Как правильно рассчитать и выбрать твердотопливный котел


Содержание:

1. Виды твердотопливных котлов
2. Изготовление твердотопливных котлов своими руками
3. Последовательность создания самодельного котла

Задача создания системы эффективного теплоснабжения одна из наиболее актуальных проблем для владельцев частных домов. Одним из экономичных решений для отечественных потребителей считается монтаж твердотопливного котла, изображенного на фото.

монтаж твердотопливного котла своими руками

Виды твердотопливных котлов

Они представляют собой приборы, сделанные из чугуна или стали, принцип работы которых основан на сгорании дров, угля, торфа, древесной стружки, пеллет. Последний вид современного твердого топлива отличается экологичностью. Потребуется расчет мощности твердотопливного котла, исходя из площади дома.


Эти агрегаты подразделяются на энергозависимые и энергонезависимые приборы. В первом случае котлы функционирует на пеллетах и оснащены устройством электрического поддува. Второй тип агрегатов предполагает, что они традиционно работают на дровах, угле или торфе.

Если прибор выделяет тепло за счет горения топлива, тогда можно сделать твердотопливный котел своими руками. Безусловно, агрегат, функционирующий на твердом топливе, можно приобрести в торговой сети, но самостоятельное изготовление обойдется намного дешевле. Если в точности следовать инструкции, котел получится не хуже заводского изделия.

установка твердотопливного котла своими руками

Для корпуса подойдет отслуживший срок газовый котел или старая металлическая бочка, в которой делают отверстия, через которые горячая вода будет двигаться по трубам отопительной конструкции и затем возвращаться назад в агрегат (прочитайте также: «Монтаж газового котла своими руками — делаем правильно»).

Самодельные твердотопливные котлы монтируют и в горизонтальном, и в вертикальном положении. Когда теплообменник планируют использовать в качестве плиты для приготовления пищи, котел следует ставить вертикально (прочитайте также: «Как сделать теплообменник своими руками»). На стену монтируют теплогенератор, то есть размещают его горизонтально, если предстоит отапливать небольшое по площади помещение и пользоваться им будут только для обогрева. Читайте также: «Теплогенератор на дровах своими руками».

Согласно принципу работы все отопительные котлы на твердом топливе бывают: 


  • традиционными;
  • приборами длительного горения;
  • устройствами, функционирующими на топливных гранулах.

самодельный твердотопливный котел

Для чего необходимо рассчитывать мощность

По внешнему виду и эксплуатационным характеристикам, указанным в техническом паспорте, можно сделать поверхностное представление о возможностях отопительного оборудования. Мощность — это основной параметр, по которому потребители подбирают агрегат.

Компании-производители предлагают множество моделей котлов на твердом топливе, которые предназначены для разных условий эксплуатации и существенно отличаются стоимостью. Поэтому, чтобы не переплачивать за такое оборудование, предварительно рассчитывают его оптимальную мощность для работы.

Какие факторы нужно учитывать

На выбор агрегата для загородного дома влияют внешние критерии, характеристики самого здания (толщина стен, используемый строительный и отделочный материал, кровля, площадь, объем отапливаемых комнат и пр.).

Состояние помещения

При расчете мощности котла отопления нужно учитывать конструктивные особенности объекта:


  • строительные материалы, которые использовались для возведения здания;
  • высоту потолков, толщину стен, площадь помещения;
  • количество и размер окон;
  • параметры входных проемов и дверей;
  • конструкцию крыши и материал изготовления;
  • внешнюю и внутреннюю отделку дома;
  • использование изоляционных материалов.

Обязательно учитывается площадь остекления и теплопроводность здания.

Зависимость от типа горючего

Для твердотопливных агрегатов может использоваться разный вид материалов. После перегорания выдаваемая мощность будет различаться (КПД котла):

  1. Уголь: с 490 г получают 5,7 кВт/ч.
  2. Дрова: 250 г — 1 кВт/ч.
  3. Брикеты из ольхи: 290 г — 3,5 кВт/ч.
  4. Опилки: 300 г — 1 кВт/ч.
  5. Древесина для изготовления брикетов: 300 г — 3 кВт/ч.

Под каждый из перечисленных материалов предусмотрена своя конструкция печи. Также для достижения максимальной экономии нужно учитывать стоимость топлива.

Свободная площадь

Удельная мощность агрегата берется для нагрева 10 м² помещения. Соответственно, при расчете оборудования учитывается площадь отапливаемых комнат.

Если котел водогрейный

При покупке подобного отопительного агрегата специалисты рекомендуют добавлять к полученной мощности 30%.

