Котлы на твердом топливе длительного горения расчет мощности – самая подробная статья об устройстве и принципе работы долгоиграющих угольных котлоагрегатов, выборе и сравнении лучших моделей, отзывах и ценах

Содержание

Расчет мощности твердотопливных котлов

Для того чтобы выбрать котёл, работающий на твёрдом топливе, необходимо обратить внимание на мощность. Данный параметр 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. твердотопливный котел

Например, в помещении, где установлен пеллетный котёл с небольшой мощностью, будет в лучшем случае прохладно. Также не лучшим вариантом 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 необходимой мощности оборудования, вам нужно следовать определенным правилам.

Содержание:

  1. Как рассчитать мощность отопительного котла, зная объём отапливаемого помещения
  2. Как рассчитать, сколько тепла необходимо для нагрева воды
  3. Как произвести расчёт по площади
  4. Расчёт реальной мощности котла длительного горения на примере «Купер ПРАКТИК-8»
  5. Сколько энергии дают разные типы горючего

Как рассчитать мощность отопительного котла, зная объём отапливаемого помещения?

В данном случае расчёт производится по следующей формуле:

Q = V × ΔT × K / 850


  • Q – количество тепла в кВт/ч
  • V – объём отапливаемого помещения в кубометрах
  • ΔT – разница 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:

  • 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 – конструкция здания считается стандартной. У таких домой двойная кирпичная вкладка и мало простых окон. Кровля крыши обычная
  • 0,6-0,9 – конструкция здания считается улучшенной. Такое здание имеет окна с двойными стеклопакетами, основа пола толстая, стены кирпичные и имеют двойную теплоизоляцию, крыша имеет теплоизоляцию, сделанную из хорошего материала

Ниже приведена ситуация, в которой можно использовать данную формулу.

Дом имеет площадь 200 м², 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. Получается, чтобы узнать количество тепла, которое требуется для отопления дома, необходимо произвести следующий расчёт:

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

Полученный результат пока что не следует округлять, ведь к котлу может быть еще подключена система горячего водоснабжения.

Если вода для мытья нагревается другим способом, то результат, который получен самостоятельно не нуждается в корректировке и эта стадия расчёта является завершающей.

Как рассчитать, сколько тепла необходимо для нагрева воды?

Чтобы произвести расчет расхода тепла в этом случае необходимо самостоятельно прибавить к предыдущему показателю расход тепла для горячего водоснабжения. Для его расчета 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 котёл 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 необходимо прибавить 12,25 кВт/ч. Делается потому что показатель Qзаг меньше 40,83, следовательно, в помещении будет прохладнее ожидаемых 20 °С.
  2. В случае, если нагрев воды происходит порционно, 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, которая необходима для отопления помещения.

Как произвести расчёт по площади?

Такой расчёт является более точным, потому что учитывает огромное количество нюансов. Производится он по следующей формуле:

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


  1. 0,1 кВт – норма 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

  1. 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.

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

  • 1,27 – некачественная теплоизоляция
  • 1 – стена дома имеет толщину 2-ух кирпичей или утеплитель толщиной 15 см
  • 0,854 – хорошая теплоизоляция

  1. 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.

  1. k5 показывает сколько тепла потерялось из-за наружных стен. Имеет следующие значения:

  • 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

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

  1. k7 показывает сколько тепла была 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 расчет будет 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.

Вышеприведённые методы очень полезны, когда необходимо рассчитать мощность отопительного котла.

Расчёт реальной мощности котла длительного горения на примере «Куппер ПРАКТИК-8»


Конструкция большинства котлов рассчитана под конкретный вид топлива, на котором будет работать это устройство. В случае использования для котла другой категории топлива, которая не переназначена для него, КПД значительно сократиться. Также необходимо помнить о возможных последствиях использования того топлива, которое не предусмотрено производителем котельного оборудования.

Теперь продемонстрируем процесс расчёта на примере котла «Теплодар», модель «Куппер ПРАКТИК-8». Это оборудование предназначено для системы отопления жилых домов и других помещений, которые имеют площадь меньше, чем 80 м². Также этот котёл является универсальным и может работать не только в закрытых системах отопления, но и в открытых с принудительной циркуляцией теплоносителя. Данный котел обладает следующими техническими характеристиками:

  1. возможность использовать в качестве топлива дрова;
  2. в среднем за час, он сжигает 10 дров;
  3. мощность данного котла составляет 80кВт;
  4. загрузочная камера имеет объём 300л;
  5. КПД равен 85%.

Допустим, что для отопления помещения хозяин использует в качестве топлива дрова осинового дерева. 1 кг данного вида дров даёт 2,82 кВт/ч. 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).

Этого оборудования недостаточно для отопления помещения, которое имеет теплообменник объёмом 150 л, но если ГВС имеет теплообменник объёмом 50 л, то мощности данного котла будет вполне достаточно. Для того 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 определённо методом расчёта по объёму.

Также можно произвести самостоятельный расчёт 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 размер топки в 2 раза больше.

Также можно поискать топливный котёл, который рассчитан на несколько видов топлива. Например, котёл от того же производителя «Теплодар», только модели «Куппер ПРО-22», который может работать не только на дровах, но и на углях. В данном случае при использовании разных видов топлива будет разная мощность. Расчёт проводится самостоятельно, учитывая эффективность каждого вида топлива отдельно, а позже выбирается наилучший вариант.

Сколько энергии дают разные типы горючего?

В данном случае показатели будут следующие:

  1. При сгорании 1 кг высушенных опилок или небольшой стружки хвойного дерева выдача 3,2 кВт/ч. При условии, что 1л 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, дают 1 кВт, имея вес 300 грамм.
  4. Уголь из камня даёт почти 5 кВт, при весе 400 грамм.
  5. Торф из Белоруссии даёт 2еВт, при весе в 340 грамм.

