Газовые котлы для отопления дома: расчет необходимой мощности

Какие существуют способы защиты отопительной техники от перегрева

Компании – производители стараются в целях повышения потребительской привлекательности своих товаров, вносить в технический паспорт котельного оборудования любые гарантии его безопасности. О средствах защиты отопительного котла от закипания, непосвященный потребитель не имеет малейшего представления.

Существуют на данный момент следующие способы обеспечения защиты твердотопливных агрегатов, используемых для автономных систем отопления. Действенность каждого способа объясняется условиями эксплуатации котельной техники, и конструкционными особенностями агрегатов.

В большинстве случаев в техпаспорте на отопительный прибор производители рекомендуют использовать для охлаждения водопроводную воду. В ряде случаев отопительные котлы на твердом топливе оснащаются встроенными дополнительными теплообменниками. Встречаются модели котлов с выносными теплообменниками. Для предотвращения перегрева используется клапаном безопасности. Предохранительный клапан рассчитан только на сброс чрезмерного давления в системе, тогда как клапан безопасности при перегреве котла открывает доступ водопроводной воды.

Превышение температуры теплоносителя отметки в 100 0С создает избыточное давление, открывающее клапан. Под действием водопроводной воды, которая подается под давлением в 2-5 бар, горячая вода из контура вытесняется холодной.

Первый аспект, который вызывает спорные моменты по поводу охлаждения водопроводной водой – отсутствие электричества, обеспечивающего работу насоса. Расширительная емкость не располагает достаточным объемом воды, достаточной для охлаждения котла.

Второй аспект, который отметает этот способ охлаждения, связан с использованием в качестве теплоносителя антифриза. При возникновении внештатной ситуации в канализацию вместе с поступающей холодной водой уйдет до 150 литров антифриза. Стоит ли этого такой способ защиты?

Наличие ИБП позволит сохранить в критической ситуации работу циркулирующего насоса, с помощью которого теплоноситель равномерно будет расходиться по трубопроводу, не успевая перегреваться. До тех пор пока хватит емкости аккумулятора, источник бесперебойной подачи питания гарантирует работу насоса. За это время котел не должен успеть нагреться до критических параметров, сработает автоматика, запускающая воду по запасному, аварийному контуру.

Другим способом выхода из критической ситуации станет установка аварийной схемы в обвязку твердотопливного агрегата. Отключение насоса может дублироваться работой запасного контура с естественной циркуляцией теплоносителя. Роль аварийного контура не в обеспечении обогрева жилых помещений, а только в возможности снять избыточную тепловую энергию при аварийной ситуации.

Такая схема организации защиты нагревательного агрегата от перегрева надежна, проста и удобна в эксплуатации. Особых средств на ее оборудование и установку от вас не потребуется. Единственными условиями для работы такой защиты являются:

• наличие расширительного бака или накопительной емкости в системе;
• использование обратного клапана только лепесткового типа;
• трубы второго контура должны быть большего диаметра, чем обычный отопительный контур.

Что собой представляет двухконтурный газовый котел?

Первое что вас подкупает в двухконтурных котлах – это их компактность. Действительно, по своим габаритам такие модели просто идеально вписываются в планировку городской квартиры, удобны и практичны для установки в частном доме небольших размеров. Подробно изучив технологические возможности каждой модели и их функциональность, вы можете выбрать газовый котел, максимально отвечающий вашим запросам и техническим требованиям.

Чаще всего двухконтурные котлы представляют собой мини-котельные, оснащенные всеми необходимыми для бытового применения функциями. Настенный вариант более практичен и удобен. Современные модели способны эффективно решать задачу с обогревом жилых помещений и обеспечить жильцов горячей водой для хозяйственных нужд. Наличие автоматики обеспечивает высокую степень надежности агрегатов.

Расчет производительности котла для квартиры

Мощность котла для отопления квартир вычисляют с учетом той же нормы: на каждые 10 «квадратов» площади требуется 1 кВт тепловой энергии. Но в данном случае коррекцию производят в соответствии с другими параметрами.

Прежде всего, учитывают наличие/отсутствие холодного помещения снизу квартиры или сверху ее:

• когда на этаже ниже или выше расположена теплая квартира, применяют коэффициент 0,7;
• если там находится неотапливаемое помещение, корректировка не нужна;
• когда чердак или подвал отапливаются, поправка составляет 0,9.

