Формула расчета расхода газа по мощности котла – Лучшее отопление

В обобщенном виде данная формула выглядит так:

Р = Pu * S * Kp* Kr, где

Р — необходимая для отопления мощность отопительного прибора на природном газе;Pu — удельная мощность отопительного прибора, величина которой составляет 1 кВт/10 м² площади помещения;S — полная величина полезной площади, которая равна сумме всех отапливаемых помещений,Kp – поправочный коэффициент, величина которого напрямую зависит от климатической зоны;Kr — поправочный коэффициент, учитывающий теплопотери и степень утепления здания.

Величина поправочного коэффициента климатической зоны составляет 1 для центральных регионов, 0,8-0,9 — для южной полосы и 1,5-2 — для северных регионов Российской Федерации.
Поправочный коэффициент по степени утепления принимается 1 для зданий с нормальной степенью утепления, 0,8 — для хорошо утепленных домов и 1,2 — для слабо утепленных. Следует учитывать, что к слабо утепленным зданиям не относятся строения с полным отсутствием утеплительного контура.
В качестве примера можно привести деревянный сруб с наружным или внутренним утеплением слоем минеральной ваты толщиной 50 мм, расположенный на Среднем Урале. Оба поправочных коэффициента для этого домовладения будут равны единице, а для отопления его площадей в количестве 240 м² потребуется газовый котел 24 кВт.

Расчет мощностных характеристик газовых котлов со встроенным проточным водонагревателем ничем не отличается от аналогичных действий для одноконтурных моделей, так как процессы отопления и приготовления горячей воды в таких моделях разделены во времени.

Как уже отмечалось выше, во время подачи горячей воды к точкам водоразбора отопительный контур не работает.Единственным фактором, который следует учитывать, является мощность самого отопительного прибора, которая является показателем скорости и количества приготовляемой горячей воды.

Чем мощнее котел, тем быстрее нагревается поступающая в теплообменник холодная вода и выше ее температура. Так для типового настенного котла Вайллант 24 кВт, максимальное количество горячей воды составляет 11,5 литров в минуту, при нагреве ее на 30°С.

Основным отличием работы одноконтурного котла с бойлером косвенного нагрева от двухконтурной схемы отопления является совмещение процессов отопления и нагрева горячей воды. Такая особенность требует выделения дополнительной мощности газового котла, величина которой требует серьезных теплотехнических расчетов.

Скорость нагрева определенного объема воды на требуемую величину в определенный промежуток времени является комбинацией из трех независимых величин и на практике используется редко. Для практического применения достаточно озвучить тот факт, что мощность большинства 100 литровых накопительных бойлеров на электричестве составляет всего 1 кВт.

Такой величины обычно достаточно для обеспечения горячей водой семьи из трех человек.На практике в качестве практической рекомендации по увеличению мощности на подготовку горячей воды в накопительном бойлере косвенного нагрева достаточно увеличить расчетную мощность отопительного прибора на величину 20-30%.

Простейшие формулы расчета параметров производительности газового оборудования оправдывают себя в домовладениях обычной архитектуры со стандартной высотой потолков и небольшой площадью остекления. Для более сложных архитектурных проектов необходим учет множества дополнительных параметров, которые прямым или косвенным образом влияют на тепловые параметры здания.

Как было уже указано выше, площадь остекления играет очень важную роль в формировании теплопотерь конкретного здания и в некоторых случаях является решающим фактором для расчета. К таким случаям относятся панорамные окна, окна на всю высоту фасада, а также высокие стеклянные окна балконных конструкций.

Полный расчет теплопотерь таких зданий лучше доверить специалистам. В противном случае велика вероятность ощутимого снижения температуры в отапливаемых помещениях при наступлении серьезных холодов.В качестве технического отступления по поводу остекления дома стоит отметить, что самым плохим вариантом оконных конструкций являются однокамерные стеклопакеты, которые не являются надежной защитой от холода.

Практические расчеты показывают, что дополнительные расходы на установку двухкамерных стеклопакетов окупаются уже в течение второго года эксплуатации, что является серьезным аргументом в пользу их установки.Еще одним фактором дополнительных расчетов мощностных характеристик отопительного оборудования является большая высота потолков, а также, так называемый, второй свет.

Большая высота потолков снижает циркуляцию воздуха в местах пребывания человека и ведет к общему снижению температуры в районе пола. Такую особенность необходимо учитывать при проектировании загородного дома, а все необходимые расчеты вести не по площадям отапливаемых помещений, а по их объемам.