Некоторые производители топлива в информации пишут срок сгорания одной загрузки, но не предоставляют информацию о том, сколько топлива выгорает за 1 час.

В такой ситуации необходимо произвести дополнительные расчёты:

  • Определить максимальную массу горючего, которая способна уместиться в отделении для загрузки горючего.
  • Узнать, сколько тепла может отдать котёл, работающий на данном виде сырья;
  • Какая 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 будут получены в результате всех расчётов, и будут показывать настоящую мощность твёрдотопливного котельного оборудования, которую он сможет выдать в течение 1 часа.

Как рассчитать мощность твёрдотопливного котла?

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 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.

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, м2Рекомендуемая мощность агрегата, кВт
60 — 200до 25
200 — 30025 — 35
300 — 60035 — 60
600 — 120060 — 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.

Твердотопливные котлы (обзор)

Содержание:

Конструкция и принцип работы твердотопливных котлов

Преимущества и недостатки котлов на твёрдом топливе

Классические твердотопливные котлы

Котлы длительного горения

Пиролизные котлы

Пеллетные котлы

Расчёт мощности и основные принципы монтажа котлов на твёрдом топливе

Котлы на твёрдом топливе изготавливаются из стали или чугуна и применяются для обеспечения отопления и горячего водоснабжения жилых и промышленных зданий. Совмещают в себе экономичность и возможность обустройства автономной системы отопления, что особенно актуально для негазифицированных регионов и районов с нестабильной подачей электроэнергии. Принцип действия данного вида котлов основан на выделении тепловой энергии в результате сгорания таких видов твёрдого топлива, как уголь, торф, дрова, пеллеты и других.

Конструкция и принцип работы твердотопливных котлов

Классический твердотопливный котёл представляет собой модульную конструкцию, собранную в одном корпусе.

Основные элементы конструкции:
1. Теплообменник является одной из важнейших деталей котла, с его помощью осуществляется передача тепловой энергии разогретого дымового газа непосредственно теплоносителю. Скорость прохождения газа регулируется дымососом. В среднем срок эксплуатации теплообменника составляет около 20 лет. Для изготовления может применяться сталь или чугун.
Стальной теплообменник обходится дешевле, однако быстрее изнашивается. Желательно поддерживать температуру теплоносителя не ниже 65° С, чтобы не допускать образования конденсата. К преимуществам стального теплообменника можно отнести его устойчивость к резким перепадам температур.
Чугунный теплообменник более долговечен, меньше подвержен образованию коррозии и требует поддержания температуры теплоносителя от 50° С и выше.

2. Топочная камера с дверцей предназначена для загрузки и сжигания топлива.

3. Колосниковая решётка должна иметь высокую теплокоррозийную устойчивость, для изготовления часто применяется сплав железа и графита (серый чугун). Решётка обеспечивает доступ воздуха для поддержания горения, равномерное распределение топлива, а также отсев несгоревших остатков в зольник.

4. Люк для прочистки верхних ходов.

5. Регулятор температуры может быть как механическим (регулятор тяги), так и автоматическим (микропроцессорный контроллер).
Для более комфортной и безопасной эксплуатации котла могут применяться дополнительные устройства: регулятор тяги, газовая горелка для розжига, термостатический клапан для предотвращения перегрева и другие.

Работа котла начинается с розжига, в процессе которого происходит быстрое повышение температуры с 30-35° С до 500-600° С за 5-10 минут. В это же время температура теплообменника возрастает до 40-70° С в зависимости от настроек системы. На следующем этапе температура в топке достигает 1000-1300° С в зависимости от применяемого топлива, а теплоноситель прогревается до рабочей температуры. На данном этапе важно не допустить превышения температуры 95° С, что достигается посредством регулировки поступления воздуха в камеру сгорания при помощи задвижки. На заключительном этапе топливо полностью прогорает, и образуются тлеющие угли, после чего происходит постепенное затухание и снижение температуры.

Большинство современных котлов оснащаются датчиком предназначенным для автоматического поддержания температуры в диапазоне от 65° С до 90° С. Датчик соединяется с заслонкой, которая регулирует доступ воздуха в топочную камеру для поддержания процесса горения.


Преимущества и недостатки котлов на твёрдом топливе

Применение твердотопливных котлов в системах отопления и горячего водоснабжения имеет ряд преимуществ:
1. Главным преимуществом котлов на твёрдом топливе является возможность их автономной работы. Работа котла не зависит от наличия электричества, газа или других внешних источников энергоснабжения, что позволяет эксплуатировать его в удалённых районах, а также использовать в качестве дублирующего источника тепла в случае отключения электроэнергии или возникновении проблем с подачей газа.
2. Применяемые виды топлива (уголь, торф, пеллеты и другие) обходятся намного дешевле использования газа, электроэнергии или дизельного топлива. Однако стоит учитывать дополнительные расходы на доставку, погрузочно-разгрузочные работы и хранение.
3. Максимальный КПД у стандартных котлов может достигать 84,9%.
4. Простое устройство котла существенно повышает его надёжность и продлевает срок службы.
5. Большинство моделей котлов может работать на разных видах топлива.
6. Стоимость твердотопливного котла ниже газового или электрического аналогичной мощности.

К недостаткам твердотопливных котлов можно отнести потребность в отдельном помещении для установки котла и хранения запасов топлива. Эксплуатация более трудоёмка, так как требует регулярной ручной загрузки топлива, вычистки золы и сажи.

Классические твердотопливные котлы

Стандартные твердотопливные котлы имеют предельно простую конструкцию, что обуславливает довольно низкую стоимость и простоту эксплуатации. Такие котлы имеют объёмное топочное отделение и неприхотливы к виду и качеству топлива. Полная энергонезависимость позволяет применять их в условиях отсутствующего или нестабильного электроснабжения.

