Теплопроизводительность котла формула

Организация автономной системы отопления в частном доме требует покупки котла, работающего на жидком, твердом топливе, газу либо электричестве. Независимо от теплоносителя, доступного в регионе, этот прибор обязан иметь достаточную мощность для обеспечения комфортной температуры в зимний период. Если она недостаточна, значит, в доме будет тепло, избыточна, увеличится расход теплоносителя, денежных затрат.

Основная цифра — теплопотери

Первостепенное значение при точном расчете мощности котла имеют теплопотери — количество тепла, теряемого (уходящего) через стены, окна, пол, потолок: Эти «проблемные» зоны нуждаются в утеплении. Это позволяет снизить потери тепла. Чем лучше проведено данное мероприятие, тем меньшей мощности нужен котел.

Теплопотери определяются по формуле Q=k*S(t1-t2), где k — коэффициент теплопотерь, зависимый от материала (для окон указывается в документации), для остальных оснований берется из табличных данных, S — площадь, t1 — температура внутри помещения (принимается за 20 градусов) и t2 — самая низкая наружная, зависящая от региона.

Отдельно вычисляют потери тепла каждой поверхности. Полученные значения складывают. Результатом становится общий показатель всего здания, который измеряется в киловаттах — величине, используемой и для мощности тепловых генераторов. Мощность оборудования подбирается с запасом от 10 до 15% от теплопотерь (особенно актуально для твердотопливных котлов). Если есть гидромассажная ванная, бассейн — искусственные водоемы, то есть воду подогревают с помощью котла, а также вентиляционные системы, они должны учитываться.

Основная формула для расчета котла

Искомая мощность котла может быть рассчитана по простой формуле W=S*Wуд/10, где S — общая жилая и бытовая площадь помещений, Wуд — удельный показатель мощности, необходимый для отопления 10 квадратных метров с корректировкой на климатический пояс:

• средняя полоса (эталонная) — 1,0-1,1;
• южные регионы — от 0,7 до 0,9;
• северные области — 1,5-2,0.

Для Москвы и области он равен от 1,2 до 1,5.

Если площадь кирпичного дома составляет 100 кв. м. с потолками от 2,5 до 2,7 м, удельная мощность принимается за 1,0. Расчет равен площади умноженной на единицу. Получается 100. Это значение делится на 10, что дает результат 10 кВт. Такой же дом, находящийся на севере, потребует котла 15-20 киловатт.

Расчет мощности котла с учетом дополнительных параметров

Чтобы получить максимально точный расчет, необходимо учесть несколько моментов:

• Высота потолка. Среднестатистическое значение составляет 2,6 метров. Если он гораздо выше, значит вычисляют среднее значением. Оно рассчитывается путем деления имеющейся высота на 2,6, значит, коэффициент составляет 1,23, но полученную цифру округляют до 1,3. С поправкой на данный показатель мощность равна 10 кВт*1,3=13 киловатт.
• Теплопотери. На плохо утепленные стены приходится 35, окна — от 10, холодный пол — 15, кровлю — 25 процентов. Обычно лишь некоторые зоны «проблемные». Неутепленными остаются какие-то области. Даже одна из перечисленных зон обязательно должна приниматься во внимание.

Коэффициент (k) имеет следующие параметры:

• 1 — дома из пеноблока, кирпича, дерева;
• 1,5 — домостроения, стены которого не были утеплены должным образом;
• 1,8 — жилых частные зданий, в которых не было проведено утепление кровли, стен;
• 0,6 — современные хорошо утепленных дома, коттеджи.

В приведенном примере с поправкой на высоту рассматривается новое частное строение с хорошей теплоизоляцией. Это означает, что мощность равна 7,8 (13*0,6). Если утепление стен не проводилось, значит, требуется котел с мощностью 13*1,5=19,5 кВт. К полученному значению прибавляют запас примерно в 15%-20%.

Приблизительный подбор

Не всегда есть смысл пользоваться сложными расчетами. Для дома со средними показателями высоты потолка, построенные в средней полосе, хорошо утеплённые мощность котла может подсчитываться по формуле 100=1 кв. м. Это означает, что достаточно просто умножить имеющуюся отапливаемую площадь на 100. В данном варианте не учитывают подогрева воды.