Перед тем, как определить мощность котла, необходимо подсчитать количество наружных стен, выходящих на улицу, а для угловой квартиры тепла потребуется больше, поэтому:

• когда внешняя стена одна – применяемый коэффициент 1,1;
• если их две – 1,2;
• когда 3 наружные стены – 1,3.

Ограждающие поверхности, соприкасающиеся с улицей, являются основными зонами, через которые уходит тепло. Желательно учитывать качество остекления оконных проемов. Корректировку не вносят при наличии стеклопакетов. Если окна старые деревянные, результат предыдущих расчетов умножают на 1,2.

Что такое мощность газового котла

Производительность котлоагрегата или его мощность — это главнейший показатель теплового процесса, от которого напрямую зависит комфортабельность нахождения людей в обогреваемых строениях.

Мощность котлоагрегата — это величина тепловой энергии, передаваемая нагреваемой воде при сжигании энергоносителя в топочном устройстве.

Показатель измеряется в Гкал либо МВт. Для бытовых устройств в паспорте обычно указывается размерность в кВт. Для того чтобы понять физический смысл этого показателя, можно представить такие соотношения:

1 ГКал/час — это 40.0 м3 теплоносителя циркулирующего в течение часа и нагреваемого в котле на 25 С. Переводное соотношение между величинами:

1.0 ГКал = 1.16 МВт.

Расчет мощности газового котла можно получить по формуле:

Мо = (т1 – т2) * Рв/ 1000,

Где:

• Рв — расход циркулирующей воды, м3/час;
• т1 – т2 – разница Т воды на входе/выходе из котлоагрегата, С.

Теплопотери могут быть очень высоки

Образец расчета показателя мощности, который проводят перед тем, как выбрать котлоагрегат:

• Т теплоносителя на подающей линии из котла – 60 С.
• Т теплоносителя на обратной линии из сети в котел – 40 С.
• Расход в сети – 1.0 м3/час.

Мо= (60-40)*1/1000=0.02 Гкал. * 1.16 = 0.0232 МВт = 23.2 кВт,

с округлением Мо = 24 кВт.

Многие пользователи, в целях экономии задаются вопросом, как уменьшить мощность газового котла. Из данного примера очевидно, что для того этого потребуется либо снизить перепад температур, либо площадь нагрева.

Вторая величина – постоянная, поэтому можно работать в направлении снижения перепада температур. Это можно выполнить при устройстве надежной системы теплозащиты дома.

Как правильно подключить к электросети?

Требования к подсоединению теплообменника к электрической сети сравнительно элементарны – необходима защита линии в виде автоматического выключателя и заземление. Если в котельной отсутствует другого мощное электрооборудование, к примеру, электрокотел, то нет необходимости в проведении отдельного кабеля до распределительного щита. Основные требования выглядят следующим образом:

1. Выключатель нужно располагать в безопасном месте, куда не попадет вода либо теплоноситель в случае прорыва.
2. Наличие провода, подсоединенного к контуру заземления, обязательно. Если шнур в комплекте теплогенератора не имеет третьей жилы, подключить проводник к стальному корпусу котла.
3. Не допускается использовать металлические трубы отопления и водопровода в качестве заземлителей.
4. Кабель поместить в защитный гофрированный рукав.

В регионах, где сетевое напряжение крайне нестабильно, котел лучше запитать через стабилизатор, который предохраняет электронику от выгорания. А если имеют место быть частые перебои в электроснабжении, то стоит установить блок бесперебойного питания, чтобы в случае отключения электричества вы рискуете остаться без тепла.

После подключения котла к системам отопления, водоснабжения и электроснабжению остается подключить его к дымоходу, согласно схеме, которая прилагается в руководстве по эксплуатации.

Настенное подключение двухконтурного газового котла позволяет сэкономить полезную площадь помещения, при этом обеспечив весь дом горячей водой и отоплением. Главное – правильно выбрать и прибор, установить его и подключить к коммуникациям.

Особенности внутреннего устройства и технические параметры агрегатов

Настенные двухконтурные котлы сегодня наиболее распространенный вариант отопительного оборудования, который можно встретить в городской квартире. В сравнении с одноконтурными моделями котлов такие агрегаты значительно дешевле. Сказывается оптимизация всего оборудования, установленного внутри самой конструкции.

