Что такое полезный объем в котле

  Слабая мощность котла пустит насмарку всё, включая уровень жизни. Из-за превышенной мощности, система заработает импульсами: потребление топлива вырастет, а срок службы оборудования сократится. Может закипеть котёл. Или мозги. Как рассчитать правильно, какие параметры учитывать, что такое теплопотери и другие вопросы покупателей о мощности котлов читайте здесь.

1. Как просто рассчитать мощность котла отопления?

Рассчитать примерную мощность котла для дома можно по площади и по объёму.

1) Упрощённый вариант вычислений по площади: 10 кВт на 100 м² дома (или отапливаемой площади). И это цифра покажет лишь минимальную мощность, ниже которой опускаться нельзя.

Для учёта климатических зон разработали коэффициенты, которые корректируют эту формулу:

• Средняя полоса России – это 1-1,5;
• Северные районы – это 1,5-2;
• Южные территории – 0,7-0,9;
• Москва и Подмосковье – 1,2-1,5.

Чтобы приблизиться к реалистичной цифре, нужно ещё учесть возможные теплопотери. Для этого к минимальному значению прибавляют 10-15%. Если потолки выше 2,7 метра, то делим высоту потолков по факту на высоту стандартную. Получаем ещё один поправочный коэффициент.

Пример:

Посчитаем мощность котла для дома в Подмосковье. Потолки – 3 метра, площадь – 150 м². Котёл нужен двухконтурный – для тепла и горячего водоснабжения.

По формуле получается 15 кВт – минимальное значение мощности для будущего котла. Далее, к цифре 15 добавляем 10% теплопотерь, умножаем на климатический коэффициент 1,2. Потолки выше 2,7м, поэтому умножаем полученную цифру на коэффициент 1,1.

Мощность котла = 15 кВт (минимум) + 10% (теплопотери) * 1,2 * 1,1 =21,7, округляем до 22 кВт.

2) Вторая формула от объёма: 1 м3 – 40 Вт. Плюс накрутки, которые включили в первую формулу, кроме потолочного коэффициента. Подсчитаем по этой формуле тот же дом в Подмосковье.

Мощность котла =((150 м²*3м)* 40 Вт + 10%) * 1,2 * 1,1 =23522 Вт ≈ 24 Квт. Разница между первым и вторым расчётом в 2 кВт. Вариант расчета мощности котла по объему воздуха является наиболее правильным.

На этом можно было бы прекратить читать эту статью. Но разница между примерным и точным расчётом в нескольких нюансах. Что за нюансы — спросите вы. Ответ на этот вопрос заложен в следующих пунктах.

2. Какие параметры, кроме объёма и площади, влияют на выбор котла? И почему это важно?

Упрощённая формула расчёта зачастую приводит к покупке неподходящего котла. Каждый дом индивидуален, а теплопотери в процентах не могут быть равны для всех домов. Перед подсчётом мощности считают данные конкретного дома:

1) Замерить площадь стен, окон, дверей;

2) Уточнить толщину стен, указать тип отделки и материал, высоту потолков;

3) Понаблюдать минимальную температуру дома в морозы;

4) Определить желаемую температуру в результате установки котла;

5) Выписать значения теплопроводности для материалов, из которых строили дом.

Тепловое сопротивление материалов

Зачем это нужно? Ключевой параметр, влияющий на выбор котла – это теплопотери дома. Дома с одинаковой площадью и объёмом, но отличающейся степенью утепления, потребуют разное по мощности оборудование.

Куда уходит тепло:

А также значение имеет: насколько отличается уличная температура от внутренней, климатический регион, сила и направление ветра, как стоит дом относительно частей света.

3. Как посчитать мощность с учётом теплопотерь?

Что такое теплопотери? Допустим, на улице мороз -20 градусов, дома средняя температура равна +20 градусов. Эти величины уравновешиваются через обмен энергией. Происходят тепловые потери. Вычислить мощность котла с высокой точностью помогает величина теплопотерь при суровых условиях погоды.

Шаг 1

Потери тепла определяются по формуле: Q = Qкрыши + Qстен + Qпола + Qдверей + Qокон,

Где крайнее значение Q – это теплопотери каждой поверхности дома.

Каждое значение Q вычисляется по формуле: Q = S* T/R

Где Q – потери тепла в Вт, S – площадь конкретной поверхности в м², T – разница уличной температуры и комнатной в градусах, R – справочные данные теплового сопротивления по типам материалов.

Шаг 2

В эту формулу дополнительно закладывают непроизвольные теплопотери сквозь щели, вентиляцию, вытяжку, открывание дверей и проветривание через окна. Для самостоятельного расчёта без программы добавляют дополнительно 5% от общей цифры утечек.