Способы расчета


Для поддержания в жилых помещениях комфортной температуры, самостоятельно оборудуя систему отопления, нужно учитывать потери тепла через половое основание, стены, потолок, дверные и оконные конструкции. Должен быть запас мощности на случай сильных морозов.

По объему отапливаемой территории

Формула для расчета тепла:

Q = V × ΔT × K / 850, где

  • Q — количество тепловой энергии, кВт/ч;
  • V — объем комнаты, м³;
  • ΔT — температурная разница внешней и внутренней воздушной среды;
  • К — коэффициент потери тепловой энергии;
  • 850 — постоянное число для перевода в кВт/ч.

Значения теплового коэффициента для разных объектов:

  • улучшенные конструкции зданий (кирпичные стены, толстые полы, двойные стеклопакеты в оконных проемах, изоляция выполнена в 2 слоя) — К = 0,6-0,9;
  • стандартные жилые постройки — К = 1-1,9;
  • упрощенные конструкции домов с одним слоем теплоизоляции и стандартными окнами — К = 2-2,9;
  • деревянные строения — К = 3-4.

При расчете необходимого количества тепла для всех жилых комнат дома нужно учитывать подогрев воды для потребительских нужд семьи.

По площади помещения

При выполнении расчета количества необходимого тепла для комнаты учитывается множество нюансов, поэтому такой способ является более точным.

Формула: Q = 0,1 × S × k1 × k2 × k3 ….. k7, где


  • норма тепловой энергии — 0,1 кВт/м²;
  • S — площадь территории;
  • k1 — показатель потерь через оконные конструкции (одинарный стеклопакет — 1,27, двойной — 1, тройной — 0,85);
  • k2 — затраты тепла по площади окна (Sw) относительно площади полового основания Sf (при Sw/Sf = 0,1, k2 = 0,8; соответственно, 0,2 к 0,9; 0,3 к 1,0; 0,4 к 1,1 и 0,5 к 1,2);
  • k3 — утечка энергии через стены помещения (при использовании изоляционного материала низкого качества — 1,27; применение материала толщиной 15 см или двойной кирпичной кладки — 1,0; для утеплителя высокого качества — 0,854);
  • k4 — утеря тепла из-за внешней температуры (при Т=-10°С, k4=0,7, соответственно, -15°С к 0,9; -20°С к 1,1; -25°С к 1,3; -30°С к 1,5);
  • k5 — затраты энергии из-за 1 наружной стены — 1,1; 2-х — 1,2; 3-х — 1,3; 4-х — 1,4;
  • k6 — дополнительное количество тепла в зависимости от высоты потолка помещения: Н=2,5 м, К=1, соответственно, 3 м к 1,05; 3,5 м к 1,1; 4 м к 1,15; 4,5 м к 1,2;
  • k7 — потери энергии в зависимости от конструкции, находящейся над отапливаемой комнатой (холодный чердак — К=1, утепленный — 0,9, обогреваемое помещение — 0,8).

Например, у здания есть 4 наружных стены, оконные проемы оснащены тройными стеклопакетами, параметры которых составляют 30% в сравнении с площадью полового основания. Между потолком и кровельной конструкцией находится холодный чердак.

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

Обратите внимание!

Полученный показатель увеличивают на количество тепловой энергии, которая понадобиться для ГВС (при наличии подключения данной системы к твердотопливному аппарату).

Расчет для водогрейного котла

Этот показатель получают с помощью следующей формулы:

Qв = с × m × Δt, где


  • Qв — энергия, необходимая для водогрейного котла;
  • с — удельная теплоемкость жидкости (постоянная величина, равная 4200 Дж/кг*К);
  • m — масса воды;
  • Δt — температурная разница холодной и нагретой жидкости.

Например, семья из 4 человек потребляет 150 л/день горячей воды. Котел оборудован теплоносителем, способным подогревать жидкость, поступающую из общей коммуникационной системы с Т = 10°С до Т = 80°С. В этом случае разница температур Δt = 80 — 10 = 70°С.

Подставляем все значения в формулу и получаем:

Qв = 4200 Дж/кг*К × 150 кг × 70 °С = 44 100 000 Дж (в переводе 12,25 кВт/ч).

Например, надо подогреть сразу 150 л воды для стирки. Соответственно, косвенный теплообменник имеет емкость 150 л. Поэтому к 28,58 кВт/ч (расход энергии на помещение) нужно дополнительно добавить 12,25 кВт/ч (нагрев воды). При этом значение Qзаг ниже 40,83 кВт/ч, т.е. температура воздуха в комнатах будет меньше расчетных 20°С.