На рисунке схеме показано устройство двухтрубного бытового газового котла и принцип его работы.

Напольный котел гораздо мощнее и тяжелее. Чугунные или стальные теплообменники, накопительный бак для горячей воды (бойлер с косвенным подогревом) — все это и многое другое имеет значительные габариты и вес, что предъявляет к прочности пола помещения повышенные требования. Для напольного типа потребуется специальное место или даже отдельное помещение, в котором должна быть хорошая вытяжка, и оборудован дымоход. Такие агрегаты обычно ставятся в больших загородных домах, в частных жилых постройках в два и более этажа.

Что касается выбора конкретной модели настенного газового котла, то и здесь, вам следует не торопиться. Для эффективной работы газо-нагревательного оборудования необходима тяга, благодаря которой осуществляется горение топлива в топке. Одни модели сконструированы под естественную тягу, другие, наоборот оснащены вентиляторами для принудительной вентиляции. Сравнивая оба варианта, налицо меньшая стоимость агрегатов с естественной тягой и открытой камерой сгорания. С другой стороны, вам потребуется в этом случае заняться организацией дымохода, который должен четко соответствовать всем техническим нормам и стандартам.

*Модели с закрытой топкой и принудительной вентиляцией дороже, однако, более практичны и надежны в эксплуатации. Для двухконтурного котла с закрытой камерой сгорания устанавливается коаксиальный дымоход, который представляет собой компактную трубу, действующую на вход и на выход. Такие конструкции не габаритные, не требуют много места, и могут быть установлены в городской квартире.

На что обратить внимание: при интенсивном использовании горячей воды в доме, лучше оснастить отопительную систему газовым котлом с дополнительной накопительной емкостью для горячей воды. Запас в 50-60 л

будет уместным в любой ситуации. Встроенный бойлер обеспечит постоянное давление воды в системе и сохранит необходимую температуру горячей воды.

Варианты тяги оборудования

Во время работы агрегата топливо сгорает и образуются дымовые газы. Чтобы удалить их из жилого помещения необходимо наличие естественной или принудительной тяги. Она обеспечит своевременный отвод из квартиры или дома всех продуктов горения и выделяющихся вредных веществ.

Модули с естественной тягой

Котлы, работающие на естественной тяге, имеют простую конструкцию и берут необходимый для полноценного горения воздух из того помещения, в котором располагаются. При интенсивной эксплуатации выделяют некоторый объем пара и различных химических веществ. Отвод выбросов производят через вертикальный дымоход.

Среди главных преимуществ агрегатов с естественной тягой разумная стоимость, энергетическая независимость и отсутствие шумовых эффектов во время работы

В целом приборы с естественной тягой удобны и хороши, однако, при падении давления в газопроводе качество их работы существенно снижается. Параллельно увеличивается риск быстрого прогорания горелки, так как огонь при сниженном уровне давления затухает или уходит внутрь горелочного устройства.

Неравномерное давление в магистральных сетях провоцирует серьезный перерасход топлива, что влечет за собой увеличение размера коммунальных платежей.

Приборы с принудительной тягой

Котлы с тягой принудительного типа иногда называют наддувными или вентиляторными. Воздух они берут не из помещения, где располагаются, а с улицы. В модулях установлены закрытые камеры горения, а выброс отработанных веществ осуществляется через коаксильный горизонтальный отвод с помощью встроенного в систему мощного вентилятора.

Коаксильный отвод состоит из двух трубных элементов разного диаметра, вставленных один в другой. По меньшей трубе из помещения выходят продукты сгорания, а по пространству между малой и большой трубами в комнату поступает с улицы свежий воздух, необходимый для полноценного функционирования котла

Изделия с принудительной тягой легко монтируются, не предъявляют претензий к месту расположения, не «съедают» кислород в жилых помещениях, стабильно и четко работают даже при сниженном давлении газа в центральных магистральных сетях и не нуждаются в обустройстве дополнительного вертикального дымохода.

В упрек приборам ставят шумную работу вентиляторных элементов, более высокую стоимость и зависимость от электроснабжения.

