Что влияет на мощность газового котла отопления, формулы и примеры расчета ТМК

Подбор газового котла оптимальной мощности возможен только после проведения расчетов. В техдокументации на котельное оборудование указывается его тепловая мощность – ТМК. Данный параметр означает мощность, которую способен передать котел на внешние приборы (отопление, вентиляция, приготовление ГВС) с учетом его КПД. Но эта величина никоим образом не информирует пользователя, какую площадь можно обогреть при помощи конкретной модели котла.

Какие параметры нужно учесть

При выборе котельного оборудования для отопления дома необходимо учитывать:

• климатические условия региона (в формулу расчета входит значение средней температуры за самую холодную неделю в году);
• заданная температура воздуха внутри отапливаемых помещений;
• необходимость в организации горячего водоснабжения;
• потери тепла от принудительной вентиляции (если таковая имеется в доме);
• этажность здания;
• высота потолка;
• конструкция и материалы перекрытий;
• толщина наружных стен и материалы, из которых они были возведены;
• геометрические размеры наружных стен;
• конструкция пола (толщина слоев и материалы, из которых они сооружены);
• размеры, количество окон и дверей и их тип (толщина стекла, количество камер и пр.).

Тепловые потери дома

На величину теплопотерь строения оказывают большое влияние:

• тип чердака (утепленный, неутепленный);
• наличие или отсутствие подвального помещения.

Чтобы наглядно показать зависимость теплопотерь дома от материалов, используемых при его строительстве, предлагаем рассмотреть небольшую сравнительную таблицу.

Материал	Теплопроводность, Вт/м*К
Дерево	0.2
Кирпичная кладка (из глиняного кирпича) на цементно-песчаном растворе	0.81
Газобетон (пенобетон, пеносиликат)	0.47

Из таблицы видно, что деревянный дом теряет тепла меньше, чем, кирпичный, соответственно, и котел в первом случае потребуется менее мощный, чем для кирпичного дома.

В строительных нормах расписаны показатели теплопроводности по всем строительным материалам.

Нечто подобное наблюдается и в отношении окон.

Тип стеклопакета	Коэффициент сопротивления теплопередачи, м2К/Вт
Однокамерное, наполнитель - воздух	0.32
Однокамерное, наполнитель - криптон	0.38
Двухкамерное, наполнитель - воздух	0.46
Двухкамерное, наполнитель - криптон	0.51

Как видим, чем больше камер в конструкции окна, тем выше его сопротивляемость теплопотерям. Большую роль играет и газовая смесь, которой заполняются камеры стеклопакетов.

Как рассчитать ТМК газового котла

Тепловую мощность отопительного котла можно посчитать двумя способами:

1. полным;
2. упрощенным.

Первый способ предполагает проведение расчетов с учетом теплотехнических свойств всех строительных материалов, задействованных в строительстве дома и его отделке. Из данных, указанных в вышеприведенных таблицах, видно, насколько важно выполнить полный расчет.

Но работа эта непростая, при отсутствии определенного опыта, с ней справиться сложно.

Обычно этим занимаются проектировщики в проектных организациях. Хотя при большом желании можно вооружиться СНиПами и попробовать всё сделать самостоятельно.

Коэффициент теплопроводности строительных материалов

Для определения количества теплопотерь через ограждающие конструкции, надо рассчитать коэффициент теплопроводности стройматериалов, из которых они состоят.

Исходными данными для расчета являются:

• а(вн) – коэффициент, определяющий интенсивность теплопередачи от воздуха в помещении потолку и стенам. Это постоянная величина, равная 8,7.
• а(нр) – еще один постоянный коэффициент, равный 23. Он характеризует интенсивность отдачи тепла от стен и потолка наружному воздуху.
• К – теплопроводность стройматериалов, из которых состоят потолок и стены. Данные берутся из строительных норм. Для некоторых материалов теплопроводность приведена в таблице стройматериалов (см. выше).
• Д – толщина слоев строительных материалов.