При порционном подогреве жидкости (емкость косвенного теплообменника = 50 л) затраты составят 12,25 кВт/3 = 4,08 кВт/ч. Соответственно, Qзаг = 28,58 + 4,08 = 32,66 кВт/ч. Это и есть необходимая мощность отопительного оборудования для поддержания комнатной температуры выше 20°С и нагревания емкости с водой для бытового пользования.

Как упростить подсчеты


Для удобства определения мощности котла обогрева на 100 м² площади загородного дома берут 10 кВт. Получается минимальное значение, ниже которого не должен быть рассматриваемый параметр приобретаемого агрегата.

Для корректировки полученного показателя нужно использовать специальный климатический коэффициент в зависимости от места размещения отапливаемого объекта:

  • южные регионы РФ — 0,7-0,9;
  • средняя полоса — 1-1,5;
  • Московская область — 1,2-1,5;
  • северные территории — 1,5-2.

Соответственно, мощность котла рассчитывается по формуле: Q = Sдома * Kкл + 10-15% (тепловые потери через стены, двери и окна). Но, если потолки в помещениях выше 2,7 м, рекомендуется использовать дополнительный коэффициент поправки. Чтобы получить его значение, нужно фактическую высоту разделить на стандартную.

Что будет, если купить неподходящее по мощности оборудование

Если расчет агрегата сделать неверно, при этом как минимального, так и максимального температурного значения, система будет функционировать под большими нагрузками или промерзать при сильных морозах. Это приведет к быстрому выходу из строя аппарата отопления. Поэтому при покупке такого котла рекомендуется проконсультироваться у специалистов и рассчитать его эксплуатационные характеристики на специальном калькуляторе.



В настоящее время существует довольно большой выбор отопительных приборов, с помощью которых можно эффективно организовать систему автономного отопления. Желание потребителей уменьшить зависимость от централизованных услуг по тепло и энергоснабжению вполне объяснимо. Экономия средств, затраченных на газовое и электрическое отопление, является существенным фактором, на который обращают внимание жители частных домов.

К тому же не всегда есть технологическая возможность подключиться к централизованному газоснабжению. В такой ситуации на главные роли выходит котельная техника, работающая на твердом топливе. Мощный твердотопливный котел является прекрасной альтернативой газовому оборудованию. Производители сумели не только повысить технологичность нагревательной техники этого типа, но и добиться значительного повышения эффективности твердотопливных агрегатов. Большая мощность и высокий коэффициент полезного действия твердотопливного котла, работающего на различных видах ископаемого и органического топлива, делают подобные аппараты востребованными и популярными.

Важным аспектом для того, что бы правильно выбрать нагревательный прибор для собственных нужд, является расчет мощности котла. Детально рассмотрим, как это сделать и на что следует обратить внимание.

Для чего необходимо делать расчет мощности нагревательного прибора


Внешний вид отопительной техники, высокие технологические характеристики, заявленные в техническом паспорте, дают только поверхностное представление о технических возможностях твердотопливного котла. Основным параметром, влияющим на ваш выбор, является мощность аппарата. В погоне за ней мы порой делаем скоропалительные выводы и переплачиваем, приобретая мощные агрегаты, не соответствующие реальным требованиям и поставленным задачам.

Цена-качество + тепловая отдача, соотношение имеет определяющее значение для любого отопительного оборудования. Фирмы-производители предлагают потребителю нагревательные котлы самых разных моделей, каждая из которых соответствует определенным условиям эксплуатации. Несмотря на это, в каждом отельном случае важно иметь понимание, как должен работать нагревательное устройство и на что будет расходоваться ресурс греющего агрегата. Рассчитанный с учетом потребностей и конструктивных особенностей помещения параметр работы отопительного прибора на твердом топливе, правильная установка оборудования, позволят вывести систему домашнего отопления на оптимальный режим работы.

Многие потребители задаются вопросом. Как рассчитать самостоятельно мощность собственного твёрдотопливного котла, что бы в дальнейшем не было проблем с работой системы отопления. Сложного ничего нет. Приложив минимум знаний и усилий, можно получить предварительные данные, дающие представление о том, какой должен быть нагревательный прибор и чем его лучше топить.


Мощность отопительного котла —  теория и реальные факты

Нагревательный аппарат, работающий на угле, дровах или на другом органическом топливе выполняет определенную работу, связанную с подогревом теплоносителя. Величина работы котельного оборудования определяется объемом тепловой нагрузки, которую способен выдержать твердотопливный котел при сгорании определенного количества топлива. Соотношение расходуемого количества топлива, объем выделяемой тепловой энергии на оптимальных режимах работы оборудования и является мощностью котла.

