Методика расчёта отопительной печи и камина
Одна из самых серьезных ошибок многих владельцев дачных домов – выбор конструкции печи или камина по экстерьерным особенностям или из расчета функциональных возможностей конкретной конструкции. Что в корне неверно.
Любая бытовая печная конструкция, прежде всего, ориентирована на обогрев помещения, и потому ее в первую очередь следует оценивать именно по этим параметрам. И только потом говорить о каких-то дополнительных опциях или декоре.
Введение
В книгах о печах часто описания или порядовки печей дополняются указанием их теплоотдачи, выраженной в килокалориях. В магазинах, как правило, на ценнике металлических печек указывают мощность печи уже в киловаттах.
При этом большинству пользователей довольно сложно оценить конкретно эти цифры, тем более, что многие производители лукавят и в описаниях к своей продукции (металлическим печам) указывают достаточно фантастические параметры или попросту недоговаривают, что чревато применением неподходящей модели в помещении с указанной площадью.
К примеру, часто уверяют, что печи способны обогреть площади по 100 и более квадратов без всяких дополнительных ухищрений. Что в принципе невозможно по законам физики – естественной конвекции.
Такой печи хватит на то, чтобы в этом помещении была плюсовая температура, но вот атмосферу в такой комнате вряд ли можно будет назвать комфортной.
Поскольку у самой печи будет зона сильного прогрева и стоять откровенная жара, а вот по дальним углам станет отчётливо ощущаться прохлада. И это только полбеды. Скорее всего, такие перепады еще и дополнятся конденсатом и сыростью по углам.
Избавиться от этих неприятных явлений можно только, устроив принудительную воздушную конвекцию (вентилятор), или устроить принудительную транспортировку тепла непосредственно в проблемные зоны помещения – проще говоря, устроить тепловой контур с циркуляцией теплоносителя. То есть превратить печь в котел и греть дом уже водяной системой.
Основные понятия и термины
На «магазинных» печках и каминах обычно указывают теплоотдачу, как уже говорилось, в киловаттах. По одной простой причине: так легче считать площадь, которую они могут обогреть.
В помещениях с высотой потолка до 3 метров 1 киловатт – это 10 квадратов площади. Соответственно, печь в 8 кВт в теории греет 80 квадратных метров.
И такие же данные дают для каминов. Которые, на самом деле, следует относить к камино-печам, а не чистым каминам. И в этом случае указание их мощности корректно (правда, у многих моделей во время топки нельзя открывать дверцу, ну да то дело десятое).
Но вот перенос этого шаблона на кирпичные конструкции перестает работать корректно. А еще в книгах по печному ремеслу принято указывать тепловую мощность в килокалориях. И тут вовсе наступает путаница.
Начнем с того, что отопительная печь и камин – совершенно различные конструкции с совсем разными задачами. И считаются по разным формулам. А еще железные печи и кирпичные хоть и родственники, но очень дальние. И потому работают совершенно иначе.
Для понимания вопроса: металл хорошо проводит тепло, но плохо его накапливает (быстро прогрелся – быстро остыл). И потому все металлические печи греют, пока в их топках горит топливо. Чтобы увеличить период их активности, устраивают системы длительного горения. И расчет их мощности ведется именно с учетом такой особенности.
А вот кирпичные печи в массе своей относятся к теплоемким конструкциям периодического нагрева, и потому их топят пару часов, а потом они долгое время отдают накопленное тепло, постепенно транслируя его из своих недр на наружные стенки. И потому считать их мощность (напрямую связанную с их массой и габаритом) следует как-то иначе.
Вообще, без применения искусственной конвекции одной печью можно прогреть примерно 30 – 40 квадратов. В более габаритном помещении уже не получится обеспечить комфортных условий для проживания – все из-за того же некомфортного температурного градиента, возрастающего по мере удаления от источника тепла (печи).
А вот с камином картина несколько иная. Камин греет комнату только в момент своей работы, пока горит топливо. И греет исключительно лучистым теплом. Без аккумулирования тепла. И потому КПД его не отличается рекордными значениями. Примерно 33% при топке дровами и до 55% при использовании каменного угля.
А вот для печки КПД 80% – вполне рядовое значение. Но у камина есть огромное преимущество. Забирая в открытую топку воздух для горения, камин это делает с запасом, избытком. И потому камин очень хорошо вентилирует помещение, сушит его. А еще камин прогревает этот объем максимально быстро.