Простота конструкции имеет и отрицательные стороны – сравнительно низкий КПД, необходимость частой загрузки топлива, механическая регулировка температуры теплоносителя, чувствительность к уровню влажности топлива и другие. Также требуется довольно частая очистка котла – накопление золы снижает производительность котла и может привести к перегреву и поломке. При эксплуатации таких котлов следует учитывать их большую инерционность – возможно только постепенное и относительно медленное снижение или повышение температуры, быстрый разогрев или выключение котла невозможны. Учитывая невысокую цену, такие котлы целесообразно применять в качестве запасного варианта на случай перебоев с поставками электроэнергии или газа.

Котлы длительного горения

Принцип действия котлов длительного горения направлен на продолжительное и экономное сжигание топлива. Период работы таких котлов на одной загрузке составляет до 5 суток при использовании угля и до 30 часов при использовании дров. Для увеличения времени работы и количества выделяемого тепла применяется метод «верхнего» или «верхне-нижнего» горения. Наглядно этот метод можно рассмотреть на примере горения обычной спички, повернув её сначала пламенем в направлении пола, а потом перенаправив вверх – при направлении пламени вверх время сгорания существенно возрастёт.

Камера подогрева воздуха соединяется с топочной камерой при помощи телескопической трубы с воздухораспределителем, через которую подаётся подогретый воздух. По мере прогорания топлива труба опускается под собственным весом, что обеспечивает равномерное оптимальное сгорание тонкого верхнего слоя топлива.

Отличительной особенностью таких котлов является большой объём топочной камеры, позволяющий загрузить до 50 кг топлива. За счёт ограниченной подачи воздуха происходит не столько сгорание, сколько тление топлива. Благодаря объёму камеры и медленному сгоранию, одной закладки топлива достаточно для работы котла от 12 часов до 5 суток. КПД таких котлов достигает 90%, они просты в эксплуатации и обслуживании.
Подобная, но более совершенная и экономичная технология применяется и в газогенераторных котлах.


Пиролизные котлы

Эффективность работы пиролизных (газогенераторных) котлов достигается за счёт раздельного сжигания твёрдого топлива и выделяемых в процессе горючих газов в отдельных камерах сгорания. Другое название явления пиролиза – сухая перегонка. Под воздействием высокой температуры (200-800° С) и при ограниченном доступе воздуха в камеру сгорания происходит разложение топлива на твёрдый остаток и пиролизный газ (смесь азота, водорода, угарного газа и углеводородов). Горючий газ с помощью вентилятора подаётся по керамической форсунке во вторую камеру, где происходит подмешивание кислорода и сжигание газа. В результате происходит дополнительная подсушка органического топлива (преимущественно используются дрова или щепа), что способствует более полному сгоранию и образованию меньшего количества золы и сажи. КПД пиролизных котлов может достигать 85-92% в зависимости от качества исходного топлива. Применяемая технология обеспечивает возможность работы котла на одной загрузке до 12 часов, более экономно расходует топливо по сравнению с классическими твердотопливными котлами и является более чистой и экологичной за счёт снижения количества твёрдых и газообразных отходов.

К недостаткам пиролизных котлов можно отнести их сравнительно высокую стоимость, повышенные требования к влажности органического топлива (не более 25-30%), необходимость полной загрузки для эффективной работы, обязательная установка трёхходового клапана для подмешивания горячей воды в обратную трубу (температура не должна опускаться ниже 65° С, чтобы не допустить образования конденсата) и предохранительного клапана для аварийного сброса излишка воды при закипании. Учитывая относительную сложность конструкции и потребность в дополнительном оборудовании, большинство таких котлов энергозависимы, что лишает их основного преимущества твердотопливных котлов – автономности.

Использование в качестве дополнительного оборудования бойлеров косвенного нагрева или теплоаккумулирующих баков позволяет сократить расход топлива до 20%, увеличить период между закладками, а также иметь постоянный запас воды для горячего водоснабжения.

Пеллетные котлы

Для работы таких котлов применяется специальный вид топлива – пеллеты. Пеллеты производятся в основном из отходов деревообрабатывающей промышленности методом прессования. Склеивание древесных частиц происходит без применения химических добавок: под воздействием температуры древесина выделяет лигнин, который и служит связующим веществом. При сгорании одной тонны пеллет выделяется 3500 кВт/ч тепловой энергии, что в полтора раза больше, чем в процессе сгорания аналогичного количества дров или древесной щепы. Влажность составляет всего 8-12%. Пеллеты представляют собой сыпучий гранулированный материал, что существенно облегчает процесс траспортировки и хранения и являются экологически чистым продуктом, не выделяя в процессе горения токсических веществ.

Конструктивной особенностью пеллетных котлов является обязательное наличие ёмкости (загрузочного бункера) для хранения и подачи пелет в камеру сгорания посредством шнекового механизма. При этом время непрерывной работы котла зависит исключительно от объёма бункера и составляет в среднем от 3-7 суток.

В зависимости от модели котла могут применяться различные способы сжигания пеллет. Ретортная горелка представляет собой стальную или чугунную чащу на поверхность которой снизу подаётся топливо. В зону горения осуществляется подача воздуха поддерживающего процесс горения и предотвращающего перегрев горелки. Могут использоваться как подвижные, так и неподвижные ретортные горелки. Подвижные (оборотные) позволяют эффективно сжигать топливо с большим содержанием золы, влаги и пыли.

КПД пеллетных котлов может составлять до 95% в зависимости от качества топлива и модели котла. Работа большинства котлов полностью автоматизирована и безопасна.

Пеллетные котлы являются энергозависимыми, так как для функционирования шнекового механизма, автоматического розжига и системы подачи воздуха необходимо наличие электроэнергии.

Расчёт мощности и основные принципы монтажа котлов на твёрдом топливе

При расчёте требуемой мощности котла нужно учитывать множество факторов – погодные условия для конкретной климатической зоны, степень утепления дома, герметичность стеклопакетов, тип применяемых радиаторов (стальные, алюминиевые, чугунные), наличие тёплого пола и многое другое. Очень приблизительный расчёт мощности можно сделать исходя из потребности 1 кВт на 10 м² при высоте потолков 3 метра, однако такие данные пригодны только для предварительного выбора модели котла, окончательный расчёт должен проводиться только специалистом.