Большинство консультантов в магазине пользуются данной формулой, а затем прибавляют запас. Результаты всегда округляют в большую сторону, но не по принципу с цифры 5 после запятой. Если получается значение типа «20,3», вам сразу предложат котел 24 КВт.

Если мощность котла будет чрезмерной?

Недостаток тепплопроизводительности не позволяет обеспечить требуемый уровень температуры даже в условиях бесперебойной работы. Переизбыток нестрашен котлам с автоматикой. Это все современные электрические и газовые котлы. Оптимальным показателем считаются дополнительные 20-25%.

«Запас» мощности может вызвать следующие проблемы:

• КПД снижается, расход топлива возрастает. Это особенно актуально для одно- и двухступенчатых горелок, которые не могут плавно корректировать производительность.
• Частое включение/выключение котла (тактование) приводит к нарушению нормального функционирования, уменьшает продолжительность службы горелки.
• Большие вес и габариты по сравнению с маломощной модель оборудования, что повышает требования к монтажу.

Дороговизна — еще один весомый аргумент в пользу отказа от покупки чрезмерно мощного оборудования. Придется платить больше за устройство, часть производительности которого не будет использована.

Яркие примеры избытка мощности разбираются в данном видео:

Когда переизбыток теплоизводительности уместен?

Котел с «запасом» мощности уместен при задействовании буферной емкости (теплоаккумулятор). Он представляет собой накопительный резервуар (бак) определенного объема. Назначение емкости — накапливать образуемые излишки тепловой мощности, которая будет использоваться на отопление, подогрев воды для обеспечения ГВС.

Теплоаккумулятор становится прекрасным решением для частных домов при недостаточной производительности контура горячего водоснабжения. Бак станет оптимальным решением для твердотопливных котлов, работающих циклично, когда сгорающее топливо отдает максимальное количество тепла, быстро остывая после прогорания.

Накопительный резервуар оптимально использовать с электрическим котлом. Он нагревает бак во время действия сниженного тарифа ночью, а днем отдает собранное тепло, распределяя его по системе. Это позволяет поддерживать оптимальный уровень температуры без подключения котла.

Источник: zen.yandex.ru

Тепловая мощность водогрейного котла КВ, это количество теплоты которое передаётся теплоносителю (воде) в процессе сгорания топлива в котле. Тепловая мощность котла КВ измеряется в гигакаллориях (ГКал/час) или мегаваттах (МВт/час).

1 ГКал/час — это 40 кубометров воды (40 м³/час), нагретые на 25 градусов Цельсия (25 ⁰С) за один час. 1 ГКал = 1.16 МВт.

Формулу для расчёта тепловой мощности котла КВ в гКал/час можно представить в виде:


Q = (T1 — T2) * расход сетевой воды (м³/час) / 1000, где T1 — Т2 — разность температур воды на входе и выходе из котла в градусах Цельсия.

Таким образом, для того чтобы посчитать мощность, которую выдаёт котельная, необходимо расход воды умножить на разность температур (перепад между «подачей» и «обраткой» ) и разделить на 1000. У Вас получится мощность в гигакаллориях (ГКал).



Расчет мощности котла КВ. Пример 1:

Температура воды на «подаче» (из котельной в тепловую сеть) — 63 ⁰С



Температура воды на «обратке» (из тепловой сети в котельную) — 48 ⁰С



Расход сетевой воды — 125 м³/час (по насосам)



Мощность котла КВ=(63 — 48) * 125/1000=1.875 Гкал. * 1.16 = 2,175 МВт
.

Расчет мощности котла КВ. Пример 2:



Температура воды на входе в котёл — 56 ⁰С



Температура на выходе из котла — 75 ⁰С



Расход воды в котле — 45 м³/час


Мощность котла КВ=(75 — 56) * 455/1000 = 0.855 ГКал * 1.16 = 0.99 МВт.

Источник: www.kotel-kv.com

Как посчитать тепловую мощность

Формулу для расчёта тепловой мощности в гКал/час можно представить в виде:

Q = (T₁ — T₂) * 40(м³/час) / 1000, где T₁ – Т₂ – разность температур в градусах Цельсия.