Некорректно подобранный по мощности отопительный агрегат, не сможет обеспечить необходимую температуру котловой воды в отопительном контуре. Маломощные твердотопливные устройства не позволят автономной системе полностью реализовать ваши потребности в плане обогрева жилья и обеспечении работы ГВС. Возникнет необходимость увеличивать мощность автономного устройства. Мощный аппарат наоборот, создаст проблемы во время эксплуатации. Придется вносить конструктивные изменения в существующий отопительный комплекс для снижения тепловой нагрузки твердотопливного нагревательного устройства. Зачем зря жечь драгоценное топливо, если нет необходимости в таком количестве тепла.

Площадь дома, м2 Мощность котла, кВт Максимальный расход топлива, кг/ч
100 5-12 3,2
130 6-16 4,7
160 6-20 6,0
200 7-24 7,6
220 8-25 7,9
270 10,32 8,9
370 18 и более от 14,0

Для справки: превышение мощности котла технологических параметров системы отопления, приводит к тому, что теплоноситель в контуре будет расходиться импульсивно. Частые включения и выключения нагревательного агрегата приводит к перерасходу топлива, снижению эксплуатационных возможностей отопительного оборудования в целом.

С теоретической точки зрения рассчитать оптимальный режим работы котельного оборудования не представляет сложности. Ориентировочно принято считать, что 10 кВт достаточно для отопления жилой площади в 10 м2. Данный показатель берется с учетом высокой теплоэффективности здания и стандартных конструктивных особенностей строения (высота потолка, площадь остекления).

В теории расчет делается на основе следующих параметров:

  • площадь отапливаемого помещения;
  • удельная мощность отопительного оборудования для обогрева 10 кв. м, с учетом климатических условий вашего региона.

В таблице показаны средние параметры котельного оборудования, применяемого потребителями в Московской области:

Площадь жилого дома, других помещений, м2 Рекомендуемая мощность агрегата, кВт
60 — 200 до 25
200 — 300 25 — 35
300 — 600 35 — 60
600 — 1200 60 — 100

Параметры тепловой нагрузки выглядят оптимальными на бумаге, в теории, чего явно недостаточно применительно к местным условиям. Подобранный агрегат в реальности должен иметь избыточные возможности. В реальности надо ориентироваться на оборудование, способное работать с небольшим запасом мощности.

На заметку: Избыточная мощность твердотопливного котла позволит быстро выйти на оптимальный режим работы всю систему отопления в доме. Дополнительный ресурс должен превышать расчетные данные на 20-30%.

Реальные показатели нагрузки твердотопливных агрегатов зависят от совокупности самых разных факторов. Климатические условия региона, в котором вы проживаете, могут вносить коррективы при выборе нагревательного котла. Для средней полосы принято считать оптимальными следующие параметры мощности котельного оборудования:

  • однокомнатная городская квартира – котел с выходной нагрузкой 4,16- 5 кВт;
  • для двухкомнатной квартиры – оборудование номиналом в 5,85-6 кВт;
  • трехкомнатной квартире будет достаточно иметь агрегат  8,71-10 кВт;
  • четырехкомнатная квартира, жилой частный дом потребуют для отопления установки котла параметрами в 12-24 кВт.

Важно! Если речь идет о монтаже котельного оборудования на твердом топливе в частных домах и в загородных жилых постройках, необходимо ориентироваться на аппараты больших технологических возможностей. Для обогрева и обеспечения ГВС жилого дома площадью 150 м2 и более, потребуется ставить твердотопливный котел 24 кВт и более. Все зависит от интенсивности работы отопительной системы и объема бытовых потребностей в горячей воде.

Выбирать отопительную технику необходимо всегда индивидуально, опираясь на расчетные данные и собственные потребности.

Варианты расчета мощности твердотопливных агрегатов

Точность ваших расчетов зависит от учета всех факторов и показателей, на которые мы обращали внимание выше. Для большей понятности можно выполнить ряд действий, которые дадут представление о том, как это делается.

Удельная мощность нагревательного прибора обозначается буквой W. Для регионов нашей страны с суровым климатом этот параметр составляет 1,2-2 кВт. В южных областях удельная величина обогревателя варьируется в пределах 0,7-0,9 кВт. Среднее значение в данном случае составляет 1.2-1,5 кВт.

Для начала определяем площадь помещений, подлежащих отоплению. Далее полученные данные площади делим на удельную величину мощности котла, установленного в доме на определенной территории. Полученный результат делим на 10, из расчета теоретического соотношения затраченной мощности отопительного оборудования на обогрев 10 кв. метров.