Установка твердотопливного котла наиболее целесообразна в негазифицированных регионах и регионах где могут иметь место перебои с подачей электрической энергии. От того, насколько правильно смонтирован котёл и сделана его обвязка зависит эффективность и надёжность всей системы отопления в доме. Для оборудования топочной выделяется отдельное помещение, обязательно оборудованное системой приточно-вытяжной вентиляции. Монтаж котла производится на ровное бетонное или кирпичное основание на расстоянии не ближе 70 см от стен помещения. Преимущественно котёл используется в комплекте с теплоизолированным накопительным баком. Бак служит для защиты системы от перегрева, позволяет адаптировать различные источники тепла (котёл на твёрдом топливе, электрический котёл, газовый котёл или другие) в одну систему с системой отопления, оптимизирует работу котла, повышая его КПД и снижая расход топлива. Вода в таком баке может сохранять температуру в течение нескольких дней и применяется как для систем отопления, так и для бытовых нужд. Также могут применяться бойлеры косвенного нагрева, оборудованные как спиралевидными теплообменниками для использования тепловой энергии котла, так и электрическим тэном для нагрева воды в летнее время. Важным элементом обвязки котла является расширительный бак, предназначенный для компенсации излишков воды возникающих в процессе нагревания. Объём бака должен составлять не менее 1/10 общего объёма воды в системе.

На выходе из котла устанавливается группа безопасности, состоящая из манометра, автоматического воздухоотводчика (для предотвращения завоздушивания системы и возникновения воздушных пробок) и предохранительного клапана.
Особенностью твердотопливных котлов является невозможность контролировать подачу топлива, соответственно довольно высока вероятность перегрева. С целью предотвращения перегрева применяется охлаждающий теплообменник. Некоторые модели стальных котлов оснащены им изначально, в остальных случаях он устанавливается на выходе из котла перед системой отопления. При разогреве котла до 95° С срабатывает термостатический клапан и в теплообменник подаётся холодная вода из водопровода или специально предназначенной для этого ёмкости. После охлаждения котла и снижения температуры клапан закрывается.

Другим, более простым, способом борьбы с перегревом является применение сливного клапана. В случае превышения допустимого значения температуры горячая вода перенаправляется в канализацию, а в систему отопления подаётся холодная вода из водопровода.
При установке твердотопливного котла нужно учитывать его инерционность, затухание топлива и снижение температуры происходит постепенно. Учитывая, что за принудительную подачу теплоносителя отвечает циркуляционный насос, должна быть предусмотрена установка аккумуляторной батареи для его бесперебойной работы в случае отключения электрического снабжения. В противном случае неравномерный прогрев различных участков может вывести из строя всю систему отопления.

Эффективная и производительная работа котла во многом зависит от хорошей тяги и правильно рассчитанного и установленного дымохода. При выборе дымохода нужно обратить внимание на его высоту, диаметр, длину разгонного участка и качество утепления трубы. Высота и диаметр трубы рассчитываются исходя из мощности котла, при недостаточной высоте трубы дымовые газы будут плохо вытягиваться, а в худшем случае поступать в обратном направлении, в помещение. Обычно минимальная длина трубы указывается в инструкции к котлу, а диаметр соответствует выходному отверстию котла. Утепление трубы не позволяет дымовым газам остывать слишком быстро, при остывании тяга может ухудшиться. Для изготовления дымоходов применяется преимущественно труба из оцинкованной нержавеющей стали диаметром 120, 150 или 200 мм. Также производятся дымоходные трубы квадратного сечения. Такая труба слабо подвержена коррозии под воздействием атмосферных осадков и конденсата, удобна в сборке и установке, а также имеет привлекательный внешний вид что позволяет устанавливать её по фасаду дома. В нижней части дымохода оборудуется кран для слива конденсата и лючок для прочистки.

По желанию заказчика котлы могут дополнительно оборудоваться системами автоматической подачи топлива из загрузочного бункера. В этом случае может применяться только мелкоразмерное топливо.

Для подключения и обвязки котла могут применяться только металлические трубы (медные, стальные и другие), использование полипропиленовых, металлопластиковых и труб из сшитого полиэтилена недопустимо.

Расчет мощности твердотопливных котлов

Для того чтобы выбрать котёл, работающий на твёрдом топливе, необходимо обратить внимание на мощность. Данный параметр 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. твердотопливный котел

Например, в помещении, где установлен пеллетный котёл с небольшой мощностью, будет в лучшем случае прохладно. Также не лучшим вариантом 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 необходимой мощности оборудования, вам нужно следовать определенным правилам.

Содержание:

  1. Как рассчитать мощность отопительного котла, зная объём отапливаемого помещения
  2. Как рассчитать, сколько тепла необходимо для нагрева воды
  3. Как произвести расчёт по площади
  4. Расчёт реальной мощности котла длительного горения на примере «Купер ПРАКТИК-8»
  5. Сколько энергии дают разные типы горючего

Как рассчитать мощность отопительного котла, зная объём отапливаемого помещения?

В данном случае расчёт производится по следующей формуле:

Q = V × ΔT × K / 850


  • Q – количество тепла в кВт/ч
  • V – объём отапливаемого помещения в кубометрах
  • ΔT – разница 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:

  • 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 – конструкция здания считается стандартной. У таких домой двойная кирпичная вкладка и мало простых окон. Кровля крыши обычная
  • 0,6-0,9 – конструкция здания считается улучшенной. Такое здание имеет окна с двойными стеклопакетами, основа пола толстая, стены кирпичные и имеют двойную теплоизоляцию, крыша имеет теплоизоляцию, сделанную из хорошего материала

Ниже приведена ситуация, в которой можно использовать данную формулу.

