Котлы на твердом топливе длительного горения расчет мощности: Как рассчитать мощность твёрдотопливного котла для частного дома? – официальный сайт, производство твердотопливных отопительных котлов

Как рассчитать мощность котла для дома

Для того чтобы выбрать котёл для дома, работающий на твёрдом топливе, необходимо обратить внимание на мощность. Данный параметр является одним из самых важных при выборе. Он показывает, какое количество тепла может создать конкретное устройство при подключении к системе отопления. От этого напрямую зависит, можно ли с помощью такого оборудования обеспечить дом теплом в нужном количестве или нет.

Например, в помещении, где установлен пеллетный котёл с небольшой теплопроизводительностью, будет в лучшем случае прохладно. Также не лучшим вариантом для дома является установка котла с избыточной мощностью, потому что он постоянно будет работать в экономном режиме, а это заметно снизит показатель КПД.

Итак, чтобы выполнить расчет мощности котла для отопления частного дома, вам нужно следовать определенным правилам.

Как рассчитать мощность котла для дома, зная объём отапливаемого помещения?

Расчёт мощности котла отопления по площади дома производится по формуле:

Q = V × ΔT × K / 850

• Q – количество тепла в кВт/ч
• V – объём отапливаемого помещения в кубометрах
• ΔT – показатель разницы между температурой снаружи и внутри дома
• К – коэффициент потери тепла
• 850 – число, благодаря которому произведение трёх вышеуказанных параметров можно перевести в кВт/ч

Показатель К может иметь следующие значения, в зависимости от конструкции дома:

• 3-4 – если конструкция здания упрощённая и деревянная или если оно сделано из профлиста
• 2-2,9 – у помещения небольшая теплоизоляция. Такое помещение имеет простую конструкцию, длина 1 кирпича равна толщине стены, окна и крыша имеют упрощённую постройку
• 1-1,9 – здание считается стандартным. В таких конструкциях двойная кирпичная кладка и мало простых окон. Кровля крыши обычная
• 0,6-0,9 – конструкция сооружения считается улучшенной. Такое сооружение имеет стеклопакеты двойного остекления, основа на полу толстая, стены кирпичные и имеют двойную теплоизоляцию, крыша имеет теплозащиту, для создания которой используются хорошие материалы

Давайте теперь рассмотрим, как рассчитать мощность твердотопливного котла отопления для дома по площади, на примере.

Допустим, попробуем рассчитать мощность котла для дома 200 кв м., высота его стен 3 м, теплоизоляция является первоклассной. Показатель температуры окружающего воздуха рядом с домом не падает ниже -25 °С. Получается, что ΔT = 20 — (-25) = 45 °С. Количество тепловой мощности, которое требуется для отопления дома, рассчитывают с помощью формулы выше:

Q = 200 × 3 × 45 × 0,9/850 = 28,58 кВт/ч

Полученные результаты пока что не округляют, ведь расчет мощности котла для отопления дома по площади может включать систему горячего водоснабжения.

Если воду для мытья нагревают другим способом, то корректировку результата, который получен для одноконтурных котлов, выполнять не нужно и эта стадия расчёта является завершающей.

Как рассчитать, сколько тепла необходимо для нагрева воды?

Чтобы произвести расчет тепловых характеристик двухконтурных котлов, необходимо самостоятельно прибавить к предыдущему показателю расход тепла для горячего водоснабжения. Для его определения можно воспользоваться следующей формулой:

Qв = с × m × Δt

• с – удельная теплоёмкость воды, которая всегда равна 4200 Дж/кг·К,
• m – масса воды в кг
• Δt – разница температуры нагретой воды и поступающей воды из водопровода.

К примеру, среднестатистическая семья в среднем потребляет 150 л тёплой воды. Теплоноситель, который нагревает отопительные приборы, имеет температуру, равную 80 °С, а температура воды, поступающей из водопровода, равна 10 °С, тогда Δt = 80 — 10 = 70 °С.

Следовательно:

Qв = 4200 × 150 × 70 = 44 100 000 Дж или 12,25 кВт/ч

После необходимо поступить следующим образом:

1. Допустим, нужно нагреть 150 л воды за один раз, значит ёмкость косвенного теплообменника равна 150 л, следовательно, к 28,58 кВт/ч прибавляют 12,25 кВт/ч. Делается потому что показатель Qзаг меньше 40,83, следовательно, в помещении будет прохладнее ожидаемых 20 °С.
2. В случае, если занимаются порционным нагревом воды, то есть ёмкость косвенного теплообменника составляет 50 л, показатель 12,25 нужно разделить на 3 и далее прибавить самостоятельно к 28,58. После этих расчётов Qзаг равен 32,67 кВт/ч. Полученный показатель — это и есть мощность котла, которую необходимо подобрать для нормального отопления в помещениях.

