как узнать мощность котла самодельного
Проектирование и расчет самодельного шахтного котла Glaz6,50
После проектирования, расчета и изготовления линейки котлов Glaz наша команда Teplovhate.by приступает к совершенно новой и сложной задаче по проектированию и изготовлению шахтного дровянного котла мощностью 6,5 квт.
Создание котла такой небольшой мощности сопряжено с большими трудностями и в итоге агрегат выходит сложным и дорогостоящим, что не выгодно производителям. Поэтому мы решили создать котел который должен подтверждать заявленные характеристики и оказаться максимально бюджетным. Ну и конечно же удобным и энергонезависимым.
Если у вас возникли вопросы по работе сайта звоните по телефону
По этому номеру вы можете получить бесплатные консультации.
А характеристики котла будут следующие:
Номинальная мощность 6,5 квт
Минимальная мощность 2,5 квт
Время горения на максимальной мощности 5 часов
Время горения на минимальной мощности 12 часов
Минимальная высота дымохода 4 метра
Температура уходящих газов 120-160 градусов
Основное топливо дрова.
Котел будет шахтного типа, загрузка дров будет производиться с фрона (спереди), обязательной будет и растопочная заслонка для облегчения розжига. Теплообменник в котле будет жаротрубным, а быход дымогазов организуем с задней стенки. Максимальную длинну дров определим в 33 сантиметра. (типа Европейский стандарт) И от этого размера и будем плясать.
Опытным путем наша команда определила, что при водоохлаждаемой шахте минимальная мощность, при которой еще наблюдается устойчивое горение равна 100 квт на 1 квадратный метр колосников. Или 1 квт на 1 квадратный дециметр. Если в нашем случае номинальная мощность составляет 6,5 квт, то площадь колосниковой решетки или сечение шахты составит 6,5 Дм квадратных.
S=6,5
Так как длинна наших дров предполагается 33 см или 3,3 дм то чтобы дрова не заклинивали в шахте ее ширину мы сделаем 34 см или 3,4 дм.
A=3,4
Тогда глубина шахты составит:
B=S/A=6,5/3,4=1,92 дм или 19,2 см
Итак с сечением шахты определились. Теперь считаем необходимый объем шахты, дабы дров хватило на заявленные 5 часов. Плотность сухих дров составляет приблизительно 400 кг/кубометр (или 0,4 кг/литр), а плотность укладки дров в шахту (при очень хорошей и плотной укладке) составляет около 0,5. Следовательно в 1 литр объема шахты уложим:
0,4*0,5=0,2 кг древесины.
Теплота сгорания сухих дров составляет около 14 Мдж/кг, что в переводе на киловатт часы будет
Из этих данных находим, что 0,2 кг топлива содержат в себе:
0,2*3,9=0,78 квт*часов энергии.
Принимаем КПД нашего будущего котла в 80 процентов и получаем, что с 0,2 килограмм топлива полезного тепла мы получим
В силу того, что мы хотим снимать с котла мощность 6,5 квт в течении 5 часов, то запас топлива в нем должен быть на
Требуемый объем шахты при этом составит:
V= 32,5/0,624=52,1 литра
Зная ширину A=3,4 дм (340мм) и глубину B=1,92 дм (192 мм) можем легко вычислить высоту шахты (от колосников).
H=V/(A*B)=52/(3,4*1,92)=7,97 дм или 797мм.
Плотность древесной золы составляет 750 килограмм на кубометр или 0,75 кг/литр. Нетрудно подсчитать, что за неделю у нас в поддувале скопится объем золы равный
Это слой порядка 8 сантимеров толщиной. Как показывает опыт удобно обслуживать и чистить котел у которого дверца поддувала хотя бы высотой 150 мм, а по сему зададим расстояние с запасом и будет оно для ровного счета 200 мм. А теперь представим, что котел будет стоять на ножках высотой 20мм, а сверху будет выступать крышка прочистки теплообменника на 50мм, ну и колосниковая решетка будет толщиной 20мм. Получаем первый приблизительный габаритный размер:
Уверен, что это не конечный размер и еще он не раз изменится на несколько десятков миллиметров в какую-нибудь сторону. Теперь разберемся с шириной котла. 