Фото старинного камина
Именно по этой причине камин предпочитали во многих Европейских странах. Особенно показательна в этом отношении Британия, где климат довольно мягкий, но излишне влажный, и где проблема отопления стояла не так остро, как необходимость избавления от лишней влажности жилья.
По той же причине дореволюционные пособия рекомендуют иметь в большой квартире в дополнение к печам один камин – для организации нормального воздухообмена. И потому камины часто сооружали в больничных палатах – своеобразный аналог кварцевания.
Так что камин уже считают не из соображений восполнения теплопотерь здания, а с позиций нормального воздухообмена. И потому методики расчёта печи и камина различаются кардинально.
Мощность печи должна соответствовать теплопотерям помещения. Недостаток мощности приведет к снижению экологии помещения (попросту окажется слишком прохладно), а избыток приведет к перерасходу топлива.
Говоря образно, картина в чем-то схожа с выбором двигателя для автомобиля. Глупо пытаться выпустить миникупер с двигателем от карьерного самосвала, как и бесполезно оснащать этот самосвал мотором от компактной легковушки.
Излишне габаритный камин в маленьком помещении станет страдать от недостатка кислорода, требуемого для нормального сгорания топлива. И потому он или начнет дымить, или устроит такой сквозняк, что двери попросту начнут интенсивно хлопать. Ну а слишком маленький камин в огромном зале окажется бесполезен – он попросту не согреет его.
Формула расчета камина
Камин считать проще, а потому начнем с него. Постулатов всего несколько и запомнить их просто.
Площадь портала (площадь проема открытой каминной топки) должна находиться в пределах 1/65 – 1/80 от площади помещения. Вне зависимости от его высоты. Оптимальным стоит признать соотношение 1/75.
При этом высота трубы любого камина должна быть не ниже, чем 5 метров. При меньшей высоте возможно дымление. А сечение трубы должно быть не менее 1/10 площади портала. Но не менее 1 кирпича. То есть не менее, чем 120х250 мм.
Топку делают глубиной не более 2/3 высоты портала. Над топкой ставят дымосборник, объем которого должен составлять не менее 1/6 от объема топки. Собственно, это все данные для камина с открытой топкой. При соблюдении этих пропорций и размеров камин практически всегда работает без проблем вне зависимости от погоды на улице.
Как считается отопительная теплоемкая печь
Возвращаемся к расчету печей. Формулы для точного определения габарита отопителя написали еще в середине XIX столетия. Но справиться с ними рядовому пользователю с изрядно подзабытым багажом средней школы нереально.
Старинная печь, покрытая изразцом
Поскольку иной раз теряются и выпускники технических вузов. Поэтому были созданы таблицы, учитывающие количество окон, дверей, материала утеплителя, стен, перекрытий, их конструкционные особенности и еще массу параметров, забивать которыми голову рядовому застройщику совершенно необязательно.
Табличные данные дают весьма хорошие результаты по подбору печного габарита, но это довольно объемная брошюра, разобраться в которой тоже непросто. А потому создали упрощенную схему расчета печи, которой, как оказалось, вполне достаточно для бытовых целей.
Формула дает довольно точные данные для печей с одноразовой топкой (один раз в сутки). Если планируется топить печи дважды, то их габарит можно уменьшить. Но не вдвое, как покажется, а не более как на 40%.
Отсюда простой вывод: лучше ориентироваться все же на одну топку в сутки, поскольку топка дважды в день требует дров в два раза больше, но такого же двойного выигрыша в теплоотдаче печи не будет и в целом КПД системы отопления уменьшится.
Переходим к цифрам. Один кубометр жилого объема в среднем теряет в час 21 ккал. Соответственно, для определения теплопотерь достаточно объем отапливаемого помещения умножить на 21.
Но здесь есть нюанс. Вне зависимости от материала стен и перекрытий, объем следует считать по внешнему габариту помещения, а не по внутреннему.
Проще говоря, если у нас в активе комната 4х5 метров с высотой потолков 2,5 метра, то объем, принимаемый за искомый будет не 50 (4х5х2,5) кубометров, а несколько больший – следует прибавлять к чистовым габаритам еще и толщину стен или перекрытий. И, если толщина стен в этом доме 0,25 метра, то площадь будет не 4х5=20 кв. метров, а 4,5х5,5=25 кв. метров. Как и высота уже не 2,5 метра, а 3,0 метра (потолок и пол по 25 см – величина взята условная для иллюстративного примера).