Подбор котла по площади частного дома. Как производятся расчёты?

Такой расчёт мощности твердотопливных котлов является более точным, потому что учитывает огромное количество нюансов.  Здесь потребуются разные коэффициенты. Воспользуйтесь следующей формулой:

Q = 0,1 × S × k1 × k2 × k3 × k4 × k5 × k6 × k7

1. 0,1 кВт – значение нормы необходимого тепла на 1 м².
2. S – площадь помещения, которое нужно отопить.
3. k1 показывает тепло, которое потерялось из-за строения окон, и имеет следующие показатели:

• 1,27 – у окна одинарное стекло
• 1,00 – окно со стеклопакетом
• 0,85 – у окна тройное стекло

4. k2 показывает, тепло которое потерялось из-за площади окна (Sw). Sw относится к площади пола Sf. Его показатели следующие:

• 0,8 — при Sw/Sf = 0,1;
• 0,9 — при Sw/Sf = 0,2;
• 1,0 — при Sw/Sf = 0,3;
• 1,1 — при Sw/Sf = 0,4;
• 1,2 — при Sw/Sf = 0,5.

5. k3 показывает утечку тепла сквозь стены. Может быть следующим:

• 1,27 – некачественная теплоизоляция, низкое качество утепления становится очевидным при больших теплопотерях
• 1 – стена дома имеет толщину 2-ух кирпичей или утеплитель толщиной 15 см
• 0,854 – хорошая теплоизоляция

6. k4 показывает количество потерянного тепла из-за температуры снаружи здания. Имеет следующие показатели:

• 0,7, когда tз = -10 °С;
• 0,9 для tз = -15 °С;
• 1,1 для tз = -20 °С;
• 1,3 для tз = -25 °С;
• 1,5 для tз = -30 °С.

7. k5 показывает сколько тепла потерялось из-за наружных стен. Применяют этот коэффициент при таких значениях:

• 1,1 в здании 1 внешняя стена
• 1,2 в здании 2 внешних стены
• 1,3 в здании 3 внешних стены
• 1,4 в здании 4 внешних стены

8. k6 показывает количество тепла, которое необходимо дополнительно и зависит от высоты потолка (Н):

• 1 — для высоты потолка 2,5 м;
• 1,05 — для для высоты потолка 3,0 м;
• 1,1 — если потолок высотой 3,5 м;
• 1,15 — для высоты потолка 4,0 м;
• 1,2 — для для высоты потолка 4,5 м.

9. k7 показывает сколько тепла было потеряно. Зависит от типа постройки, которая расположена над отапливаемым помещением. Имеет следующие показатели:

• 0,8 отапливаемое помещение;
• 0,9 тёплый чердак;
• 1 холодный чердак.

В качестве примера возьмем те же исходные условия, кроме параметра окон, которые имеют тройной стеклопакет и составляют 30% от площади пола. Постройка имеет 4 наружных стены, а сверху над ней расположен холодный чердак.

Тогда подсчеты будут выглядеть так:

Q = 0,1 × 200 × 0,85 × 1 × 0,854 × 1,3 × 1,4 × 1,05 × 1 = 27,74 кВт/ч

Данный показатель необходимо увеличить, для этого нужно самостоятельно добавить количество тепла, которое требуется для ГВС, если она подключена к котлу.

Если нет необходимости выполнения точных расчетов, для подбора мощности котла для частного дома можно воспользоваться универсальной таблицей. С помощью нее можно определить мощность котла по площади дома. Например, для отопления помещения 150 кв м оптимальным вариантом будет использовать установку с производительностью 19 кВт, а если нужно обогреть площадь в 200 квадратных метров потребуется выполнить покупку котлоагрегата мощностью уже 22 кВт.

Вышеприведённые методы очень полезные, если нужно понять, как рассчитать мощность котла для отопления дома.

Расчёт реальных значений мощности котла длительного горения на примере «Куппер ПРАКТИК-8 1.1»

Обычно котлы отопления для загородных домов рассчитаны под конкретный вид топлива, на котором будет работать это устройство в стандартных условиях. В случае, если выполняется эксплуатация котла с другим топливом, которое не переназначено для него, КПД значительно сократится. Также необходимо помнить о возможных последствиях использования того топлива, которое не предусматривают производители котельного оборудования.