После сбора всех исходных данных можно приступать к расчету коэффициента теплопередачи по формуле:

Кт = 1/[1/а(вн) + Д1/К1 + Д2/К2 +……..+ 1/а(нр)]

Кт рассчитывается для потолка и стен по отдельности.

Принцип расчета Кт пола тот же, но здесь есть некоторые нюансы: правильный подход требует деления площади пола на 4 зоны, располагаемые от наружных стен к центру. Для упрощения расчетов можно теплопотери через конструкцию пола без подогрева принять равными 10%.

Расчет теплопотерь через окна и двери

Исходными данными для этой части расчета являются:

• Кст – коэффициент теплопередачи стеклопакета или стекла (указывается производителем).
• F ст. – площадь застекленной поверхности окна.
• Кр – коэффициент теплопередачи оконной рамы (указывается производителем).
• F р – площадь оконной рамы.
• Р – периметр застекленной поверхности окна.

Коэффициент теплопередачи окон (Ко) рассчитывается по формуле:

Кст. х F ст. + Кр х F р + Р/F, где F – площадь окон.

По этой же формуле рассчитывается коэффициент теплопередачи дверей.

При этом вместо значений стекла и рам подставляются значения материалов, из которых изготовлены двери.

Для упрощения расчетов можно пользоваться следующими данными:

Тип жилой постройки	Условный коэффициент теплопередачи, Вт/м
Дом без теплоизоляции	130 – 200
Дом утепленный, построенный в 80-90-е годы	90 - 110
Дом, утепленный по современным технологиям, с современными дверями и окнами	50 - 70

Для определения теплопотерь условный коэффициент умножается на общую площадь дома.

Такой способ дает лишь приблизительный результат. В нем не учтено количество окон, конфигурацию дома и его местоположение. Но для предварительной оценки теплопотерь он вполне годится.

Упрощенный метод

Мощность отопительного котла определяется как сумма мощностей, необходимых для обогрева каждого отапливаемого помещения. То есть расчеты, описанные в предыдущих разделах, проводятся для каждой комнаты в отдельности.

При этом проектировщики обязаны учесть и количество светильников, людей, находящихся в помещении, и даже работу бытовой техники.

К счастью, в большинстве случаев можно обойтись без столь сложных и дорогостоящих теплотехнических расчетов. Жилые дома обычно строятся с учетом климатических условий конкретного региона, поэтому можно подобрать необходимую величину ТМК по упрощенной схеме.

Регион	Удельная мощность дома Wуд, кВт/м2
Центральные области Европейской части России (включая Курскую, Ленинградскую и Московскую области)	0.1 - 0.15
Северная часть России (республика Коми, Карелия и др.)	0.15 - 0.2
Юг России (Краснодарский край, Волгоградская и Воронежская обл. и др.)	0.07 - 0.09

Данные таблицы справедливы для хорошо утепленных деревянных и железобетонных домов со стандартной высотой потолка 2.7 метра.

Мощность котла на 10 кв. м рассчитывается по формуле:

• W = S х W уд/10, где
• W – расчетная мощность котла
• S — сумма площадей помещений
• Wуд – удельная мощность дома (см. таблицу выше)

Пример

Для примера рассчитаем мощность газового котла для дома, расположенного в Московской области. Общая площадь постройки составляет 300 кв. м.

Примем величину удельной мощности (согласно четвертой таблице), равную 1.5.

• W = 300 х 1,5/10 = 45 кВт

Для высоких потолков

Если высота потолков отличается от стандартных значений, в этом случае мощность котла отопления рассчитывается по формуле:

• Мк = ТхКз, где
  • Мк – мощность котла
  • Т – предполагаемые теплопотери
  • Кз – коэффициент запаса

Тепловые потери Т рассчитываются по формуле:

• Т = VхРхКр/860, где
  • V – объем помещения (в м куб.)
  • Р – разность наружной и внутренней температур
  • Кр – коэффициент рассеивания

Для зданий, сложенных из кирпича, Кр составляет 2 – 2,9, для слабо утепленных построек – 3-4.

И последнее: если вы предполагаете, что котел будет обеспечивать дом и горячей водой, увеличьте расчетную мощность на 25%.