Проектирование схемы отопления

Система отопления может быть с естественной и с принудительной циркуляцией. В создании естественной системы циркуляция происходит благодаря разнице плотности горячей и холодной воды, в принудительной системе работает насос.

Важный элемент в системе – разводка отопления, которая бывает двух типов:

• однотрубная: для небольших домов с малым количеством помещений;
• двухтрубная: идеальный вариант для регулирования температуры в различных помещениях.

Однотрубная схема имеет существенный недостаток – хуже нагреваются нижние радиаторы, а также неравномерно прогреваются радиаторы двухэтажного дома. Впрочем, меньше расходуются материалы, а проблема неравномерного прогревания радиаторов решаема при помощи монтажа перемычки и увеличения числа секций радиатора. Чтобы быстрее происходила циркуляция теплоносителя, применяется циркуляционный насос. Схему с естественной циркуляцией можно реализовать, если поставить котел ниже уровня радиаторов. Для нормального естественного циркулирования нужен естественный наклон трубопроводов.

Двухтрубная система обеспечивает равномерный прогрев радиаторов, однако затраты на материалы и на монтаж будут гораздо больше. Система позволяет регулировать нагревание отдельных радиаторов. Если котел находится в подвальном помещение, оптимальным выходом будет устройство двухтрубной системы с естественной циркуляцией.

Нормы и правила для котельной

Высота потолков. Если установка котла проходит в котельной, необходимо тщательно измерить расстояния от верха котла до потолка. Следуя государственному стандарту, предъявляемому к установке котлов в котельных, высота должна составлять не менее 2.2.м.Для кухни эта цифра немного увеличена – 2.5.м. Электричество. Разумеется, подвод электричества необходим, так как по стандартам, в помещении, где проходит установка обязательно должна быть вода, а также подведен газ. Без учета этих требования, установка будет невозможна. Напряжение сети – не менее 220 Вольт. Площадь. На любой тип котла – настенный или напольный необходима минимальная норма площади – 4 кв.м. Пол. Напольное покрытие должно состоять из пожаробезопасных материалов ,которые устойчивы к любым воспламенениям и возгораниям. Желательно установить небольшой подиум или порожек .При установке настенных котлов необходимо убедиться в огнестойкости стен. Окна, двери

Немаловажно учесть параметры окон, площадь которых рассчитывается 0.3.м.кв на 10м.куб. Ширина дверного проема должна быть не менее 80 см

Обзор популярных производителей и цен

Купить двухконтурный газовый котел можно в специализированных магазинах. Перед приобретением желательно ознакомиться с ценами и техническими характеристиками товара на сайте производителя. Это позволит выбрать наиболее подходящую модель устройства для поддержания тепла в доме.

Protherm Ягуар 11 JTV

Это настенная конструкция.

Характеристики Протерм:

• мощность 12 кВт;
• наибольшая отапливаемая площадь 120 кв. м;
• имеет закрытую камеру сгорания;
• материал первичного теплообменника — медь, вторичного — нержавеющая сталь;
• производительность горячего водоснабжения ( ∆ t = 30 º C л/мин) — 10,7;
• энергозависимый, показатели выводятся на электронный дисплей;
• цена — 31 605 руб. на сайте производителя.

Baxi SLIM 2.300 Fi

Бакси — напольный конвекционный котел с атмосферной горелкой.

Особенности:

• мощность 29,7 кВт;
• производительность ГВС ( ∆ t = 25 º C л/мин) — 17;
• наличие встроенного бойлера на 60 литров;
• цена — 154 680 руб. на Яндекс Маркете.

Это настенная модель Bosch.

Ariston CARES X 24FF NG

Аристон — настенный конвекционный котел.

Отличительные черты этой модели:

• м ощность 25,8 кВт;
• производительность ГВС ( ∆ t = 25 º C л/мин) — 13,5;
• имеет закрытую камеру сгорания;
• энергозависимый;
• ц ена — 38 176 руб. на Яндекс Маркете.

Navien GA 35 KN

Навьен — напольный котел.

Обладает следующими характеристиками:

• тепловую мощность 35 кВт;
• производительность ГВС ( ∆ t = 25 º C л/мин) — 20;
• закрытую камеру горения;
• стальной теплообменник;
• отапливаемая площадь до 350 кв. м;
• ц ена — 37 639 руб. на Яндекс Маркете.