Шахту окружает водяная рубашка и ее толщина когда речь идет о нескольких десятках миллиметров роли никакой не играет. Поэтому примем толщину рубашки по 50 мм справа и слева, накинем дважды по 4 мм для каждой стенки на толщину металла и по 50мм на утеплитель. Полная ширина котла составит:
Вот теперь у нас появился эскиз проекции вида спереди. На нем пока просто обозначим произвольно загрузочные дверцы и поддувала. Газовому окну, а точнее расчету его сечения мы посвятим отдельную статью, а вот с длинной окна мы забежим впереди паровоза и примем ее размером в 140мм. Во первых этот размер будет удобен для монтажа растопочной заслонки, а во вторых для минимальных режимов газовое окно будет иметь некий туннель, через который будут проходить газы, прежде чем попасть в камеру дожига.
Теперь прикинем размеры камеры дожига. Как известно из авторитетных источников для полного догорания газов, прежде чем они коснутся холодного теплообменника требуется пробыть в некотором объеме. На один кубический метр такого объема должна приходиться мощность порядка 300 квт. Если вдувать воздух в котел вентилятором и крутить факел, то можно эту цифру и повысить, но у нас котел на естественной тяге, все процессы будут проходить спокойно и поэтому теплонапряженность камеры дожига по объему мы и будем принимать Qv=300квт/куб. Тогда необходимый объем камеры дожига для наших 6,5 квт составит:
Vкд=6,5/300=0,0216 кубометров или 21,6 литра.
Один размер камеры дожига мы уже имеем. Как и у шахты ее ширина составит 340мм. С глубиной камеры дожига пока придется подождать ибо от нее зависит проходное сечение теплообменника, скорость газов в нем и соответственно теплосьем. На глубину камеры дожига также влияет и газовое окно, а точнее скорость выхода газов из окна должна быть такой, чтобы факел не бил в стенку, а успевал прореагировать.
Пока предварительно примем этот размер в 200 мм. Тогда высота камеры дожига составит:
Hк=21,6/(3,4*2)=3,17 дм или 317мм
Замечу, что высота камеры дожига считается от нижнего среза газового окна. Толщину водяной рубашки у фронтальной и тыловой стенки котла как и в случае с боковыми стенками принимаем по 50мм. Тогда длинна котла составит:
Теперь мы имеем полноценный эскиз в трех проекциях и уже от него будем плясать рассчитывая каждый элемент и конечно же размеры еще не раз изменятся и не раз придется искать компромисс, жертвуя одним размером во благо другого.
Если вам понравилась статья и вы хотите принять участие в создании и совершенствовании данного агрегата- добавляйтесь в нашу группу в контакте. Там же вы можете поучаствовать в обсуждении конструкции или высказать свое мнение по каким-либо вопросам. Ведь в споре как известно рождается истина.
Наша группа В Контакте
Подписаться на обновления
Расчёт мощности котла по объёму воды в системе
Расчёт мощности котла по объёму воды в системе
Здесь действует другой расчет: 10-15 литров теплоносителя в системе отопления, на 1 кВт фактической мощности отопительного устройства. При этом нужно понимать, что фактическая мощность отопительного котла, во многом зависит от того, чем его будут топить.
Если это дрова, то смело можно отнимать до 25% заявленной мощности. Если дрова к тому же и влажные, то мощность будет еще ниже. Поэтому при выборе твердотопливного котла рекомендуется ориентироваться на следующее: литраж системы отопления, вид топлива, а также, насколько хорошо утеплено строение.
Как рассчитать мощность твердотопливного котла по литражу
Зачем нужно рассчитывать мощность котла отопления именно по литражу? Всё очень просто, поскольку если объем воды в системе отопления будет на порядок выше, то котел не сможет справиться с прогревом помещений. Всё это приведет к снижению комфорта проживания в доме, а также к дополнительным финансовым тратам.
Для осуществления всех необходимых расчетом понадобится знать, сколько воды вмещается в 1 погонный метр трубы, в радиаторы отопления, в сам котел, и расширительный бак. Примерный расчет делается с учетом 10-15 литров теплоносителя, на 1 кВт мощности котла.
К примеру, если мощность отопительного котла составляет 4 кВт, то в данном случае литраж отопительной системы составит 60 литров (4 кВт*15 литров). С нагревом большего количества теплоносителя в системе, котел может не справиться.
Чтобы произвести более точные расчеты, нужно суммировать объем воды в трубах и радиаторах отопления.
Сколько воды в алюминиевом радиаторе
Объем теплоносителя в различных радиаторах отопления выглядит следующим образом:
Сколько воды в 1 погонном метре трубы
Ниже, в этой статье строительного журнала samastroyka.ru будет представлен объем воды 1 погонном метре трубы:
Таким образом, зная, сколько воды в радиаторах, трубах, в теплообменнике самого котла и расширительном баке, получится рассчитать точный объем системы отопления. Зная данное значение, можно более точно рассчитать требуемую мощность котла.