Теперь продемонстрируем процесс расчёта на примере котла «Теплодар», модель «Куппер ПРАКТИК-8». Таким устройством отапливаются жилые дома и другие помещения, с площадью меньше, чем 80 м². Также этот котёл является универсальным и предусматривает возможность подключения не только к закрытым системам отопления, но и в открытых с принудительной циркуляцией теплоносителя. Такие котлы обладают следующими техническими характеристиками:

1. в качестве топлива применяются дрова;
2. в среднем за час, они сжигают 10 дров;
3. мощность составляет 80кВт;
4. загрузочная камера имеет объём 300л;
5. КПД равен 85%.

Допустим, что для отопления помещения хозяином в качестве топлива используются дрова осинового дерева. Как рассчитать котел для дома в таком случае? 1 кг данного вида дров даёт 2,82 кВт/ч. Учитывают, что за один час, котёл потребляет 15кг дров, следовательно, он выдаёт тепла 2,82 × 15 × 0,87 = 36,801 кВт/ч тепла (0,87 является КПД).

Это оборудование не является недостаточным для отопления помещения, которое имеет теплообменник объёмом 150 л.  Требуется устройство помощнее, но если ГВС имеет теплообменник объёмом 50 л, то мощности данного котла будет вполне достаточно. Чтобы получить нужный результат 32,67 кВт/ч, необходимо потратить 13,31 кг осиновых дров. Производим расчёт по формуле (32,67 / (2,82 × 0,87) = 13,31). В данном случае необходимое тепло было определено методом расчёта по объёму.

Также можно произвести самостоятельный расчет мощности отопительных котлов для отопления дома и узнать время, которое потребуется котлу для того, чтобы сжечь все дрова. 1 л дров осиного дерева имеет вес 0,143 кг. Следовательно, в отделении для загрузки поместится 294 × 0,143 = 42 кг дров. Столько дров будет достаточно для поддержания тепла более чем 3 часа. Это слишком непродолжительное время, поэтому в данном случае необходимо найти котёл, у которого размеры топки в 2 раза больше.

Также можно купить топливные аппараты, которые рассчитаны на несколько видов топлива. Например, агрегаты от того же производителя «Теплодар», только «Куппер ПРО-22», который может работать не только на дровах, но и на углях. В данном случае если будут использоваться разные виды топлива, мощность тоже будет отличаться. Расчёт проводится самостоятельно, учитывая эффективность каждого вида топлива отдельно, а позже выбирают наилучший вариант.

Сколько энергии выделяют разные типы топлива при сгорании?

В данном случае цифры будут следующие:

1. При сгорании 1 кг высушенных опилок или небольшой стружки хвойного дерева выдача 3,2 кВт/ч. При условии, что 1 л высушенных опилок весит 1,100 кг.
2. Ольха имеет более высокую теплоотдачу и даёт 3 кВт в час, при весе 300 грамм.
3. Деревья, которые относятся к видам твердолиственных пород (дуб, бук, ясень, клён и.т.д), дают 1 кВт, имея вес 300 грамм.
4. Уголь из камня даёт почти 5 кВт, при весе 400 грамм.
5. Торф из Белоруссии даёт 2 кВт, при весе в 340 грамм.

Некоторые производители топлива пишут срок сгорания одной загрузки, но информация о том, сколько топлива выгорает за 1 час, обычно отсутствует.

В таких ситуациях правильным решением будет выполнение дополнительных расчётов:

• Определить максимальную массу горючего, которая способна уместиться в отделении для загрузки горючего.
• Узнать, сколько тепла может отдать котёл, работающий на данном виде сырья;
• Какой уровень теплоотдачи будет за 1 час. Данное число необходимо самостоятельно разделить на тот период, за который выгорит всё количество дров.

Подводя итог, можно сказать, что данные, которые рассчитываются в при всех вычислениях, и будут показывать настоящую мощность твердотопливных котельных агрегатов, которую они смогут выдать в течение 1 часа. Учитывая эти параметры, затем подбирают необходимое оборудование.

Как правильно рассчитать твердотопливный котел

 

Правильный расчет мощности твердотопливного котла – половина успеха. Переплачивать за установку повышенной производительности нет смысла, слишком слабое устройство не будет удовлетворять текущим запросам. Отталкиваться следует от текущих тепловых потерь в здании. Они зависят от широкого перечня факторов, включая материалы строительства, наличие теплых полов.

Расчеты по площади

Для начала рассмотрим, как рассчитать мощность твердотопливного котла по площади помещений, этот метод используется чаще всего. В российских климатических условиях для отопления 10 квадратов нужно около 1 кВт. Если площадь постройки 100 метров, получаем 10 кВт. Это примерные расчеты, но общее представление они дают.