Таким образом, для того чтобы посчитать мощность, которую выдаёт котельная, необходимо расход воды умножить на разность температур (перепад между «подачей» и «обраткой») и разделить на 1000. У Вас получится мощность в гигакаллориях (ГКал).

Пример 1:

• Температура воды на «подаче» (из котельной в тепловую сеть) – 55 °С
• Температура воды на «обратке» (из тепловой сети в котельную) – 43 °С
• Расход сетевой воды – 120 м³/час (по насосам)
• (55 — 43) * 120 / 1000 = 1.44 ГКал. * 1.16 = 1.67 МВт

Пример 2:

• Температура воды на входе в котёл – 43 °С
• Температура на выходе из котла – 51 °С
• Расход воды в котле – 40 м³/час
• (51 — 43) * 40 / 1000 = 0.32 ГКал * 1.16 = 0.37 МВт

Как посчитать КПД котла.

Формулу для расчёта КПД котла можно представить в виде:

КПД = 100 – q₂-q₃-q₄-q₅-q₆, где q₂…q₆ – тепловые потери котла.

Для того чтобы посчитать КПД котла необходимо температуру уходящих газов котла (измеряется термометром на газоходе котла) разделить на 15 ( с понижением температуры уходящих газов на 12-15С, потери теплоты уменьшаются на 1%), прибавить 2 (потери с химическим недожогом в слоевой топке 0,5-3%), прибавить 3 (потери с механическим недожогом в слоевой топке 1-5%), прибавить 2 (сумма остальных потерь). Полученное значение — ориентировочная величина потерь КПД в процентах, вне зависимости от вида топлива и мощности котла.

Пример 3:

• Температура уходящих газов котла – 320 °C
• 320 / 15 + 2 + 3 + 2 = 29,3% — суммарные потери КПД (q₂…q₆)
• 100 – 29,3 = 70,1% — КПД котла

Из чего складываются потери КПД котла

Потери тепла с уходящими газами – q₂ – составляют самую большую величину тепловых потерь котла. В современном котле величина потерь – q₂ – находится в пределах 10 – 12%, при работе котла на номинальной нагрузке.

Потери тепла с химическим недожогом – q₃ – возникает из-за неполного сгорания летучих компонентов топлива в топке котла. Причинами появления химического недожога могут быть: плохое смесеобразование, общий недостаток воздуха, низкая температура в топочном объёме котла, особенно в зоне догорания(верхняя часть топочного объёма). При достаточном коэффициенте избытка воздуха и хорошем смесеобразовании, химический недожог – зависит от теплонапряжения в топочном объёме (объём топки / мощность котла). В современном котле со слоевой топкой, при значениях теплонапряжения – qv = 0.23 — 0.45 МВт/м3, химический недожог составляет 0.5 – 2%, при увеличении qv (с 0.45 до 0.7), химический недожог резко возрастает и достигает 5%.

Потери тепла с механическим недожогом – q₄ – сумма потерь теплоты с уносом, шлаком и провалом. Для слоевых топок величина потерь с уносом зависит от теплонапряжения(читай выдаваемая мощность) в топочном объёме (МВт) отнесённого к площади зеркала горения (qv / площадь решётки = qr ). С увеличением qr (т.е. с форсировкой котла), резко увеличивается доля несгоревшего топлива уносимого с продуктами сгорания (потери с уносом). Так, с увеличением qr с 0.93 до 1.63 (в 1.7 раза) величина потерь с уносом возрастает с 3 до 21% (в 7 раз). Потери теплоты со шлаком, возрастают, с увеличением зольности топлива и ростом теплонапряжения. Потери теплоты с провалом зависят от спекаемости топлива, содержания в топлива мелочи и от конструкции колосниковой решётки. При использовании охлаждаемой уголковой решётки потери теплоты с провалом не превышают 0.5%. В современном котле со слоевой топкой потери тепла с механическим недожогом – q₄ — составляют 1-5%.