Шаг 3

Дальше переходим к определению мощности котла. Всего две формулы на выбор:

Ркот. = (Sпомещ.*Pуд. ) / 10, где Ркот. — мощность котла, Sпомещ. — суммарная площадь комнат в доме, где планируется отопление, Pуд. — удельная мощность по условиям климата.

Ркот. = (Qпотерь*Sот. площ. ) / 100, где Ркот. — мощность котла, Qпотерь – теплопотери, Sот. площ. – суммарная площадь отапливаемых комнат.

Шаг 4

Для электрического и газового котла можно воспользоваться таблицей для проверки:

4. Зачем считать, если можно купить котёл с запасом мощности?

Иногда у котлов имеется резерв производительности. Это хорошо, когда резерв не более 25%. Особенно, когда семья планирует развивать площадь: достроить бассейн, баню, или другую отапливаемую зону. Когда требуемая мощность превышена значительно, собственник тратит лишние деньги, а оборудование работает внештатном режиме:

• Ломается или даёт сбои;
• Снижается КПД системы;
• Котёл большей мощности стоит дороже;
• Расходуется больше топлива, чем требуется для обогрева дома;
• Понадобится более мощный и дорогой насос;
• В доме будет очень жарко;
• Автоматическое регулирование затрудняется, может закипеть котёл;
• Котел начинает тактовать — включаться и выключаться за короткий промежуток времени, изнашиваются узлы оборудования;
• В дымоходе появляется конденсат. При горении конденсат вступает в реакцию с выбросами и образуется кислота. Она разрушает дымоход и иногда котёл. 

Вывод: при частом включении и выключении тратится больше топлива, чем при непрерывной работе. Покупка котла с превышением мощности не только не имеет смысла, но и вредна для бюджета и оборудования.

5. Как решить проблему высокой мощности и слабой потребности?

В идеальной ситуации котёл работает с постоянной, номинальной мощностью. При этом наружная температура постоянно меняется, а бывают и вовсе аномальные скачки. Что делать? Помогут четырёхходовые смесительные клапаны в гидравлической системе. Или вариант с термогидравлическим распределением. Эти устройства решают проблему не корректировкой мощности котла, а подстраивают регулирующий клапан. Или меняется скорость работы циркуляционного насоса. Температура теплоносителя в батареях становится комфортной, не нарушая оптимальных условий котла. Это решение имеет минус – высокая цена.

Для газовых и жидкотопливных котлов эту ситуацию решает многоступенчатые горелки. Более низкая ступень снижает мощность котла при необходимости. Продвинутые модели имеют в конструкции плавную регулировку мощности горелок – модуляцию. Это дешевле и не так хлопотно, как первый вариант.

В твердотопливных котлах также бывает встроена настройка мощности и автоматическая подача топлива. Это помогает решить вопрос с избытком мощности при изменениях внешней температуры.

6. Что будет, если купить котёл меньшей мощности?

Когда собственник ошибся с мощностью в меньшую сторону, это так же плохо, как и переизбыток. Система работает на пределе. Снижается срок службы. Дом отапливается недостаточно, возможно промерзание системы при аномальных морозах.

7. Зачем обращаться к специалисту?

Мы выяснили, что покупать котёл от площади неправильно. Важно учитывать теплопотери здания. Например, дом в 300 м² может отопить котёл в 15кВт, если все поверхности капитально утеплили. А в дом 150 м² может потребоваться оборудование на 30кВт при тонких стенах и не утеплённой крыши и вентиляции.

На эту тему есть сотни нормативов и регламентов, есть десятки формул. Иногда одно противоречит другому, или нормативы изменяются и непрофессионалу сложно разобраться, актуальны ли эти требования. Можно это все посчитать, вооружившись стопкой справочников. Или обратиться к специалистам, которые сделают точный расчёт в программе и объяснят все тонкости. Помогут сэкономить деньги, время, смоделируют эффективную систему отопления дома.

Какие выводы?

• Формула от площади дома не годится для точного подсчёта мощности;
• Формула от объёма более реалистична;
• Самое правильное – считать мощность исходя из теплопотерь дома;
• Излишний запас мощности губителен для оборудования, заниженный тоже;
• Консультация специалиста сбережёт время и деньги.