Дополнительно можно использовать корректирующие коэффициенты. Норма 1 кВт на каждый квадратный метр площади справедлива для помещений с высотой потолков не более 2.7 м, в остальных случаях нужна более высокая мощность. 20% к полученному значению добавляют сразу, если котел будет использоваться и для отопления, и для нагрева воды.

Заложите в расчет тепловые потери. Независимо от используемого топлива (газ, дрова, дизель) это будет:

• 15% на проветривание;
• 35% при плохом утеплении стен;
• 15% на холодные полы.

Учтете каждый нюанс – получите теплый, комфортный дом.

Можете использовать простую формулу: W = S*Wуд., где

• S – это площадь отапливаемых помещений в метрах квадратных;
• W – мощность оборудования, кВт;
• Wуд – показатель удельной мощности, за ориентир берется среднее для конкретной климатической зоны значения.

Купить самый мощный?

Некоторые покупатели решают не думать о том, как рассчитать твердотопливный котел, а просто берут самую мощную установку. Да, так поступать можно, но Вы заплатите больше, чем могли бы. Производительное оборудование дорого обходится в покупке, эксплуатации, способствует росту нагрузок на гидравлические системы, вызывает сбои в их работе, постоянные поломки.

Частично перечисленные проблемы устраняет горелка модуляции, которая отвечает за настройки силы горения. Но если разница между оптимальной и реальной мощностью большая, горелка может срабатывать не всегда, не корректно, котел начнет работать импульсивно. Нет смысла переплачивать за супепроизводительную установку, тем более, что основные расчеты выполняются просто.

Другие рекомендации

Также при расчете мощности твердотопливного котла нужно учитывать, что:

1. Тепловая мощность (то есть объемы выработанного за час тепла) зависят от фазы горения, используемого топлива. Это не стабильные показатели.
2. Номинальная, заявленная производителем мощность может быть достигнута при сжигании марки Антрацит. Это самый дорогой уголь, он имеет максимальную теплоту сгорания. Для других типов нужно использовать поправочные коэффициенты. Для каменного угля это будет 1.05, бурого 1.18, брикетов 1.25, сухих дров 1.25, сырых поленьев 3.33. Без применения поправочных коэффициентов данные предварительных расчетов получаются очень примерными.
3. Производитель определяет номинальную тепловую мощность как средний показатель выработанной установкой за час мощности при полной загрузки углем Антрацит. Режим горения при расчетах используется нормальный, с избытком кислорода. В первый и четвертый часы котел выдает максимальную мощность, во второй-третий всего около 30% от общих значений. В номинальных показателях будет указан усредненный вариант.
4. Запас мощности к среднему показателю потребления энергии нужно делать примерно 30%. Он покроет неучтенные тепловые потери, нивелирует несоответствия в качестве топлива заявленным параметрам, продлит горение каждой загрузки, покроет необходимые для подготовки горячей воды запросы. Иногда запас увеличивают на 100-200%, но оптимальным вариантом будет именно 30%.
5. Больше 12 часов горят только пиролизные котлы. Чтобы твердотопливный работ такое время, нужно запускать режим тления, создавать дефицит кислорода в топке. При этом упадет эффективность сжигания топлива, возрастет зольность. Производители не советуют часто включать котел в данном режиме в принципе.
6. Одно топливо горит быстро, другое медленно. Если не уверены в выборе, посмотрите обзоры, выполните расчеты для каждого варианта, обратитесь за консультацией к менеджеру магазина.

Тепловую мощность для отопительной системы опционально рассчитывать на период самой холодной пятидневки зим последних лет. Это ориентировочно -19—23°C. Система за период отопления потребляет около половины расчетных тепловых нагрузок. Поэтому чем теплее на улице, тем дольше горит одна загрузка.

Компания «Котёл 52» предлагает качественное оборудование для частных домов, помогает в выборе. Твердотопливные пиролизные котлы утилизаторы отвечают стандартам отрасли, находятся на гарантии.

Формула расчета расхода твердотопливных котлов КОЛВИ

В условиях ежегодного роста цен на газовое отопление растет популярность твердотопливных котлов. Особенно они актуальны для сельской местности, где обогревать помещение дровами выгоднее, чем платить заоблачные счета за газ.

 

Производство промышленных и бытовых твердотопливных котлов. В промышленных подача топлива происходит автоматически, в бытовых — вручную.