Дом имеет площадь 200 м², 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. Получается, чтобы узнать количество тепла, которое требуется для отопления дома, необходимо произвести следующий расчёт:

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

Полученный результат пока что не следует округлять, ведь к котлу может быть еще подключена система горячего водоснабжения.

Если вода для мытья нагревается другим способом, то результат, который получен самостоятельно не нуждается в корректировке и эта стадия расчёта является завершающей.

Как рассчитать, сколько тепла необходимо для нагрева воды?

Чтобы произвести расчет расхода тепла в этом случае необходимо самостоятельно прибавить к предыдущему показателю расход тепла для горячего водоснабжения. Для его расчета 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 котёл 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 необходимо прибавить 12,25 кВт/ч. Делается потому что показатель Qзаг меньше 40,83, следовательно, в помещении будет прохладнее ожидаемых 20 °С.
  2. В случае, если нагрев воды происходит порционно, 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, которая необходима для отопления помещения.

Как произвести расчёт по площади?

Такой расчёт является более точным, потому что учитывает огромное количество нюансов. Производится он по следующей формуле:

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


  1. 0,1 кВт – норма 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

  1. 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.

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

  • 1,27 – некачественная теплоизоляция
  • 1 – стена дома имеет толщину 2-ух кирпичей или утеплитель толщиной 15 см
  • 0,854 – хорошая теплоизоляция

  1. 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.

  1. k5 показывает сколько тепла потерялось из-за наружных стен. Имеет следующие значения:

  • 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

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

  1. k7 показывает сколько тепла была 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 расчет будет 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.

Вышеприведённые методы очень полезны, когда необходимо рассчитать мощность отопительного котла.

Расчёт реальной мощности котла длительного горения на примере «Куппер ПРАКТИК-8»


Конструкция большинства котлов рассчитана под конкретный вид топлива, на котором будет работать это устройство. В случае использования для котла другой категории топлива, которая не переназначена для него, КПД значительно сократиться. Также необходимо помнить о возможных последствиях использования того топлива, которое не предусмотрено производителем котельного оборудования.

Теперь продемонстрируем процесс расчёта на примере котла «Теплодар», модель «Куппер ПРАКТИК-8». Это оборудование предназначено для системы отопления жилых домов и других помещений, которые имеют площадь меньше, чем 80 м². Также этот котёл является универсальным и может работать не только в закрытых системах отопления, но и в открытых с принудительной циркуляцией теплоносителя. Данный котел обладает следующими техническими характеристиками:

  1. возможность использовать в качестве топлива дрова;
  2. в среднем за час, он сжигает 10 дров;
  3. мощность данного котла составляет 80кВт;
  4. загрузочная камера имеет объём 300л;
  5. КПД равен 85%.

Допустим, что для отопления помещения хозяин использует в качестве топлива дрова осинового дерева. 1 кг данного вида дров даёт 2,82 кВт/ч. 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).

Этого оборудования недостаточно для отопления помещения, которое имеет теплообменник объёмом 150 л, но если ГВС имеет теплообменник объёмом 50 л, то мощности данного котла будет вполне достаточно. Для того 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 определённо методом расчёта по объёму.

Также можно произвести самостоятельный расчёт 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 размер топки в 2 раза больше.

Также можно поискать топливный котёл, который рассчитан на несколько видов топлива. Например, котёл от того же производителя «Теплодар», только модели «Куппер ПРО-22», который может работать не только на дровах, но и на углях. В данном случае при использовании разных видов топлива будет разная мощность. Расчёт проводится самостоятельно, учитывая эффективность каждого вида топлива отдельно, а позже выбирается наилучший вариант.

Сколько энергии дают разные типы горючего?

В данном случае показатели будут следующие:

  1. При сгорании 1 кг высушенных опилок или небольшой стружки хвойного дерева выдача 3,2 кВт/ч. При условии, что 1л 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, дают 1 кВт, имея вес 300 грамм.
  4. Уголь из камня даёт почти 5 кВт, при весе 400 грамм.
  5. Торф из Белоруссии даёт 2еВт, при весе в 340 грамм.

Некоторые производители топлива в информации пишут срок сгорания одной загрузки, но не предоставляют информацию о том, сколько топлива выгорает за 1 час.

В такой ситуации необходимо произвести дополнительные расчёты:

  • Определить максимальную массу горючего, которая способна уместиться в отделении для загрузки горючего.
  • Узнать, сколько тепла может отдать котёл, работающий на данном виде сырья;
  • Какая 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 будут получены в результате всех расчётов, и будут показывать настоящую мощность твёрдотопливного котельного оборудования, которую он сможет выдать в течение 1 часа.

Расчет мощности твердотопливного котла. Как рассчитать мощность твердотопливного котла.

Как рассчитать мощность твердотопливного котла?

Таким вопросом задаётся практически каждый, кто хочет обзавестись твердотопливным котлом горения. Никто не хочет переплачивать за ненужную мощность котла, впрочем как и каждый не хочет прогадать и потом мёрзнуть зимой.  Да и соотношение цена-качество, также немаловажный вопрос. Естессвенное желание покупателя заплатить меньше и получить больше мощности и комфорта.  Чем производитель и пользуется, завышая реальные показатели изделия. Кроме того фирма производитель в случае проблем начинает апеллировать к неправильной установке и качеству, загружаемого вами топлива. Поэтому очень важно понимать как именно рассчитать мощность твердотопливного котлаю. Ещё очень желательно, чтобы установку твердотопливного котла и первый запуск котла был выполнен компетентным специалистом. Благодаря такому подходу и с гарантией на изделие не должно быть проблем.  Итак расчет мощности твердотопливного котла является немаловажным вопросом.

Мощность. Предварительную мощность можно определить и самому. Ориентировочно 1,2 кВт котла хватает для обогрева 10 квадратных метров, при условии, что помещение хорошо утеплено и высота потолка составляет до трёх метров. Главные параметры при расчёте мощности:

  • площадь помещения, которые будет отапливаться.
  • удельная можность котла(с поправкой на условия климата) на 10 квадратных метров.