Также, данный расчет поможет в том случае, когда нужно сделать теплообменник своими руками. При этом важно учитывать не только объем системы отопления, но и другие, не менее важные показатели. Например, глубину камеры сгорания — чем она больше, тем мощнее будет котел отопления.
Делаем твердотопливный котел своими руками
Несмотря на кажущуюся сложность, изготовление твердотопливного котла своими руками, вполне осуществимый проект, позволяющий сократить расходы на приобретение оборудования, практически вдвое. Потребуется правильно подобрать тип оборудования, конструкцию и выполнить все необходимые нюансы, связанные с производственным процессом.
При соблюдении рекомендаций, можно получить котел, практически не отличающийся теплотехническими характеристиками от модели, собранной в заводских условиях.
Выбираем тип изготавливаемого котла
Практически все самодельные котлы отопления на твердом топливе для частного дома, являются просто хорошей копией того оборудования, что выпускается на заводах отечественных и зарубежных производителей. Хотя полностью воссоздать технологический процесс без специального оборудования невозможно, при изготовлении используются схемы и чертежи уже готовых моделей.
При выборе типа котла, обращают внимание на КПД, требования, предъявляемые к качеству топлива и другие характеристики. Все популярные конструкции, делятся на два вида, по особенностям расположения топочной камеры.
Шахтный с вертикальной загрузкой
Такая конструкция, впервые стала использоваться в котлах длительного горения отечественных производителей. В устройстве шахтного оборудования имеются следующие особенности:
Шахтный твердотопливный котел работает по принципу длительного горения, с применением газогенерации или пиролиза. Изготовление модели данного типа трудоемко и требует проведения грамотных теплотехнических расчетов. На выходе, получается котел с КПД около 88%, неприхотливостью к качеству дров (допускается влажность до 42%).
Горизонтальный с боковой загрузкой
Конструкция с боковой загрузкой является классической и чаще всего, именно ее выбирают при самодельном изготовлении твердотопливного котла. По внутреннему устройству, модель напоминает обычную дровяную печь.
Самодельный твердотопливный отопительный котел с водяным контуром, использующий боковую загрузку, имеет следующие особенности:
Котлы с боковой загрузкой и горизонтальной топкой, имеют простую конструкцию, наиболее подходящую для самостоятельного производства.
Определяем тип горения топлива
Длительность горения топлива в самодельном твердотопливном котле, зависит от выбранной конструкции агрегата. Принято различать два основных используемых принципа работы:
При наличии необходимых инженерных навыков, возможно изготовить агрегат, способный проработать от одной закладки в течение нескольких суток.
Обычное классическое горение
Изготовление котла на твердом топливе с классическим горением своими руками, отличается простотой. Конструкция напоминает ту, что используется в дровяных печах и состоит из следующих частей:
В котлах, в качестве водяного контура, зачастую используется обычный змеевик. Особенностями внутреннего устройства классических твердотопливных котлов является:
Затраты на изготовление классического твердотопливного котла меньше, чем на производство пиролизной модели, практически вдвое.
Длительное горение с пиролизом
Сделать своими руками твердотопливный котел длительного горения возможно, но, для этого потребуется провести грамотные теплотехнические расчеты и подобрать подходящий чертеж. Процесс пиролиза невозможен без двух составляющих:
Чтобы обеспечить необходимые условия, устанавливается механический регулятор горения, а также, обкладывают камеру сгорания, шамотным кирпичом, для уменьшения теплопотерь. Подробные рекомендации относительно изготовления, находятся в статье «Изготовление пиролизного котла своими руками», расположенной на сайте.
Из какого металла лучше сделать котел
От выбора металла, зависит время эксплуатации котла. При производстве в заводских условиях, существуют строгие требования, относительно типа используемого материала для каждой части котла. Строгие требования предъявляются к составу металла, толщине стали и другим характеристикам.
Подобным нормам, должен соответствовать и материал, используемый при самостоятельном изготовлении агрегата. При выборе учитывают эксплуатационные особенности, термическое и механическое воздействие и многие другие аспекты. Для производства котла применяют сталь и чугун.
Чугун
Чугун имеет хорошие теплотехнические характеристики: устойчив к перегреву и выгоранию, долгое время сохраняет тепло. Срок эксплуатации котла, изготовленного из данного металла, составляет не менее 25 лет. Недостатком чугуна является подверженность к гидравлическим и механическим ударам, растрескивание нагретой поверхности при резком охлаждении.