Важным параметром частного дома, который прямо влияет на его теплопотери, является утепление потолков. Особенно той их части, которые непосредственно контактируют с холодным воздухом улицы. Увеличение толщины утеплительного слоя является необходимым условием снижения теплопотерь.

Строительные нормы и правила требуют при установке приточно-вытяжной вентиляции с принудительным удалением воздушных масс полной замены воздуха в жилых помещениях в течение каждого часа. Нетрудно заметить, что без принятия дополнительных мер, обычная вентиляционная установка потребует удвоения мощности отопительного оборудования, что приведет к существенным затратам на приобретение оборудования и его последующую эксплуатацию.

Типовым решением проблемы принудительной вентиляции является установка рекуператоров тепла, в которых забираемый с улицы воздух обогревается удаляемым теплым воздухом. Такие устройства имеют довольно высокий КПД, который в современных устройствах достигает величины 90%.

Проблема рекуперации тепла в загородном доме часто наталкивается на серьезную стоимость оборудования рекуперации, срок окупаемости которого, при небольшом числе проживающих и низкой стоимости газа, может составлять 10 и более лет. По этой причине многие владельцы идут на отказ от рекуперационных установок и просто снижают кратность воздухообмена в особо холодные дни.

Прямая заинтересованность менеджеров торговых организаций очень часто приводит к существенному завышению мощности выбранного газового котла, что ведет к необоснованным затратам на приобретение оборудования и его эксплуатацию.

Ярким примером аргументации по увеличению мощности служат расчеты количества кВт, необходимых для нагрева бойлера косвенного нагрева. Так, для нагрева за 28 минут воды до необходимой температуры в бойлере емкостью 200 литров, необходима полезная мощность 24 кВт.

• быстрый нагрев воды необходим при непрерывном процессе принятия душа или ванны для нескольких человек, что в реальных условиях происходит нечасто. Запаса 50 литров горячей воды вполне хватает для приема душа для 2-х человек;
• увеличение производительности отопительного прибора рассчитано для критических наружных температур, которые в стандартной формуле лежат в диапазоне минус 28-35°С. Непрерывное потребление горячей воды в таких условиях можно спокойно ограничить;
• система отопления работает в прерывистом режиме — сначала нагревает помещение до заданной температуры (воздуха или воды в отопительном контуре), а потом выключается. В таком режиме, в отопительных паузах, на нагрев горячей воды используется вся мощность прибора отопления.
  Анализ всех приведенных факторов показывает, что для реальных условий вполне достаточно увеличить мощность на нагрев воды в накопительном бойлере на указанные выше 20-30%.

Многим потребителям будут интересны ориентировочные расходы на оплату природного газа в отопительный сезон в зависимости от производительности котельного оборудования. Такие расходы позволяют, с достаточной долей уверенности, сравнить расходы на отопления на природном газе с расходами на отопление на других видах топлива.

Теплотехнические расчеты показывают, что для получения 10 кВт тепла необходимо истратить 1 м³ природного газа. С учетом КПД газовых котлов из 1 м³ природного газа реально получается 9 кВт тепловой энергии, которая полностью уходит на отопление дома.

Для примера возьмем реальный дом на Среднем Урале площадью 120 м². Для его отопления стоит настенный газовый котел Вайллант 24 кВт, который работает в режиме половинной мощности — 12 кВт. Такой котел в максимальном режиме потребляет 1,34 м³ в час, что за месяц составляет примерно 1000 м³ природного газа.

В течение отопительного сезона система отопления в максимальном режиме работает единичные дни и для определения реального потребления газа принято делить полученную величину (1000 м³) на 2. То есть, расчетное потребление газа в холодное время года будет составлять примерно 500 м³.

Полученная величина (500 м³) служит хорошим ориентиром о верхней границе потребляемого газа, однако в реальных условиях она, как правило, существенно меньше. Так, для относительно мягкого отопительного сезона 2021-2022 г., реальное среднемесячное потребление газа для указанного выше примера (дом 120 м² на Среднем Урале) составило всего 326 м³.

Фактическое значение получено для периода с 20 октября 2021 года по 21 марта 2022 года. Общие потребление газа за это период составило 1630 м³. Ежемесячные затраты на отопление дома, при цене природного газа 5 рублей за м³, составили 1630 рублей.Реальная стоимость отопления для частных домовладений средней степени утепления и вполне конкретной площади служит хорошим ориентиром для владельцев будущих домов, так как на практике позволяет оценить будущие расхода на отопление. Такая особенность связана с прямо-пропорциональной зависимостью площади здания и расходами на его обогрев.