Vaillant atmoTEC pro VUW240/5-3

Настенный атмосферный котел Вайлант имеет:

• тепловую мощность 8,0 — 24,9;
• мощность нагрева воды при ∆ t = 30 º C л/мин — 11,5;
• первичный теплообменник из меди, вторичный — из нержавеющей стали;
• модулируемую горелку;
• цена — 62 230 руб. на Яндекс Маркете.

Типы теплообменников

Котел называется двухконтурным, поскольку его теплообменник состоит из двух модулей.

По конструкции выделяют два типа теплообменников:

• сдвоенный;
• битермический.

Сдвоенный

Сдвоенный состоит из двух контуров:

1. Первичного, который представляет собой трубу с оребрением и располагается над горелкой.
2. Вторичного пластинчатого. Он находится в нижней части конструкции.

Оба контура связаны друг с другом и являются одной деталью.

Битермический

Битермический состоит из двух трубок, расположенных одна в другой. Во внешней находится теплоноситель системы отопления, во внутренней — вода горячего водоснабжения.

Сдвоенные теплообменники удобны в эксплуатации. Вода в системе теплоснабжения циркулирует по замкнутой системе, что замедляет процесс образования накипи. В пластинчатом контуре ее образуется больше, поскольку в него поступает проточная вода. При засорении накипью пластинчатый контур можно заменить отдельно. Битермический теплообменник приходится менять полностью в сходной ситуации.

Характеристики двухконтурного газового котла

При выборе двухконтурного котла, стоит обратить внимание не только на материалы, но и заявленные характеристики:

​

1. Мощность. Чем больше площадь отапливаемого дома и больше его теплопотери, тем мощнее потребуется котёл. Для дома в 100 квадратных метров в умеренных широтах понадобится котёл мощностью 12 Квт.
2. Коэффициент полезного действия. Усовершенствованные теплообменники и горелки двухконтурных котлов, наличие «умной» автоматики и программ управления позволяет приблизить КПД к фантастическим 98%.
3. Вид камеры сгорания. Выделяют котлы с открытой и закрытой камерами сгорания.

При закрытой камере сгорания подача воздуха и выброс продуктов горения осуществляется специальным коаксиальным дымоотводом. Открытая камера сгорания использует воздух в помещении, а выхлоп идёт в стационарный дымоход с естественной тягой. Для котлов с открытой камерой сгорания необходим дымоход, отдельное котельное помещение. С закрытой камерой сгорания можно устанавливать вблизи любой наружной стены, но стоят они дороже.

1. Наличие дополнительной конденсационной системы. Температура выходящих газов обычного котла около 150 градусов, а конденсационного — всего 40. Разница температур идёт на отопление дома.

Устройство двухконтурного газового котла

Для того чтобы понять принцип работы газового двухконтурного котла, необходимо разобраться в его устройстве. Он состоит из множества отдельных модулей, которые нагревают теплоноситель в отопительном контуре и выполняют переключение на контур ГВС. Слаженная работа всех составляющих позволяет рассчитывать на беспроблемную эксплуатацию оборудования. Зная устройство двухконтурного котла, можно разобраться и в его принципе действия.

Мы не будем рассматривать устройство двухконтурных котлов с точностью до винтика, так как нам достаточно разобраться в назначении основных узлов. Внутри котла мы найдем:

Устройство моделей с двумя контурами: отопительным и контуром ГВС.

• Горелку, располагающуюся в открытой или закрытой камере сгорания – это сердце любого отопительного котла. Она нагревает теплоноситель и генерирует тепло для работы контура ГВС. Для обеспечения точной поддержки заданной температуры она наделяется системой электронной модуляции пламени;
• Камеру сгорания – в ней располагается вышеуказанная горелка. Она может быть открытой или закрытой. В закрытой камере сгорания (а точнее, над ней) мы найдем вентилятор, отвечающей за нагнетание воздуха и за удаление продуктов сгорания. Именно он и является источником тихого шума при включении котла;
• Циркуляционный насос – обеспечивает принудительную циркуляцию теплоносителя по отопительной системе и при работе контура ГВС. В отличие от вентилятора камеры сгорания, насос не является источником шума и работает максимально бесшумно;
• Трехходовой клапан – именно эта штука отвечает за переключение системы в режим генерации горячей воды;
• Основной теплообменник – в устройстве двухконтурного настенного газового котла он располагается над горелкой, в камере сгорания. Здесь происходит нагрев теплоносителя, используемого в контуре отопления или в контуре ГВС для нагрева воды;
• Вторичный теплообменник – именно в нем происходит подготовка горячей воды;
• Автоматику – она контролирует параметры работы техники, проверяет температуру теплоносителя и горячей воды, управляет модуляцией, включает и отключает различные узлы, контролирует наличие пламени, фиксирует ошибки и выполняет прочие полезные функции.