Критерии выбора твердотопливного котла:

• Мощность твердотопливного котла
• Топливо для твердотопливного котла
• Объем загрузочной камеры котла и время горения
• Материал теплообменника, чугунный или стальной?
• Энергопотребление
• Функции автоматики и безопасность котла
• Буферная емкость в котле
• Возможность перехода на газ
• Виды твердотопливных котлов

Расчет мощности твердотопливного котла

Для расчета мощности твердотопливного котла можно использовать усредненное значение — 1 кВт мощности котла требуется для обогрева 10 кв.м утепленного помещения, при высоте потолков до 3м. Если Вы планируете отапливать помещение до 150 кв.м Вам понадобиться котел мощностью 150/10 = 15 кВт.

Так же мощность твердотопливного котла может быть выбрана на основе данных, касающихся объема отапливаемого помещения. Величина этого отношения зависит от степени теплоизоляции здания, площади и высоты помещения. В случае хорошей теплоизоляции можно использовать коэффициент 40, и в случае здания, не имеющего теплоизоляции, коэффициент 60. Используем вышеуказанные данные для расчета мощности котла, для помещения площадью 150 кв. м., высота помещения 2,5 м, с хорошей теплоизоляцией. 150 х 2,5 х 40 = 15000Вт или 15 кВт

Приведенные выше расчеты показывают необходимую мощность котла в случае его использования только для отопления помещения. Если же планируется использовать котел для приготовления горячей воды в косвенном бойлере, необходимо учитывать дополнительно мощность теплообменника водонагревателя.

Топливо для твердотопливного котла

Большинство твердотопливных котлов могут работать на нескольких видах топлива — буром угле, антраците, коксе, дровах, топливных брикетах, торфе и т. д. Калорийность разных видов топлива существенно отличается, поэтому мощность котла и время работы от одной загрузки на разных видах топлива будет разной.

Покупатель, приобретая котел, часто думает, что мощность котла будет одинаковой, независимо от вида сжигаемого топлива. В действительности же падение мощности при сжигании менее калорийного топлива может достигать 25-30% (при соблюдении допустимой влажности топлива). При работе на топливе влажностью 30-40% потеря мощности будет еще больше.

Производители указывают, какое топливо необходимо использовать, как основное, а какое топливо можно использовать, как дополнительное. Желательно использовать основной вид топлива, на нем, котел может работать продолжительное время без вреда для котла.

Полезный объем загрузочной камеры и мощность котла

Данная характеристика показывает, как соотносится объем закладываемого за одну загрузку топлива с мощностью котла. Это очень важная характеристика, которая показывает, как часто вам придётся ходить к котлу для закладки топлива. Это отношение для стальных котлов составляет, как правило, 1,6 — 2,6 л/кВт, а для чугунных 1,1-1,4 л/кВт. Чем эта цифра больше, тем лучше, тем реже вам придется закладывать в котел топливо.

Полезный объем загрузочной камеры – это тот объем, который вы можете фактически использовать для закладки топлива. Полезный объем максимален для котлов с верхней загрузкой топлива, так как только верхняя загрузка позволяет равномерно заполнить топливную камеру. У котлов с передней загрузкой через дверцу, особенно многосекционных с длинным теплообменником, равномерное распределение топлива по загрузочной камере требует дополнительной затраты времени и усилий.

— Полезный объем/мощность для традиционных котлов

— Полезный объем/мощность для пиролизных котлов

Время горения одной закладки для пиролизных котлов составляет — от 6 до 10 часов. При этом достигается уровень КПД до 90%.

Отличительной особенностью пиролизного котла является наличие двух камер сгорания: в первой происходит первичное горение (в этой камере искуственно создается дефицит кислорода, что приводит к процессу пиролиза и генерации синтез газа), во второй камере происходит догорание синтез газа.

Основным видом топлива для данного вида котлов выступает древесина, желательно твердых пород. Пиролизные котлы имеют большую загрузочную камеру сгорания по сравнению с традиционными моделями.

— Полезный объем/мощность для пиллетных котлов

В этих котлах в качестве топлива используется прессованная и гранулированная древесина – пиллеты. Котел самостоятельно с помощью шнека подсыпает в зону горения необходимое количество топлива. Розжиг этого вида котлов также автоматический. Время горения котла зависит исключительно от емкости бункера. В отдельных случаях такие котлы комплектуются пневмоподачей топлива из хранилища. Для таких котлов топливо завозится один раз в сезон, далее весь процесс автоматизирован.

— Полезный объем/мощность для котла длительного горения

Время горения данного вида котла составляет от 12 часов до двух суток. Камера сгорания в котлах длительного горения устроена так, что горение в ней происходит сверху вниз, при этом топливо не горит открытым пламенем, а тлеет. Запас топлива в котле достаточно значительный

Твердотопливный котел, чугунный или стальной теплообменник?