Небольшие затраты на отопление частных домовладений с помощью газового котла является не единственным достоинством оборудования такого типа. Из других преимуществ и достоинств отопительного оборудования на природном газе отметим следующие:

• развитые системы автоматики позволяют с большой степенью точности выдерживать заданные климатические параметры в отапливаемых помещениях, что является еще одним действенным фактором экономии;
• многоступенчатые системы газовой безопасности полностью исключают утечку природного газа, что устраняет главный недостаток природного газа — его взрывоопасность;
• небольшие габариты и относительно низкая стоимость котельного оборудования на природном газе повышают общий экономический эффект от низкой стоимости топлива;
• высокая надежность оборудования и его высокий КПД снижают эксплуатационные расходы на обслуживание, проверку и ремонт газовых котлов на природном газе;
• встроенные теплообменники для приготовления горячей воды двухконтурных моделей отопительного оборудования уменьшают затраты на комплексную систему отопления;
• относительно небольшие габариты и весь котельного оборудования позволяют существенно экономить площади под помещение котельной, что качественно улучшает потребительские свойства загородного дома;
• небольшая потребляемая мощность от сети переменного тока позволяет устанавливать относительно недорогие источники бесперебойного питания, что качественно улучшает условия эксплуатации котельного оборудования и всей системы отопления в целом;
• автоматизация системы отопления на природном газе дает возможность легко устанавливать удаленные устройства управления работой отопительного оборудования. Такая особенность хорошо зарекомендовала себя для загородных владений, жильцы которых часто отсутствуют дома.

Вывод: общий курс правительства на упрощение процесса газификации домовладений постепенно устраняет главный недостаток природного газа — высокая стоимость услуг местных сетей газораспределения.Заключение

Анализ всех факторов расчета мощности газового котла для отопления частного дома убедительно показывает, что ориентировочный расчет мощностных характеристик отопительного оборудования дает адекватные величины для большинства новых и уже построенных загородных домов.

Также в данном материале показано, что для домов сложной конфигурации с большой площадью остекления, простейшие методы расчета не являются гарантией получения верного результата, а для грамотного расчета параметров отопительного оборудования лучше обратиться к квалифицированным специалистам или воспользоваться профессиональными онлайн калькуляторами с необходимым набором архитектурных характеристик дома.

Как снизить потребление

Попытаться снизить расход газа котлом отопления можно, и даже нужно. Ведь от количества потребляемого топлива агрегатом напрямую зависит бюджет владельца. Поэтому необходимо интересоваться различными способами снижения расхода газа.

Редко в городских условиях устанавливают газовые котлы. Это обусловлено сложностью монтажа оборудования. Однако бывает и такое. Всё, что можно сделать городскому жителю для снижения расхода газа, это:

Хорошее утепление может помочь сэкономить на отоплении до 50-60 %.

Чаще газовый котёл приобретают для дач и частных домов. В отличие от города, где газ используется в основном для приготовления пищи, в данных условиях газовый агрегат может применяться для отопления, подогрева бассейна, горячей санитарной воды и т.д.

Чтобы снизить расход газа котлом отопления можно выполнить следующие действия:

• Установить счётчик. Для контроля потребления газа можно установить счётчик, а можно просто вести наблюдения о расходах. Купите блокнот и оставьте его рядом со счётчиком. В нём вы будете время от времени делать пометки. Конечно, в основном расход газа будет зависеть от погодных условий, а данные будут условными, но по истечению года вы сможете сделать выводы о попытке сэкономить с высокой точностью.
• Провести работы по теплоизоляции. Экономия газа может быть выше, если серьёзно заняться утеплением дома, а именно крыш, чердака, техпомещений, подвала, фасада, т.е. всех поверхностей, которые упускают тепло. Плюс ко всему, при утеплении вы получите и шумоизоляцию. Это важно в особенности, если здание находится недалеко от дорог. А чтобы теплоизоляция не опустошила ваш карман, получите консультацию у специалиста в этой сфере. Он составит наилучший план работ.
• Установить правильный котёл, который непосредственно отвечает за благоприятный микроклимат в доме, а от его коэффициента полезного действия и эффективности зависит потребление газа.

Один из рациональных вариантов подключения котла в частном доме выглядит следующим образом:

1. Газовый котёл напольный с теплообменником из чугуна правильных мощностных характеристик.
2. Монтаж бойлера косвенного нагрева на необходимое количество жидкости.
3. Установка терморегулятора и программатора, позволяющих производить контроль котельного оборудования в зависимости от времени и заданного графика.

Что касается чугунного теплообменника – такие конструкции очень выносливые. Их средний срок службы 20 лет. Из-за того, что функционирующих частей в котлах напольного типа меньше, чем в моделях с двумя контурами, обслуживание будет обходиться дешевле.