Таблица приблизительно необходимой мощности, с учетом климата Киевской области:

Площадь дома, м2 Мощность котла, кВт
60 — 200 до 25
200 — 300 25 — 35
300 — 600 35 — 60
600 — 1200 60 — 100

При выборе котла, необходимо учесть избыточною мощность для тех случаев, когда Вам необходимо будет быстро нагреть дом, приехав домой. Запас мощности котла должен быть на уровне 30%.


Для промышленных целей этот запас увеличивается в разы. Очень важно понимать, что твердотопливные котлы  — разные, по принципу работы, у разных котлов — “разные киловатты” . К примеру пиролизные котлы выдают отличный КПД, но при этом, учитывая скорость горения топлива в них. Однако мощность таких котлов должна быть с достаточным запасом из-за быстрого процесса горения. В среднем при квадратуре дома в 300 метров, необходимая мощность составит 75-85 кВт. Расчёт необходимой мощности отопительной системы касается не только выбора котла, но и вопроса касательно типа обогревательных приборов. Будет это тёплый пол или радиаторы отопления. Можно написать бесконечную статью инженерных расчётов относительно теплопроводимости различных материалов, необходимого сечения тех или иных труб в системе, всё это важно. Но всё же финальный расчет мощности твердотопливного котла отопления, да и монтаж твердотопливного котла должен выполнять квалифицированный специалист.

 

Вы также можете ознакомиться с показателями различных котлов на страничке: “Производители”

Расчёт расхода дров, угла в твердотопливном и пиролизном котле

Сколько потребляет твердотопливный котёл отопления – это довольно часто задаваемый вопрос среди владельцев недвижимости, желающих отапливать своё жилище с помощью природного топлива. В данной статье вкратце представлен расчёт приблизительного расхода твёрдого топлива, такого как дрова, пеллеты, уголь.

ПламяПламя

Горение пеллет в котле

Факторы, влияющие на уровень потребления твёрдого топлива

Вычислить, сколько потребляет твердотопливный котёл отопления, трудности не составит. Сложнее правильно подобрать исходные данные для выполнения расчётов.

Далее представлена методика подсчёта и одновременно приведён расчёт расхода количества дров для обогрева жилища в 100 м². Однако сначала рассмотрим исходные данные:

  • тип древесины, которая выбрана для растопки;
  • степень влажности древесины;
  • коэффициент полезного действия твердотопливной печи либо котла;
  • тепловая мощность, необходимая для отопления помещения.

Если вы когда-нибудь пользовались печью, то, наверняка, в курсе, что при горении дров из различных деревьев исходит неодинаковое количество тепла. Допустим, полена из берёзы выделяют больше жара, чем тополь либо сосна. Это обусловлено разницей в плотности и тепловой отдаче пород деревьев. Ко всему, объём дров на 1 кВт теплоэнергии зависит от содержания влаги в них. Соответственно, чем выше влажность, тем больше тепла расходуется на испарение жидкости из дров, а на отопление жилища остаётся меньше. В итоге топлива на обогрев дома уйдёт больше.

То, насколько рационально будет использоваться энергия, находящаяся в топливе, зависит от коэффициента полезного действия того или иного теплоисточника. Допустим, камин или печь большинство энергии выделяют в атмосферу вместе с продуктами горения, поэтому и их теплоотдача достигает только 60 %. В то же время, твердотопливный или пиролизный (длительного горения) котёл работает с отдачей тепла 80 %. Данные нюансы стоит учесть при подсчёте расходов на обогрев жилья.

Значение тепловой мощности, требуемой для обогрева дома, лучше принять по расчёту, выполненному мастерами в период проектирования жилища. Однако часто такие данные у владельцев недвижимости не сохраняются. Поэтому количество дров и их стоимость можно узнать по усреднённому значению потребляемой мощности. Определяется стандартным способом: на отопление 10 м² уходит 1 кВт тепла при самых плохих условиях, а средний показатель за сезон составляет 0,5 кВт. Усреднённый показатель для жилища площадью 100 м² будет 5 кВт/ч.

Расчёта расхода дров котлом длительного горения

Чтобы вычислить расход дров в твердотопливном котле длительного горения на сутки, пользуются следующей формулой.

V = 24Q / (q х 0.01КПД)
V – означает объём дров, необходимый на 1 час, м³;
Q – необходимая мощность для отопления, кВт;
q – тепловая отдача определённой породы древесины с конкретной степенью влажности, кВт/м³;
КПД – это эффективность котла, в %.

Допустим, вы приобретаете пиролизный котёл на твёрдом топливе с теплоотдачей в 75 %. Загружаете поленья из сухой сосны. Подсчёт будет выглядеть следующим образом.

V = 24 х 5 / (2166 х 0.01 х 75) = 0,074 м³.

Пробы провести правильный расчёт расхода топлива в пиролизном котле, требуется помнить про нюансы его работы. Коэффициент полезного действия 75-80 % отображают в формуле, если дрова имеют влажность максимум 25 %. В случае, если показатель больше, то эффективность котла понижается до 70 %.

Расход дров в твердотопливном котле длительного горения на месяц делается следующим образом:

0,074 х 30 = 2,22 м³

Однако это не конечный результат, так как в формуле задействован показатель теплоты сгорания для «чистого» м³, а по настоящему дрова в поленнице занимают больше места из-за плотности укладки. Чтобы верно осуществить расчёт дров в кубах, требуется узнать количество складометров.

Провести эти вычисления поможет ГОСТ 3242-88, где указан норматив. В связи с ним сложенные дрова необходимо обмерять, высчитывать складометры, а затем их переводить в плотные метры, м³. перевод производится через умножение объёма поленницы на значение полнодревесности.