Модельный ряд твердотопливных котлов представлен двумя видами котлов: изготовленными из чугуна или стали. Однозначного ответа, какой материал лучше подходит для твердотопливного котла чугун или сталь, нет.

Производители специализируются, как на чугунных, так и на стальных котлах. При выборе твердотопливного котла, в первую очередь необходимо учитывать основные характеристики и задачи, с которыми должен справиться котел: мощность, вид топлива, объем камеры загрузки, длительность горения, экономичность, безопасность, цена. Понимание особенностей материала твердотопливного котла необходимы для правильной его эксплуатации и обслуживания.

Чугунный котел – представлен в виде секционной конструкции. Каждая секция может быть отделена друг от друга. Разборная конструкция удобнее при транспортировке, монтаже или обслуживание котла в случае его поломки или разгерметизации.

Чугун в процессе эксплуатации покрывается сухой ржавчиной, представляющей собой пленку оксида железа, это так называемая химическая коррозия. Как правило, сухая ржавчина не прогрессирует. Влажной коррозии чугун подвергается значительно медленнее, чем сталь. Чугунные теплообменники можно реже чистить — их КПД, даже вследствие появления нагара в процессе эксплуатации, снижается меньше.

Небольшим недостатком чугунного теплообменника является боязнь термического удара, если в неостывший чугунный теплообменник попадет холодная вода, он может треснуть, поэтому следует избегать значительной разницы температур между подающей и обратной линиями. Тепловая инерционность чугунных котлов выше, они долго нагреваются, но с другой стороны и медленнее остывают.

Стальной котел – представляет собой цельный моноблок, который собирается и варится в заводских условиях.

Котлы, изготовленные из стали в меньшей степени подвержены разрушению от резкой смены температуры. Сталь эластичнее чугуна и без проблем переносит разницу температур, даже если подпитка холодной водой осуществляется в обратную линию. Способность стали легко переносить изменение температуры, позволяет твердотопливным котлам со стальным теплообменником более широко использовать автоматику котла. Стальные котлы реагируют быстрее чугунных котлов, они быстрее остывают и быстрее нагреваются.

Однако не стоит забывать, что при больших и частых перепадах у стали, возможно, появление усталых зон и, как следствие, трещин в местах, ослабленных сваркой. Если стальной котел проржавел или поврежден отложениями солей жесткости, то ремонт, скорее всего, будет просто невозможен — получить сварку заводского качества в домашних условиях практически нереально. Фактически прогоревший стальной котел придется выбрасывать, тогда, как у чугунного котла поврежденную секцию мастер просто заменит.

Потребление электроэнергии

Энергонезависимые твердотопливные котлы прекрасно подходят для систем отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, в таких системах не требуется циркуляционный насос, а как следствие, такая отопительная система работает без потребления электроэнергии.

К котлам, работающим без потребления электроэнергии можно отнести классические чугунные или стальные твердотопливные котлы, а также некоторые модели твердотопливных котлов длительного горения. Удобство использования таких твердотопливных котлов очевидны, они прекрасно подойдут для отопления в районах, где происходит частое отключения электричества, также котлы данной модификации прекрасно подойдут, как резервный или вспомогательный котел, в случае длительного отключения электроэнергии.

Энергозависимые котлы — обычно это котлы, которые имеют электрическую панель управления и вентилятор, нагнетающий воздух в камеру сгорания. К энергозависимым котлам можно отнести: пиролизные котлы со встроенным вентилятором, пеллетные котлы и большинство котлов длительного горения снабжены вентилятором.

Устройство и принцип действия системы аварийного охлаждения котла

В современных системах отопления с твердотопливными котлами все чаще применяется принудительная циркуляция теплоносителя, так как это позволяет существенно сэкономить средства, затрачиваемые на строительство систем отопления, позволяет избежать присутствия в интерьере труб проходящих по стенам под различными углами, применить современные эстетичные и эффективные отопительные приборы с терморегуляторами, обеспечивающими экономию топлива. Единственным недостатком системы отопления с принудительной циркуляцией являются возможные нарушения циркуляции теплоносителя и вследствие этого перегрев котла.

Система отопления может быть уже нагрета или перегрета, а котел продолжает вырабатывать тепло, так как сгорание дров или угля остановить нельзя, можно только несколько уменьшить его интенсивность. Следовательно, систему отопления нужно защищать от возможного перегрева. Теплоноситель на выходе из котла может нагреваться до +100-110С. Пластиковые и металлопластиковые трубы системы отопления такой температуры не выдержат, и вся система отопления придет в негодность.

Для защиты от перегрева системы отопления чаще всего используют охлаждающий теплообменник. Он может быть встроен в котел или установлен между выходом котла и системой отопления.