Соответственно, объем, с которого считываем теплопотери, будет не 50, а 75 кубометров. Разница, согласитесь, значительная.
Умножив полученное значение на 21, получаем ежечасные теплопотери помещения. В данном конкретном примере это 1575 ккал/час.
Теперь требуется подобрать печь, которая способна компенсировать вышеуказанные теплопотери. А это уже напрямую зависит от активной площади печи – то есть той внешней поверхности, которая участвует в нагреве.
Здесь важно учитывать только внешние стенки печи, за которыми проходят тепловые каналы (дымообороты) или расположена топка. Если у печи есть плита, над которой имеется варочная камера, сформированная кирпичной кладкой, внутри которой нет каналов отбора тепла от топливных газов (типичная печь-шведка – как пример), то этот участок поверхности нельзя принимать за активный.
При расчёте учитываем только ту часть поверхности, что участвует в активном нагреве!
Один квадратный метр активной площади печи при одноразовой суточной топке выдает 300 ккал.
Соответственно, для нашей условной комнаты потребуется печь с прогреваемой поверхностью 1575/300=5,25 м 2 .
То есть, если предположить, что основание нашей печи составляет 2х3 кирпича 0,51х0,77 м (что не обязательно, конечно же – просто для наглядности примера), то высота такой печи должна быть примерно 5,25/(0,51х2+0,77х2)=2,1 м, без учета той части поверхности, где печь не греется (обычно в чисто отопительной печи это около 20 см от пола).
Если рассматривать типовые отопительные печи, то под данные параметры подходит ПТО-2300 с площадью теплоотдающих поверхностей 5,5 м 2 .
Типовая отопительная печь ПТО-2300 с площадью теплоотдающей поверхности 5,5 кв. м
В принципе, значения теплоотдачи печи могут немного отличаться от полученных оптимальных теоретических цифр.
Точного соответствия не требуется. Вполне допустим дефицит тепловой мощности в 5% или ее избыток в 10%.
При превышении этих допусков ухудшится тепловой комфорт в помещении и сократится ресурс печи (при недостатке мощности придется ее регулярно перегревать, перетапливать).
Так же важно учитывать, что расчет этот верен для неотделанных кирпичных печей или покрытых штукатуркой. Если печь изразцовая, то она будет отличаться большей теплоемкостью, но меньшей теплоотдачей – примерно на 10%, что стоит учитывать заранее.
Изразцы, как ни странно, снижают теплоотдачу печи. Но зато резко увеличивают ее декоративные и гигиенические свойства, поскольку исключают пригорание пыли на поверхности и делают возможной влажную уборку.
Расчет отопления частного дома: что учитывается при расчете, особенности вычетов при помощи онлайн-калькулятора
Расчет отопления частного дома – одна из важных задач при его строительстве или капитальном ремонте. Делать это лучше на этапе планирования. Некоторую помощь в расчетах может оказать специальный онлайн-калькулятор. Существует немало калькуляторов для расчетов потребления топлива, мощности печи, системы вентиляции, сечения дымохода, производительности насосно-смесительного узла «теплого пола» и других. Однако следует учитывать, что все они показывают лишь приближенный результат, т.к. могут рассчитать только простейшие конфигурации. На самом деле при расчете отопления необходимо учитывать массу дополнительных нюансов. Это нужно сделать, чтобы правильно посчитать затраты на всю систему отопления и в будущем не страдать от холода в доме или наоборот его излишков, а следовательно и лишних затрат на топливо.
За помощью для произведения расчетов систем отопления мы обратились в Аквахит — компания, которая специализируется на монтаже систем отопления в частных домах.
Расчет отопления в частном доме – что надо посчитать
Чтобы сделать расчет отопления частного дома, необходимо вычислить мощность отопительного котла, определиться с количеством и размещением радиаторов, учесть ряд факторов от погоды, до теплоизоляции и материала изготовления труб и котла.