Мощность котла отопительного агрегата должна соответствовать проектной или той, которую вы рассчитали сами.

От чего зависит потребление газа

Важный вопрос, от которого зависят материальные расходы. Факторы:

• мощность котла;
• тепловые потери;
• калорийность газа.

Котел — основной генератор тепла, от производительности зависит комфорт, расход газа. Обогреватель может быть:

• конвекторным;
• с открытой камерой сгорания;
• с закрытой камерой сгорания;
• конденсационным.

Конвектор – воздушный обогреватель. Используется конвекция: принудительная, естественная. Газ сгорает в камере сгорания, проходя по теплообменнику, выводится наружу. Холодный воздух поступает к теплообменнику через нижнюю часть корпуса, нагревается, выходит в помещение. Для ускорения процесса используют вентиляторы.

Газовый конвектор

Топка может быть двух видов:

В открытой топке кислород берется из воздуха помещения, продукты сгорания выводятся наружу.

Обогреватели с открытой камерой можно ставить в нежилых помещениях. Это связано с безопасностью.

В закрытой камере кислород поступает вместе с наружным воздухом, выводится наружу. Системы более безопасные, производительные. Конвекторы отличаются малым КПД, около 86%, используются для обогрева небольших помещений.

Схема котла с: а) открытой; б) закрытой топкой

Газовые котлы устроены примерно также, но нагревают воду, которая обладает теплопроводностью выше, чем у воздуха, КПД больше. Отличие — способ передачи тепла. Нагретая в теплообменнике вода (другой теплоноситель) насосом передается радиаторам в разных частях дома. Возможно передавать тепло на большие расстояния. КПД у котлов с открытой камерой составляет 88%, закрытой – 92%.

Чтобы повысить производительность котла, стараются отобрать тепло у продуктов сгорания. Придумали конденсационный котел. Работает, как обычный, но имеет два теплообменника: первый – обычный, берет тепло от продуктов сгорания, второй устанавливается на пути выхлопных газов.

Как работает газовый конденсационный котел

Чем меньше тепловые потери, тем меньше расход газа.

Сколько энергии потребляет система обогрева дома

К тепловым потерям относятся условия, факторы, понижающие температуру в доме. Все учесть невозможно, выделим некоторые:

• географическая точка;
• обогреваемая площадь;
• если отапливается квартира – где она располагается;
• материал наружных стен;
• вентиляция;
• расход тепла на дополнительные нужды.

Первый пункт относится к климатической зоне, чем севернее, тем больше потери. Расположение дома на местности. Например, дом, расположенный отдельно, на возвышенности, подвержен большему влиянию ветровых нагрузок, чем защищенный другими зданиями, в низине.

Второй пункт правильнее назвать обогреваемый объем, повышение потолка увеличивает площадь наружных стен, вносящих потери. Исключение — подвальное помещение такого же объема теряет значительно меньше тепла, чем верхнее помещение.

Квартира в центре дома имеет потери только через одну внешнюю стену, верхняя угловая — две уличные стены плюс потолок, соединенный с чердаком, крышей. Южные помещения получают дополнительный обогрев от солнца, чего нельзя сказать про северное расположение.

Теплоизоляция стен — самый важный момент в сбережении тепла. Больше всего соприкасаются с наружным воздухом, даже незначительное снижение теплопотерь может дать результаты. При строительстве, проектировании, стоит подумать о строительном материале. Если здание построено – необходимо оценить теплопроводность стен, утеплить. Траты окупятся за счет снижения потребления газа.

Схема потерь тепла

Вентиляция — слабое место. Правильно отрегулированная, исправная будет давать необходимый кислород, экономить выработанное тепло. Некоторые в качестве вентиляции используют оконные, дверные щели, однако, подход не оправдан здравым смыслом. Щели могут появляться в стене, не прошедшего ремонта дома.

К последнему пункту списка относятся газовые плиты, горячее водоснабжение ГВС. Нагревание происходит косвенным путем, через дополнительный теплообменник. Чем больше расход ГВС, тем больше будет расходоваться газ.

После определения теплопотерь можно рассчитать энергию для восполнения. Существуют формулы, таблицы, но в них трудно разобраться. Можно воспользоваться упрощенной схемой, отображенной в таблице:

Показаны потери для наружных стен, окон, необходимо выбрать строку, измерить площадь помещения. Например, имеем стену с одним окном, потери составят 100 Вт/м2. Длина комнаты 4 м, ширина 2,75 м, произведение — 11 м2. Умножаем на 100 Вт/м2, получаем 1100 Вт или 1,1 кВт. Проводятся вычисления во всех комнатах, результат суммируется.