При производстве стальных котлов есть конструктивная возможность разместить охлаждающий змеевик внутри тела котла. Таким образом, змеевик охлаждает теплоноситель непосредственно внутри корпуса котла и не дает ему возможность закипать.

Подключение предохранительного теплообменника для котла Dakon DOR

В чугунных котлах ситуация намного сложнее. Нет конструктивной возможности расположения в нутрии котла независимого контура охлаждения, поэтому самый безопасный способ для чугунных котлов это установка отдельного охлаждающего теплообменника на выходе из котла.

Подключение предохранительного теплообменника для котла Viadrus Hercules

К охлаждающему теплообменнику через термоклапан, настроенный обычно на +95°С, подается холодная вода (обычно из водопровода). Если котел нагревается до предельной температуры, то термоклапан открывается, и холодная вода, протекая через охлаждающий теплообменник, который омывается перегретым теплоносителем, охлаждает его до безопасной температуры. И так до тех пор, пока котел не охладится ниже предельно допустимой температуры.

Также для защиты системы отопления от перегрева используют переключающий (отключающий клапан), который при перегреве котла блокирует подачу перегретого теплоносителя в систему (он сливается в канализацию), и подает в нее холодную воду из водопровода. В этом случае холодная вода должна быть под достаточно высоким давлением, чтобы передавить пружину клапана и попасть в подающую отопительную линию. Такой вариант зашиты прост в реализации, но кроме жесткого требования к минимальному давлению холодной воды, имеет и другие серьезные недостатки. Давление воды не должно быть высоким, вода не должна быть жесткой (иначе при попадании жесткой воды в систему отопления котел и другие элементы будут покрываться изнутри слоем накипи), также подача холодной воды в разогретый котел может привести к тепловому удару.

Подобные варианты защиты системы от перегрева не обеспечивают 100% гарантии защиты. Установка большого бака-аккумулятора устраняет вышеперечисленные недостатки.

Буферная емкость в котле

Самым лучшим вариантом использования твердотопливного котла является совместное применение котла и большого теплоизолированного бака с водой, включаемого между котлом и системой отопления. Такой бак обычно называют буфером (буферной емкостью) или аккумулятором тепла. Он выполняет несколько функций:

— Аккумулирует тепло от отопительного котла и отдает его по мере необходимости в систему отопления;

— Защищает систему отопления от перегрева котла, так как поглощает весь перегретый теплоноситель, смешивая его с большим запасом теплой воды;

— Позволяет легко увязать различные отопительные котлы (твердотопливный котел, газовый котел, электрический котел) в единую систему, согласовав их с системой отопления;

— Улучшает температурный режим работы котла, увеличивая его эксплуатационный КПД и уменьшая расход топлива;

— Увеличивает эксплуатационный комфорт, уменьшая периодичность загрузки топлива и обеспечивая отапливаемые помещения относительно стабильной температурой теплоносителя.

Есть различные методики расчета рекомендуемого объема, но практика показывает, что объем буферной емкости должен быть не менее 25 литров на 1 кВт мощности твердотопливного котла. Чем мощнее котел, тем больше объем буфера. Чем меньше система отопления при неизменной мощности котла, тем больше объем буфера (так как система отопления может поглотить меньше тепла и его избыток будет больше).

Возможность перехода на газ

Если Вы планируете использовать отопительный котел в местности, где часто происходят перебои с газом и электричеством, тогда Вам прекрасно подойдет традиционный твердотопливный котел.

Несмотря на свою простоту, он является универсальным средством в системе отопления. Большинство классических твердотопливных котлов можно переоборудовать для работы на газе или жидком топливе.

Процедура несложная, все, что для этого нужно это установить надувную горелку для определенного вида топлива. Традиционный твердотопливный котел будет полезен и там, где есть сегодня возможность использования обычного печного топлива, а в перспективе появится возможность проведения газа. Важно учитывать один нюанс — КПД такого переделанного котла будет немного ниже, чем у котла, специально рассчитанного на работу с газом.

Виды твердотопливных котлов

• Традиционные твердотопливные котлы;
• Газогенераторные(пиролизные) дровяные котлы;
• Котлы длительного горения;
• Пеллетные котлы.

Традиционные твердотопливные котлы по своей конструкции напоминают обычную печь с окном для подачи топлива, топочной и дымоходом. Топливом для традиционного твердотопливного котла может послужить как уголь, так и дерево. Основным элементом традиционного твердотопливного котла является теплообменник, который обеспечивает передачу теплоносителю тепловой энергии. Модельный ряд классических твердотопливных котлов представлен двумя ви?