Учитывайте, что от этого процесса будет зависеть комфортность проживания в доме, так как ваши расчеты будут непосредственно влиять на качество обогрева. Кроме того, эти расчеты – основа заложенного бюджета на монтаж и дальнейшую эксплуатацию всей системы отопления. Именно на этом этапе придется решать, сколько денег вы будете в дальнейшем тратить на отопление своего дома. Приступая к расчетам важно помнить о климатических условиях, в которых находится ваш регион и об условиях, в которых дом будет эксплуатироваться.
Видео описание
В нашем видео поговорим об отоплении в частном загородном доме. У нас в гостях автор и ведущий канала Тепло-Вода Владимир Сухоруков:
Система отопления – это не только печь и батареи. В нее входят:
- Отопительный котел;
- Насосная станция;
- Трубы;
- Радиаторы;
- Контрольные приборы;
- Иногда нужен расширительный бак.
Расчет мощности отопительных приборов
Перед тем как рассчитать мощность отопительного котла, следует определить, какой его тип будет использоваться. У отопительных котлов разный КПД и от этого выбора будет зависеть не только уровень теплоотдачи, но и финансовая составляющая последующей эксплуатации при выборе топлива:
- Электрокотлы,
- Газовые котлы,
- Котлы на твердом топливе,
- Котлы на жидком топливе,
- Комбинированный котел электричество/твердое топливо.
Когда сделан выбор типа котла, необходимо определиться с его пропускной способностью. Именно от этого будет зависеть функционирование всей системы. Вычисление мощности водонагревательного котла производят, учитывая количество теплоэнергии, требующегося на м3. Калькулятор может помочь посчитать объем отапливаемых комнат:
- спальня: 9 м2 3 м = 27 м3,
- спальня: 12 м2 3 м = 36 м3,
- спальня: 15 м2 3 м = 45 м3,
- гостиная: 25 м2 3 м = 75 м3,
- коридор: 6 м2 3 м = 18 м3,
- кухня: 12 м2 3 м = 36 м3,
- санузел: 8 м2 3 м = 24 м3.
Смотрите также:
Каталог компаний, что специализируются на утеплении домов.
Далее суммируются результаты, и получается общий объем дома – 261 м3. При подсчетах обязательно учитываются комнаты и переходы, в которых не планируется ставить приборы обогрева, например, коридор, кладовая, или прихожая. Это делается, чтобы тепла от установленных в доме радиаторов, хватило на отопление всего дома.
При расчетах системы отопления обязательно следует учитывать климатическую зону и температуру снаружи в зимний период.
Возьмем произвольный показатель для региона в 50 Вт/м3 и площадь дома 261 м3, которую планируется обогревать. Формула расчета мощности: 50 Вт 261 м3 = 13050 Вт. Результат умножается на коэффициент 1,2 и вычисляется мощность котла – 15,6 кВт. Коэффициент позволяет добавить 20% резервной мощности котлу. Она даст возможность котлу работать в сберегательном режиме, избегая особых перегрузок.
Поправка коэффициента на климатические условия регионов меняется от 0,7 в южных регионах России, до 2,0 в северных регионах. Коэффициент 1,2 применяют в центральной части России.
Вот еще одна формула, которой пользуются онлайн-калькуляторы:
Чтобы получить предварительный результат требуемой мощности котла, можно площадь комнаты умножить на климатический коэффициент и, полученный результат, разделить на 10.
Пример формулы расчета мощности отопительного котла для дома площадью 120 м2 в северном регионе России:
Читайте также:
Отопление частного дома – что надо знать для выбора подходящей системы и схемы
Какие трубы лучше для магистрали отопления
Мало знать, как рассчитать мощность котла, надо еще правильно выбрать трубы. Сейчас рынок предлагает несколько видов труб для отопления из разных материалов:
- полиэтилен,
- полипропилен (с армированием и без),
- стальные,
- медные,
- нержавеющие.
У каждого из этих видов свои нюансы, которые стоит учитывать при разработке и расчете отопления частного дома:
- Стальные трубы в использовании универсальны и выдерживают давление до 25 атмосфер, но обладают существенным недостатком – они ржавеют и имеют определенный срок эксплуатации. Кроме того, имеют сложности при монтаже.
- Трубы из полипропилена, композитного металлопластика и сшитого полиэтилена легко монтируются и, благодаря весу, их можно использовать на тонких стенах. Преимущество таких труб в том, что они не подвержены ржавчине, гниению и не реагируют на бактерии. Важный показатель – они не расширяются от тепла и не деформируются на морозе. Выдерживают постоянную температуру до 90 градусов и кратковременное повышение до 110 градусов Цельсия.