Изготовление котла из чугуна в домашних условиях, невозможно. Теплообменник и другие части котла, производятся литьевым методом в плавильнях. Создать подобные условия и изготовить чугунные детали, нереально.
Сталь
В отличие от чугуна, сталь хорошо поддается обработке. Для производства, применяется металл, раскатанный в листы. Марки используемой стали, в зависимости от изготавливаемого узла:
Сталь удобна в обработке, но имеет недостатки, связанные с эксплуатацией:
Тип теплообменника самодельного котла
От того, как сконструирован теплообменник, зависит КПД и остальные теплотехнические характеристики котла: время прогревания помещения, возможность работы в режиме пиролиза и т.п. Устройство рассчитывается для максимальной аккумуляции вырабатываемого тепла с наименьшими теплопотерями и передачи энергии теплоносителю.
В котлах используется две базовых конструкции теплообменника, отличающихся показателями энергоэффективности. Традиционно, это «водяная рубашка» и змеевик.
Внешняя водяная рубашка
Если необходимо увеличить КПД, уменьшить вероятность перегрева теплоносителя, за счет более равномерного прогрева, используется теплообменник в виде водяной рубашки.
Принцип «рубашки» основан на том, что жидкая среда, буквально окружает всю топочную камеру. Независимо от интенсивности горения и степени горения огня, осуществляется нагрев теплоносителя. В моделях длительного горения пиролизного типа, теплообменник дополнительно окружает ломаный дымовой канал, что увеличивает КПД, приблизительно на 5%.
У данной конструкции есть свои недостатки:
При изготовлении в домашних условиях, теплообменник «водяная рубашка», требует больших материальных затрат и высокого качества проведения сварных работ. Некачественные сварочные швы, дадут течь уже через несколько недель эксплуатации и приведут к остановке агрегата.
Встроенный змеевик
В классических моделях котлов, в виде теплообменника, чаще всего используют обычную изогнутую трубку – змеевик. Нагрев осуществляется проточным способом. Теплоэффективность встроенного змеевика меньше чем у водяной рубашки.
Данное решение имеет следующие особенности:
Установка встроенного змеевика требует меньших материальных затрат. Водяной контур данного типа, проще в обслуживании, но имеет меньшую теплоэффективность.
Из чего лучше сделать колосники
В стальных котлах, традиционно используются металлические колосники. Сталь не лучшим образом реагирует на чрезмерный нагрев. Поэтому, после нескольких лет эксплуатации, решетку приходится менять. При усовершенствовании твердотопливного котла, стальные колосники часто заменяют на чугунные.
Преимуществ у данного решения несколько:
Колосники из чугуна, несколько увеличивают общий вес котла, что необходимо учитывать при выборе материала.
Материалы для внешней теплоизоляции котла
При сжигании твердого топлива, рабочая температура нагрева, достигает 550°С, у пиролизных агрегатов, превышает 600°С. Теплоизоляция котла, служит для обеспечения безопасности эксплуатации и снижения теплопотерь к минимуму.
При проведении изоляционных работ используют следующие материалы:
Правильная краска для покраски корпуса котла
Окрашивание корпуса выполняется порошковыми термостойкими красками. Главными требованиями, предъявляемыми к ЛКМ, являются:
Современные лакокрасочные материалы, способны выдерживать прямое воздействие огня без потери защитных свойств. При выборе, ориентируются на порошковые краски, прямо предназначенные для окрашивания котлов.
Изготовление твердотопливного котла требует тщательного планирования и теплотехнических расчетов, использования грамотных чертежей, а также, правильного подбора комплектующих и расходных материалов. При соблюдении рекомендаций, у котла, изготовленного своими руками, будут хорошие теплотехнические характеристики и параметры.
Как рассчитать мощность котла отопления
Основа любого отопления — котел. От того, насколько верно подобраны его параметры зависит будет ли тепло в доме. А чтобы параметры были верными необходимо расчет мощности котла. Это не самые сложные вычисления — на уровне третьего класса, нужен будет только калькулятор и некоторые данные по вашем владениям. Со всем справитесь сами, своими руками.
Рассчитать мощность котла отопления можно несколькими способами
Общие моменты
Чтобы в доме было тепло, система отопления должна восполнять все имеющиеся потери тепла в полном объеме. Тепло уходит через стены, окна, пол, крышу. То есть, при расчете мощности котла, необходимо учитывать степень утепления всех этих частей квартиры или дома. При серьезном подходе у специалистов заказывают расчет теплопотерь здания, а по результатам уже подбирают котел и все остальные параметры системы отопления. Задача эта не сказать что очень сложная, но требуется учесть из чего сделаны стены, пол, потолок, их толщину и степень утепления. Также учитывают какие стоят окна и двери, есть ли система приточной вентиляции и какова ее производительность. В общем, длительный процесс.