Например: рассчитываем предельную нагрузку нагревательного котла, работающего на угле для среднестатистического жилого дома, площадью в 150 м2.

Жилая площадь составляет  —  150 кв. метров.

Удельная мощность отопительного аппарата для обогрева 10 м2 составляет 1,5 кВт.

Используем для работы следующую формулу: W = (150 х 1.5)/10. В итоге получаем 22,5 кВт. Полученное значение является отправной точкой для того, что бы подобрать автономный котел на твердом топливе, учитывая технологические возможности отопительной системы и собственных бытовых нужд.

На заметку: найдя подобную модель отопительной техники, накиньте 20-30% мощности для повышения технологических возможностей всего отопительного оборудования. От количества жильцов в доме зависит нагрузка на систему ГВС, комфортная температура в доме при условии, что котел работает на оптимальных режимах.

По аналогичному сценарию можно рассчитать необходимый ресурс отопительного аппарата для дома любой площади. Всегда учитывайте климатические условия и собственные запросы к котельному оборудованию.

Оптимальный выбор отопительной техники  — нюансы и тонкости вопроса

Узнав для себя необходимые параметры мощности твердотопливного котла, который будет стоять у вас в доме, можно приступать к проектированию и монтажу отопительной системы. Следует знать, что заявленные данные о ресурсе тепловой нагрузки оборудования оказывают влияние на стоимость агрегата. Нагревательные устройства малой мощности имеют ограниченные технологические возможности и рассчитаны главным образом на обогрев малых по площади помещений. Это могут быть дачные дома, сауны и гостевые постройки загородного типа.

При необходимости возникает вопрос, как увеличить функциональность и эффективность твердотопливного прибора. В данном случае существуют разумные технические и инженерные решения, с помощью которых увеличение работоспособности котла даст ощутимый эффект.

На заметку: существенно увеличить эффективность устройства можно посредством установки в дымоходе дополнительного теплообменника, который будет получать тепло от выходящих в атмосферу летучих отходов горения. Экономайзер (дополнительный теплообменник) даст прирост в 20-30% к номинальной мощности котельного оборудования.

Использовать для автономного отопления жилых домов твердотопливные котлы большой мощности нецелесообразно. Подобное оборудование громоздко и требует для установки специального помещения большой площади. Учитывая размеры и огромную мощность промышленного котельного оборудования, следует помнить о значительном расходе топливного ресурса.

Такая техника идеально подходит для отопления в промышленных масштабах. Много тепла потребуется при обогреве крупных промышленных объектов и сооружений. Твердотопливные агрегаты с большой тепловой нагрузкой устанавливаются на предприятиях.

Выводы

Подбор нагревательной техники  — задача сложная и ответственная. Не стоит сразу гнаться за моделями твердотопливных агрегатов, которые имеют большую мощность. В ряде случаев для отопления жилого дома вполне хватает установки агрегата с выходными параметрами в 24-36 кВт. При температуре за окном -30 0С, такой котел даст возможность создать внутри помещения температуру в +20-22 0С и нагреть воду в системе ГВС до показателей в 40-45 0С.

В каждом отдельном случае можно сделать выбор в пользу того или иного вида нагревательной техники.

Большая мощность котла может потребоваться в пиковых ситуациях, когда климатические условия заставляют работать систему отопления в усиленном режиме. Однако такие ситуации не являются систематическими, и большую часть времени ваш нагревательный прибор будет работать на пониженных режимах. Если у вас предполагается большой расход горячей воды в бытовых целях, то сразу следует ориентироваться на оборудование большей мощности. В современных частных домах больше 50% мощности нагревательного оборудования идет на обеспечение горячей водой обитателей дома. Подключение системы отопления «теплый пол» так же заставляют обращать внимание на котельное оборудование с большей мощностью.

Подбирать котел нужно не только исходя на его фактическую мощность. Здесь играет роль эксплуатационные возможности отопительной техники, способ и качество обслуживания котельного оборудования. Используя оптимальный вид топлива для своего нагревательного оборудования, наличие автоматики позволят вам добиться нормальной работы твердотопливного котла.


Использованные источники

  1. teplospec.com/tverdotoplivnoe-otoplenie/samodelnyy-tverdotoplivnyy-kotel-svoimi-rukami.html
  2. bigkotel.ru/vidy-kotlov/raschet-moshhnosti-kotla-na-tverdom-toplive
  3. zavodzenit.com/articles/statya/

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.