Потери тепла от наружного охлаждения – q₅ – наблюдаются в связи с тем, что температура наружной поверхности котла всегда выше температуры окружающей среды. Котёл в лёгкой обмуровке имеет величину потерь – q₅ – в пределах 0.5%

Прочие потери тепла – q₆ – сумма потерь с физической теплотой шлака, на охлаждение панелей и балок, не включённых в циркуляционную систему котла – как правило, не превышают 0.5-2%

Как увеличить КПД котла

Очевидный способ увеличения КПД – снижение потерь с теплом уходящих газов (q₂).

Пример 4:

Рассмотрим котёл №1 и котёл №2, номинальной мощностью 0.5 ГКал/час каждый, топливо уголь (5000кКал), имеющих разную температуру уходящих газов:

• Температура уходящих газов котла №1 – 380 °С, котла №2 – 190 °С
• Расход сетевой воды на каждом из котле №1,2 – 20 м³/час.
• Перепад температур на входе / выходе воды из котла №1,2 – 25 °С.

Котёл №1 – Вычисляем:

• Мощность(ГКал/ч) 20 * 25 / 1000 = 0.5 ГКал/ч.
• Потери КПД (%) 380 / 15 + 2 + 3 + 2 = 32.3% (q₂…q₆)
• КПД котла(%) 100 – 32,3 = 67.7%
• Расход топлива (кг/ч) 0.5 / (5000*67.7) * 108 = 147,7

Котёл №2 – Вычисляем:

• Мощность(ГКал/ч) 20 * 25 / 1000 = 0.5 ГКал/ч.
• Потери КПД (%) 190 / 15 + 2 + 3 + 2 = 19.6% (q₂…q₆)
• КПД котла(%) 100 – 19,6 = 80.4%
• Расход топлива (кг/ч) 0.5 / (5000*80.4)* 108 = 120

Сравнивая КПД котлов и расход топлива, делаем вывод:

• Снижение температуры уходящих газов котла №1 с 380 до 190, приведёт к увеличению его КПД на 12.7%, и сокращению расхода угля на 18.7%.
• Один из вариантов снижения температуры уходящих газов — установка экономайзера.

Источник: www.teremm.ru

Как посчитать тепловую мощность

Формулу для расчёта тепловой мощности в гКал/час можно представить в виде:

Q = (T₁ — T₂) * 40(м³/час) / 1000, где T₁ – Т₂ – разность температур в градусах Цельсия.

Таким образом, для того чтобы посчитать мощность, которую выдаёт котельная, необходимо расход воды умножить на разность температур (перепад между «подачей» и «обраткой») и разделить на 1000. У Вас получится мощность в гигакаллориях (ГКал).

Пример 1:

• Температура воды на «подаче» (из котельной в тепловую сеть) – 55 °С
• Температура воды на «обратке» (из тепловой сети в котельную) – 43 °С
• Расход сетевой воды – 120 м³/час (по насосам)
• (55 — 43) * 120 / 1000 = 1.44 ГКал. * 1.16 = 1.67 МВт

Пример 2:

• Температура воды на входе в котёл – 43 °С
• Температура на выходе из котла – 51 °С
• Расход воды в котле – 40 м³/час
• (51 — 43) * 40 / 1000 = 0.32 ГКал * 1.16 = 0.37 МВт

Как посчитать КПД котла.

Формулу для расчёта КПД котла можно представить в виде:

КПД = 100 – q₂-q₃-q₄-q₅-q₆, где q₂…q₆ – тепловые потери котла.

Для того чтобы посчитать КПД котла необходимо температуру уходящих газов котла (измеряется термометром на газоходе котла) разделить на 15 ( с понижением температуры уходящих газов на 12-15С, потери теплоты уменьшаются на 1%), прибавить 2 (потери с химическим недожогом в слоевой топке 0,5-3%), прибавить 3 (потери с механическим недожогом в слоевой топке 1-5%), прибавить 2 (сумма остальных потерь). Полученное значение — ориентировочная величина потерь КПД в процентах, вне зависимости от вида топлива и мощности котла.

Пример 3:

• Температура уходящих газов котла – 320 °C
• 320 / 15 + 2 + 3 + 2 = 29,3% — суммарные потери КПД (q₂…q₆)
• 100 – 29,3 = 70,1% — КПД котла

Из чего складываются потери КПД котла

Потери тепла с уходящими газами – q₂ – составляют самую большую величину тепловых потерь котла. В современном котле величина потерь – q₂ – находится в пределах 10 – 12%, при работе котла на номинальной нагрузке.