- Медные трубы отличает высокая цена и повышенная сложность при монтаже, но в прочности они конкурируют с пластиковыми трубами, не подвержены ржавчине и считаются лучшим вариантом. Кроме того, медь пластична, хорошо проводит тепло и держит температуру воды в трубах в пределах от –200 до 250 градусов Цельсия. Эта способность меди защитит систему от возможной разморозки, что очень важно в условиях Сибири и северных районов.
Как рассчитать оптимальное количество и объемы теплообменников
При расчёте количества необходимых радиаторов, следует учитывать из какого материала они произведены. Рынок сейчас предлагает три вида металлических радиаторов:
- Чугун,
- Алюминий,
- Биметаллический сплав,
Все они имеют свои особенности. Чугун и алюминий имеют одинаковый показатель теплоотдачи, но при этом алюминий быстро остывает, а чугун медленно нагревается, но долго сохраняет тепло. Биметаллические радиаторы быстро нагреваются, но остывают значительнее медленнее алюминиевых.
При расчете количества радиаторов также следует учитывать и другие нюансы:
- теплоизоляция пола и стен помогает сохранить до 35% тепла,
- угловая комната прохладнее других и требует большего количества радиаторов,
- использование стеклопакетов на окнах сохраняет 15% теплоэнергии,
- через крышу «уходит» до 25% теплоэнергии.
В соответствии с нормами СНиП, на обогрев 1 м³ требуется 100 Вт тепла. Следовательно, 50 м³ потребуют 5000 Вт. В среднем, одна секция биметаллического радиатора выделяет 150 Вт при температуре теплоносителя 50 °C, а прибор на 8 секций выделяет 150 * 8 = 1200 Вт. С помощью простого калькулятора считаем: 5000 : 1200 = 4,16. То есть, для обогрева этой площади нужно примерно 4-5 радиаторов.
Однако, в частном доме температура регулируется самостоятельно и обычно считается, что одна батарея выделяет 1500-1800 Вт тепла. Пересчитываем среднее значение и получаем 5000 : 1650 = 3,03. То есть, должно быть достаточно и трёх радиаторов. Разумеется, это общий принцип, а более точные расчёты делаются исходя из предполагаемой температуры теплоносителя и тепловыделения радиаторов, которые будут установлены.
Можно воспользоваться примерной формулой расчета секций радиатора:
Значок (*) показывает, что дробная часть округляется по общим математическим правилам, N – количество секций, S – площадь комнаты в м2, а P – теплоотдача 1 секции в Вт.
Видео описание
Пример, как рассчитать отопление в частном доме при помощи онлайн-калькулятора в этом видео:
Читайте также:
Схема отопления двухэтажного дома: требования, выбор и проектирование системы
Заключение
Монтаж и расчет отопительной системы в частном доме – это главная составляющая условий комфортного проживания в нем. Поэтому к расчету отопления в частном доме следует подойти с особой тщательностью, учитывая множество сопутствующих нюансов и факторов.
Калькулятор поможет если нужно быстро и усреднённо сравнить между собой различные технологии строительства. В других случаях лучше обратиться к специалисту, который грамотно проведет расчеты, правильно обработает результаты и учтет все погрешности.
С этой задачей не справится ни одна программа, потому что в нее заложены только общие формулы, а калькуляторы отопления частного дома и таблицы, предлагаемые в интернете, служат лишь для облегчения расчетов и не могут гарантировать точности. Для точных правильных расчетов стоит доверить эту работу специалистам, которые смогут учесть все пожелания, возможности и технические показатели выбранных материалов и приборов.
Выставка домов «Малоэтажная страна» выражает искреннюю благодарность специалистам компании «АкваХит» за помощь в создании материала.
Компания «АкваХит» – специализируется на услугах по подбору, поставке, монтажу и обслуживанию оборудования для систем отопления, водоснабжения и учета тепла.
Если Вам нужна более подробная консультация, то можете воспользоваться следующими контактами:
Источник https://remsovet.com/146-raschet-pechi-i-kamina.html
Источник https://m-strana.ru/articles/raschet-otopleniya-chastnogo-doma-kalkulyator/