 

К выбору отопительного оборудования подходят системно, учитывают три группы технических факторов для создания максимально комфортной атмосферы в доме:

• сжигание определенного вида топлива (уголь, дрова, брикеты, различные отходы), то есть КПД котла, от которого зависит объем расхода топлива.
• Вторая группа — конструктивные параметры котла, то есть качество металла или чугуна, из которого изготовлены корпус котла и поверхности теплообмена (качество сварных швов, качество отливки чугунных секций), а также наличие определенных предохранительных элементов (автоматика, охлаждающий змеевик).
• Третья группа характеристик твердотопливных котлов – это эксплуатационные параметры, то есть комфорт и удобство для пользователя.

Рабочие параметры определяют, насколько легко настроить и управлять котлом, чистить его и обслуживать. В третью группу входит важнейший фактор для бытовых твердотопливных котлов: время горения топливной вставки, как часто ее нужно будет подавать.

 

Котлы Ideal, то есть обладающие всеми вышеперечисленными достоинствами (высокий КПД, качественная компоновка и удобство эксплуатации), представлены на рынке отопления очень незначительно, к тому же их стоимость зачастую не по карману большинству потребителей. Поэтому в процессе выбора необходимой модели твердотопливного котла чаще всего выбирают компромиссный вариант, в котором упор делается именно на комфорт эксплуатации.

 

На время горения твердотопливного котла влияют:

1. Объем камеры сгорания. Вполне логичный параметр, так как чем больше объем топки, тем соответственно больше объем содержащегося в ней топлива. Кроме того, геометрические размеры топочной камеры влияют на удобство использования, особенно при сжигании дров. Гораздо практичнее и быстрее обслуживать большие бревна, а не мелкие деревяшки. Важен и тип самой камеры сгорания: верхнее, нижнее или объемное горение.
2. Тип и качество топлива. К ним относятся: теплотворная способность, влажность, насыпная плотность каждого вида топлива. Кроме того, для угля учитывается размер фракции, а для дров – размер поленьев.

Топливо каменноугольное имеет высокую теплотворную способность (в среднем 5500-6000 ккал на кг) и насыпную плотность (800 кг на 1 куб.м). Древесина, в свою очередь, имеет более низкий уровень теплообразования (в среднем 3500 ккал на 1 кг) и плотности (550-600 кг на 1 куб. м). Очевидно, что один и тот же объем загрузки вмещает больше угля, чем дров, и такой уголь будет гореть дольше, чем аналогичная кладка из дерева.

 

Собственно продолжительность горения топлива рассчитывается просто:

1. Определяется полезная тепловая мощность котла (паспортные данные с учетом КПД).
2. Определяется объем загрузочной камеры (цифра из паспортных данных или произведение высоты, ширины и глубины печи).
3. Определяется вид используемого топлива и, соответственно, количество топлива, содержащегося в камере сгорания (с учетом плотности топлива и коэффициента укладки топлива)
4. Рассчитано количество тепловой энергии, которое можно «извлечь» из загруженного топлива.
5. Расчетное количество тепловой энергии из закладки делится на номинальную мощность котла. Полученная цифра и есть время горения закладки на номинальной мощности.

Пример. Твердотопливный котел Колви Евротерм КСТ-12. Тепловая мощность 12 кВт. Вид топлива — сухие дубовые дрова. Объем камеры сгорания составляет 33 литра (0,033 кубометра). КПД этого дровяного котла составляет 70%.

 

Плотность сухого дуба 650 кг на 1 м. куб. Соответственно при объеме топки 0,033 куб.м теоретически возможная вместимость топки 650×0,033=21 кг дров. Однако мы понимаем, что реальный объем засыпки будет на порядок меньше, так как загруженные дрова будут иметь определенное количество зазоров между собой и стенками топки. Поэтому для древесины используется такой показатель, как коэффициент укладки. Этот параметр достаточно условен и может варьироваться в пределах 0,35-0,5. Для этого примера возьмем среднее значение 0,4.
 

Таким образом, с учетом коэффициента штабелирования количество дубовых дров: 21×0,4 = 8 кг, что является вполне реальным показателем.

 

Далее вычисляем теплотворную способность закладки: 8×4200 ккал = 33600 ккал, или 39 кВт. С учетом КПД котла эта закладка даст 39×0,7=27 кВт.

 

Теперь рассчитаем время горения закладки: 27 кВт/12 кВт = 2,25 часа.

 

Все факторы невозможно учесть с абсолютной точностью. Этот расчет дает ориентировочные значения, в формуле указана номинальная мощность котла при максимальной теплопотере.