Потери тепла с химическим недожогом – q₃ – возникает из-за неполного сгорания летучих компонентов топлива в топке котла. Причинами появления химического недожога могут быть: плохое смесеобразование, общий недостаток воздуха, низкая температура в топочном объёме котла, особенно в зоне догорания(верхняя часть топочного объёма). При достаточном коэффициенте избытка воздуха и хорошем смесеобразовании, химический недожог – зависит от теплонапряжения в топочном объёме (объём топки / мощность котла). В современном котле со слоевой топкой, при значениях теплонапряжения – qv = 0.23 — 0.45 МВт/м3, химический недожог составляет 0.5 – 2%, при увеличении qv (с 0.45 до 0.7), химический недожог резко возрастает и достигает 5%.

Потери тепла с механическим недожогом – q₄ – сумма потерь теплоты с уносом, шлаком и провалом. Для слоевых топок величина потерь с уносом зависит от теплонапряжения(читай выдаваемая мощность) в топочном объёме (МВт) отнесённого к площади зеркала горения (qv / площадь решётки = qr ). С увеличением qr (т.е. с форсировкой котла), резко увеличивается доля несгоревшего топлива уносимого с продуктами сгорания (потери с уносом). Так, с увеличением qr с 0.93 до 1.63 (в 1.7 раза) величина потерь с уносом возрастает с 3 до 21% (в 7 раз). Потери теплоты со шлаком, возрастают, с увеличением зольности топлива и ростом теплонапряжения. Потери теплоты с провалом зависят от спекаемости топлива, содержания в топлива мелочи и от конструкции колосниковой решётки. При использовании охлаждаемой уголковой решётки потери теплоты с провалом не превышают 0.5%. В современном котле со слоевой топкой потери тепла с механическим недожогом – q₄ — составляют 1-5%.

Потери тепла от наружного охлаждения – q₅ – наблюдаются в связи с тем, что температура наружной поверхности котла всегда выше температуры окружающей среды. Котёл в лёгкой обмуровке имеет величину потерь – q₅ – в пределах 0.5%

Прочие потери тепла – q₆ – сумма потерь с физической теплотой шлака, на охлаждение панелей и балок, не включённых в циркуляционную систему котла – как правило, не превышают 0.5-2%

Как увеличить КПД котла

Очевидный способ увеличения КПД – снижение потерь с теплом уходящих газов (q₂).

Пример 4:

Рассмотрим котёл №1 и котёл №2, номинальной мощностью 0.5 ГКал/час каждый, топливо уголь (5000кКал), имеющих разную температуру уходящих газов:

• Температура уходящих газов котла №1 – 380 °С, котла №2 – 190 °С
• Расход сетевой воды на каждом из котле №1,2 – 20 м³/час.
• Перепад температур на входе / выходе воды из котла №1,2 – 25 °С.

Котёл №1 – Вычисляем:

• Мощность(ГКал/ч) 20 * 25 / 1000 = 0.5 ГКал/ч.
• Потери КПД (%) 380 / 15 + 2 + 3 + 2 = 32.3% (q₂…q₆)
• КПД котла(%) 100 – 32,3 = 67.7%
• Расход топлива (кг/ч) 0.5 / (5000*67.7) * 108 = 147,7

Котёл №2 – Вычисляем:

• Мощность(ГКал/ч) 20 * 25 / 1000 = 0.5 ГКал/ч.
• Потери КПД (%) 190 / 15 + 2 + 3 + 2 = 19.6% (q₂…q₆)
• КПД котла(%) 100 – 19,6 = 80.4%
• Расход топлива (кг/ч) 0.5 / (5000*80.4)* 108 = 120

Сравнивая КПД котлов и расход топлива, делаем вывод:

• Снижение температуры уходящих газов котла №1 с 380 до 190, приведёт к увеличению его КПД на 12.7%, и сокращению расхода угля на 18.7%.
• Один из вариантов снижения температуры уходящих газов — установка экономайзера.

Источник: www.teremm.ru