (согласно требованиям СНиПа).

Площадь комнаты умножают на 100 и полученную сумму делят на параметры мощности устанавливаемого радиатора.

Пример для комнаты в 25 кв. метров и мощности радиатора 120 Вт: (20х100)/185=10,8=11

Эта самая простая формула, при не стандартной высоте комнат или их сложной конфигурации используются другие значения.

Как правильно рассчитать отопление в частном доме, если мощность радиатора по каким-то причинам неизвестна? По умолчанию берётся средне статическая мощность в 200 Вт. Можно брать средние значения определённых типов радиаторов. Для биметаллических эта цифра составляет — 185 Вт, для алюминиевых — 190 Вт. У чугунных значение значительно ниже — 120 Вт.

Если расчёт ведётся для угловых помещений, то полученный результат можно смело умножать на коэффициент 1,2.

Простой расчет планируемых расходов

Выяснить расход электроэнергии на отопление дома несложно, если в процессе расчетов пользоваться общепринятой информацией:

  • для обогрева единицы объема отапливаемых помещений требуется затратить 4-8 Вт/ч электроэнергии. Более точная цифра получается, если произвести подсчет теплопотерь всего здания и удельной ее величины в течение отопительного сезона. Вычисления производят с применением поправочного коэффициента, в котором учитывают дополнительные потери при прохождении теплоносителя через стены дома и через неотапливаемые помещения;
  • продолжительность отопительного сезона равна 7 месяцев (прочитайте: «Продолжительность отопительного периода — правила и нормы»);
  • для определения средней мощности принято пользоваться следующим правилом – при высоте комнаты до 3-х метров с изолированными конструкциями для отопления 10 «квадратов» достаточно 1 кВт. Например, чтобы обогреть дом площадью 160 «квадратов» электрокотел должен обладать мощностью 16 кВт. Если нагревательный прибор не будет иметь достаточную мощность, комфортный микроклимат в доме не удастся создать, а при ее избытке перерасхода энергии не избежать;
  • чтобы узнать ежемесячный расход электроэнергии на отопление дома нужно мощность котла умножить на время его работы (в часах) в непрерывном режиме;
  • полученную величину делят пополам, поскольку на протяжении 7 месяцев (отопительный период) нагревательный прибор не будет функционировать в условиях предельной тепловой нагрузки (прочитайте: «Расчет тепловых нагрузок на отопление, методика и формула расчета»). Полученный результат является усредненным расходом энергии за месяц;
  • итог умножают на 7 (месяцев) и узнают расход электричества на отопление дома на протяжении года;
  • зная стоимость единицы мощности, определяют денежные затраты на обогрев здания. 

  Отопление частного дома, подробное видео:

На какие требования к электросети стоит обратить внимание

Перед подключением электрокотла, необходимо обратить внимание на требования к электросети

  1. Сколько ватт напряжения выдерживает текущая сеть вашего дома. В частности, напряжение в сельской местности не 210-230 В, а только лишь 150-180 В. Конкретные типы импортных котлов при данном напряжении могут просто-напросто не запуститься.
  2. Какая мощность отведена на вашу серию домов либо на поселок, в котором вы проживаете. К примеру, если ваше дачное товарищество включает 60 домов, а электричество выделено в расчете 5 кВт на один дом, то в процессе монтажа котла с мощностью 30 кВт у вас непременно возникнут разногласия с соседями. Какая мощность выделяется именно на ваш дом? Современные дачные товарищества очень часто ставят автомат на 10-12 кВт, чтобы избегать ссор со своими соседями.
  3. Стоит обязательно проверить текущее состояние трансформатора, монтированного в вашем поселке. В отдельных случаях необходимо тянуть определенные провода для подключения электрокотла.
  4. Выясните, какие мощные электроприборы установлены у ваших соседей, понизится ли их общая мощность ниже отведенной для дома.

Если все требования соблюдены, можно установить электрокотел либо конвектор. Потребление энергии для обеспечения нагрева 1 м 3 объема электрический котел и конвектор используют примерно равное.

Дата: 25 сентября 2020
Напишите комментарий

Adblock
detector