В нижней части корпусов располагаются патрубки для подключения отопительной системы, труб с холодной водой, труб с горячей водой и с газом.

В некоторых моделях газовых двухконтурных котлов используются сдвоенные теплообменники. Но принцип работы остается практически тем же самым.

Можно заметить, что устройство газовой колонки отличается только отсутствием контура отопления.

Мы выяснили устройство двухконтурного настенного газового котла – оно кажется немного сложным, но если разобраться в назначении тех или иных узлов, то сложности исчезнут. Здесь мы можем отметить схожесть с газовым проточным водонагревателем, от которого здесь осталась горелка с теплообменником. Все остальное взято от настенных одноконтурных котлов. Несомненным плюсом является наличие встроенной обвязки – это расширительный бачок, циркуляционный насос и группа безопасности.

Разбирая принцип работы и устройство газового двухконтурного котла, следует отметить тот факт, что вода из контура ГВС никогда не смешивается с теплоносителем. В отопительную систему теплоноситель заливается через отдельную трубу, подключенную к отоплению. Горячая вода подготавливается за счет части теплоносителя, циркулирующего через вторичный теплообменник. Впрочем, об этом мы расскажем чуточку позже.

Схема действия двухконтурного котла

Наличие системы ГВС немного усложняет схему работы газового котла двухконтурного типа. Нагретый горелкой теплоноситель, двигаясь по теплообменнику, обеспечивает нагрев пластинчатого теплообменника, по которому движется вода из водопровода. Конструктивная схема двухконтурного газового котла с и битермическим и двумя обычными теплообменниками. В первом варианте нет необходимости в использовании двух теплообменников

Одновременное использование двухконтурной модели в режиме отопления и горячего водоснабжения невозможно. При активизации крана горячего водоснабжения благодаря трехходовому термостатическому клапану прекращается циркуляция теплоносителя по магистралям отопления. Котел переходит в режим перемещения воды по контуру с пластинчатым теплообменником, которым производится нагрев воды для бытовых нужд.

При значительном потреблении горячей воды на длительное время может быть парализована работа котла с ориентацией на отопление. Решить проблему можно двумя путями – предусмотреть установку более мощного отопительного прибора или включить в схему обустройства бойлер косвенного нагрева.

При активном использовании системы ГВС возможна установка двухконтурного котла со встроенным бойлером. В этом случае немного увеличивается расход топлива за счет того, что в паузе между циклами работы отопительной системы энергия горелки используется для поддержки температуры воды в дополнительном газовом водонагревателе.

Определенный запас горячей воды во встроенном бойлере позволяет использовать систему ГВС без отключения контура отопления. В результате обе системы работают поочередно, при этом отсутствует фактор перегрева жидкости и продлевается срок жизни теплообменника.

Котел со встроенным штатным бойлером не только обеспечивает достаточный запасной объем горячей воды, но и помогает избежать длительного отключения контура отопления

Встроенный штатный бойлер позволяет в любое время получить горячую воду нужной температуры, запас которой обеспечивается в автоматическом режиме. В то время, как проточной системе ГВС требуется несколько минут для нагрева воды до требуемой температуры.

Выводы и полезное видео по теме

Видео-инструкция: как рассчитать теплопотери дома и мощность котла с использованием программы Valtec.

Грамотный расчет теплопотерь и мощности газового котла по формулам или программными методам позволяет определить с высокой точностью необходимые параметры оборудования, что дает возможность исключить необоснованные расходы на топливо.

Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенной ниже блок-форме. Расскажите о том, как рассчитывали потери тепла перед покупкой отопительного оборудования для собственной дачи или загородного дома. Задавайте вопросы, делитесь информацией и фотоснимками по теме.