Коэффициенты полнодревесности для перевода складочной меры вплотную

Длина, м Хвойные породы Лиственные породы
Круглые Расколотые Смесь расколотых и круглых Круглые Расколотые Смесь расколотых и круглых
Тонкие Средние Тонкие Средние
0,25
0,33
0,50
0,75
1,00
1,25
1,50
2,00
2,50
3,00
0,79
0,77
0,74
0,71
0,69
0,67
0,66
0,64
0,62
0,61
0,81
0,79
0,76
0,74
0,72
0,71
0,703
0,68
0,67
0,65
0,77
0,75
0,73
0,71
0,70
0,69
0,68
0,66
0,64
0,63
0,77
0,75
0,73
0,72
0,70
0,69
0,68
0,67
0,66
0,65
0,75
0,72
0,69
0,65
0,63
0,61
0,60
0,58
0,56
0,55
0,80
0,78
0,75
0,72
0,70
0,68
0,67
0,65
0,63
0,62
0,76
0,74
0,71
0,69
0,68
0,67
0,65
0,63
0,62
0,60
0,76
0,74
0,71
0,69
0,68
0,67
0,66
0,65
0,64
0,63

Так как в нашем случае стоит обратная задача, то вычисленный выше топливный объём требуется делить на один из коэффициентов, который соответствует настоящим условиям.

Допустим, взять колотые дрова длиной 0,5 м. Для хвойных пород необходимо брать показатель 0,73. В конце вычисляем реальный расход твёрдого топлива из сухой сосны за месяц для жилища площадью 100 м²:

2,22 м³ / 0,73 = 3,04 м³

Алгоритм расчёта расхода угля

Котёл современного типа может эффективно работать и на каменном угле, и на буром. Но если есть возможность выбора, то лучше выбрать уголь высокого качества – антрацит. Именно он характеризуется самой высокой тепловой ёмкостью и сгорает почти без остатка. Однако и стоимость антрацита выше других сортов. Необходимо рассмотреть цену на топливо, доставку и его теплоёмкость, и выбрать оптимальный вариант.

Подсчитать расход угля в твердотопливном котле можно двумя способами. Самый первый – элементарный, при помощи ведра. Обычно уголь измеряют тоннами, однако навряд ли в вашем котельном помещении будут весы для аккуратного отвешивания требуемой дозы для загрузки.

Одно ведро вмещает около 18 кг каменного угля.

Примерно, для обогрева жилища 200 м² будет уходить следующее количество угла:

  1. В сентябре-октябре одно ведро в сутки.
  2. С ноября по февраль – 10 вёдер.
  3. В марте-апреле около двух вёдер.

Если взять, что в месяце 30 дней и сложить все значения, то можно узнать общее число вёдер (780 вёдер). В килограммах получается:

780 х 18 = 14040 кг

Таким образом, за сезон отопления на обогрев жилища в 200 м² котёл на угле потребит немного больше 14 тонн каменного угля.

Второй способ подсчёта расхода угля в твердотопливном котле более научный. На сжигание 200 г угля уйдёт около 1 кВт тепла. Для уютного проживания во время отопительного периода необходимо приблизительно 50 000 кВт тепла:

50000 х 0,2 = 10000 кг (10 тонн)

Алгоритм расчёта расхода пеллет

Котёл на древесных гранулах является особенно актуальным для жителей тех регионов, у кого нет возможности отопления дома при помощи газа. Пеллеты производятся из отходов деревоперерабатывающей промышленности, поэтому являются экологически чистым видом топлива и, к тому же, с достаточно высоким коэффициентом полезного действия.

О том, чем хороши пеллетные котлы и об их минусах, написано здесь.

Ориентировочно, для расчёта расхода пеллет на обогрев дома 100 м², можно применять такую формулу. Количество гранул равно:

70 Вт/м² х 100 м² х 24 часа х 180 дней х 0,7 / 5000 Вт/час = 4234 кг
70 Вт/м² – показатель тепловых потерь 1 м² дома;
100 м² – площадь дома;
24 часа – часы в сутках;
180 дней – дни сезона отопления;
0,7 – значение нагрузки котла;
5000 Вт/час – это количество тепла, что образуется при сгорании 1 кг высококачественных пеллет.

Повторимся, что данные расчёты приблизительны. Существует множество нюансов, из-за которых значения могут варьироваться.

Можно с уверенностью сказать, что вычислить потребность твердотопливного котла в объёме топлива не сложно. Главное не спутать все данные, а по окончанию полученные кубометры умножить на стоимость топлива в вашей местности. Помните, что при заказе дров лучше уточнить о мерах, используемых поставщиком: складометры это либо «чистые кубометры». Иначе вы рискуете сделать ошибку и тем самым переплатить или недополучить некоторый объём дров.

Расчет мощности твердотопливного котла — формулы




Содержание:

  1. Причины выбора такого отопления
  2. Способы расчета — пояснения
  3. Советы по эффективному использованию


Твердотопливные котлы представляют собой отличную альтернативу широко распространенным газовым котлам. Современные и функциональные модели таких котлов успешно используются для отопления загородных коттеджных домиков, городских квартир (тут цены на квартиры в Киеве очень низкие, поэтому покупают их чаще всего), а также административных, производственных и промышленных зданий. Грамотный расчет мощности твердотопливного котла позволит обеспечить максимально комфортный уровень температуры и повысить эффективность этого отопительного оборудования.

Под понятием мощности принято подразумевать максимальную тепловую нагрузку данного изделия. И если этот важный параметр был выбран некорректно, это может привести к целому ряду проблем в процессе эксплуатации. В том случае, если этот показатель не достигает установленного, температура в системе отопления окажется низкой, поскольку процесс прогревания будет происходить слишком длительно и некачественно.

Мощность, превышающая максимально допустимую, также является крайне нежелательной, поскольку она заставляет индивидуальную систему отопления функционировать в так называемом импульсном режиме, что, в свою очередь, провоцирует значительные перерасходы используемого топлива. Разобравшись с тем, как рассчитать мощность твердотопливного котла, можно существенно снизить расходы на отопление при максимальном уровне комфорта.

Причины выбора такого отопления


Современные производители предлагают усовершенствованные модели твердотопливных котлов, предназначенные для установки в городских квартирах и загородных домах. Для таких изделий свойственен эстетичный внешний вид и компактные размеры.

По своим функциональным качествам и удобству использования они практически ничем не уступают популярным газовым аналогам. Более того, твердотопливные котлы являются более экономичными в отношении семейного бюджета – поэтому их популярность и востребованность стремительно возрастает. Среди других важных преимуществ, присущих отопительным котлам, работающим на твердых видах топлива, следует отметить такие, как:

  • широкая распространенность используемого топлива;
  • невысокая стоимость горючего;
  • абсолютная экологическая безопасность;
  • высокий уровень безопасности использования устройства;
  • отсутствие опасности перегрузок электрических сетей или взрывов;
  • минимальная пожарноопасность;
  • возможность изменения периода работы посредством загрузки твердого топлива различных размеров или фракций.

На способности котлов отопления влияют такие факторы, как общая площадь помещения, а также климатические условия региона, на территории которого оно расположено. Так, в условиях климата средней полосы оптимальные показатели для установки в городских квартирах является следующей:

  • для однокомнатных квартир – 4,16 кВт;
  • для двухкомнатных – 5,85 кВт;
  • для трехкомнатных – 8,71 кВт;
  • для четырехкомнатных – 11,05 кВт.

Важно! Установка твердотопливного котла возможна лишь в старых квартирах, в которых ранее имелось печное отопление и остались дымоходы.

В тех случаях, когда необходимо организовать систему отопления в загородных домах или других типах помещений с большей площадью, следует выбирать котлы, обладающие большими возможностями. Для наиболее эффективного обогрева помещений, площадь которых составляет от 150 до 350 кв. метров, рекомендуется выбирать отопительное оборудование с производительностью от 19,5 до 45,5 кВт. Разумеется, это средние показатели.

Способы расчета — пояснения


Для того, чтобы производить максимально точный расчет мощности твердотопливного котла отопления для каждого конкретного случая, необходимо руководствоваться такими показателями, как:

  • общая площадь помещения, в котором планируется установка котла;
  • удельная мощность отопительного устройства на десять квадратных метров отапливаемой площади.

Показатель удельной величины отопителя, обозначаемый буквой W, во многом зависит от климатических условий местности и поэтому может несколько различаться. Для северных регионов он составляет приблизительно 1,5-2 кВт, для южных колеблется от 0,7 до 0,9 кВт. Средняя величина возможностей отопительного оборудования для умеренных климатических условий может составлять от 1,2 до 1,5 кВт.

Чтобы правильно осуществить расчет мощности твердотопливного котла самостоятельно, необходимо общую площадь помещения сначала разделить на величину способностей отопителя, а затем полученную цифру разделить на 10. Иногда для выполнения таких расчетов используют более упрощенный метод, при котором в качестве величины удельной возможностей используется число 1. Однако в данном случае, для получения более объективного значения, рекомендуется к цифре, полученной в результате, дополнительно прибавить как минимум 15 процентов.

Для наилучшего понимания рассмотрим примеры. Предположим, необходимо рассчитать показатели котла, предназначенного для установки в городской среднестатистической двухкомнатной квартире. Жилая площадь составляет 55 квадратных метров, а удельная мощность отопителя на 10 кв. м. – 1,3 кВт. В данном случае применима следующая формула:
W котла = (55 х 1,3) : 10. В результате таких несложных математических действий получается 7,15 кВт.

Аналогичным способом можно легко определить оптимальные способности отопительного котла, работающего на твердом топливе, предназначенного для индивидуального дома с площадью 200 кв. метров:
W котла = (200 x 1,3) : 10 = 26 киловатт.

Мощность современных отопительных котлов влияет на их стоимость. Чем больший этот показатель у устройства, тем дороже оно обойдется потребителю. Помимо этого, на стоимость котла могут влиять также фирма-производитель, страна его происхождения, материал изготовления, а также индивидуальные функциональные особенности.

Наиболее популярными компаниями-производителями, которые специализируются на выпуске высококачественных и надежных систем отопления, работающих на твердых видах топлива, являются:

  • Buderus,
  • Bosch,
  • Dakon,
  • Ziehbart,
  • Данко,
  • Viadrus,
  • Protherm.

На примере устройств Buderus можно посмотреть разброс цен в зависимости от их способностей.

Название котла Мощность Стоимость
Buderus S111-12 13,5 875 у.е.
Buderus G221-20 20 1305 у.е.
Buderus G221-25 25 1467 у.е.
Buderus G221-32 32 1620 у.е.
Buderus G221-40 40 1742 у.е.
Советы по эффективному использованию


Выбирая наиболее эффективный отопительный агрегат для обогрева своего жилого помещения, следует соблюдать определенные правила, которые позволят ему работать с максимальной эффективностью и производительностью. Очень важно поддерживать возможности отопительного устройства на надлежащем уровне.

Мощность агрегата этого типа может значительно снижаться при использовании некачественного сырого топлива – в таких случаях устройство затрачивает слишком много энергии на предварительное высушивание топлива. При ухудшении производительности уже установленной системы её способности можно повысить самостоятельно. Для этого необходимо:

  • применять исключительно сухое и высококачественное топливо;
  • при открытой отопительной системе устанавливать специальный циркуляционный насос для равномерного прогрева;
  • при закрытой системе устанавливать предохранительный клапан;
  • регулярно осуществлять очистку всех каналов, дымоходов и других компонентов отопительного оборудования.

Вверх

Соблюдение несложных правил эксплуатации позволит эффективно улучшить принцип работы котла, а также продлить срок его надежной и безопасной эксплуатации.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о