Есть второй способ определить теплопотери. Можно по факту определить количество тепла, которое теряет дом/помещение при помощи тепловизора. Это небольшой прибор, который на экране отображает фактическую картину теплопотерь. Заодно можно увидеть где отток тепла больше и принять меры по устранению утечек.
Определение фактических теплопотерь — более легкий способ
Теперь о том, стоит ли брать котел с запасом по мощности. Вообще, постоянная работа оборудования на грани возможностей негативно сказывается на сроке его службы. Потому желательно иметь запас по производительности. Небольшой, порядка 15-20% от расчетной величины. Его вполне достаточно для того, чтобы оборудование работало не на пределе своих возможностей.
Слишком большой запас невыгоден экономически: чем мощнее оборудование, тем дороже оно стоит. Причем разница в цене солидная. Так что, если вы не рассматриваете возможность увеличения отапливаемой площади, котел с большим запасом мощности брать не стоит.
Расчет мощности котла по площади
Это самый простой способ подобрать котел отопления по мощности. При анализе многих готовых расчетов была выведена средняя цифра: на отопление 10 квадратных метров площади требуется 1 кВт тепла. Эта закономерность справедлива для помещений с высотой потолка в 2,5-2,7 м и средним утеплением. Если ваш дом или квартира подходят под эти параметры, зная площадь вашего дома, вы легко определяете приблизительную производительность котла.
Тепло из дома утекает в разных направлениях
Чтобы было понятнее, приведем пример расчета мощности котла отопления по площади. Имеется одноэтажный дом 12*14 м. Находим его площадь. Для этого умножаем его длину и ширину: 12 м * 14 м = 168 кв.м. По методике, делим площадь на 10 и получаем требуемое количество киловатт: 168 / 10 = 16,8 кВт. Для удобства использования цифру можно округлить: требуемая мощность котла отопления 17 кВт.
Учет высоты потолков
Но в частных домах потолки могут быть выше. Если разница составляет всего 10-15 см, ее можно не учитывать, но если высота потолков более чем 2,9 м, придется делать перерасчет. Для этого находит поправочный коэффициент (поделив фактическую высоту на стандартную 2,6 м) и на него умножают найденную цифру.
Пример поправки на высоту потолков. В здании высота потолков — 3,2 метра. Требуется пересчитать мощность котла отопления для данных условий (параметры дома те же, что в первом примере):
Выбирая котел по мощности не стоит забывать, что с увеличением мощности увеличиваются и размеры агрегата
Как видите, разница вполне приличная. Если ее не учесть, нет гарантии, что в доме будет тепло даже при средних зимних температурах, а уж о сильных морозах и говорить не приходится.
Учет региона проживания
Что еще стоит учесть, так это местоположение. Ведь понятно, что на юге требуется намного меньше тепла, чем в Средней Полосе, а для тех, кто живет на севере «подмосковной» мощности явно будет недостаточною. Для учета региона проживания тоже есть коэффициенты. Даны они с некоторым диапазоном, так как в рамках одной зоны климат все-таки сильно меняется. Если дом находится ближе к южной границе, применяют меньший коэффициент, ближе к северной — больший. Стоит учитывать также и наличие/отсутствие сильных ветров и выбирать коэффициент с их учетом.
Учитывать регион проживания тоже обязательно
Пример корректировки по зонам. Пусть дом, для которого делаем расчет мощности котла, находится на севере Подмосковья. Тогда найденная цифра 21 кВт умножается на 1,5. Итого получаем: 21 кВт * 1,5 = 31,5 кВт.
Как видите, если сравнивать с первоначальной цифрой, полученной при расчете по площади (17 кВт), полученная в результате использования всего двух коэффициентов, значительно отличается. Почти в два раза. Так что эти параметры необходимо учитывать.
Мощность двухконтурного котла
Выше шла речь о расчете мощности котла, который работает только на отопление. Если вы планируете еще и воду греть, необходимо производительность еще увеличить. В расчет мощности котла с возможностью подогрева воды для бытовых нужд закладывают 20-25% запаса (умножить надо на 1,2-1,25).
Чтобы не пришлось покупать очень мощный котел, надо дом максимально утеплить
Пример: корректируем под возможность ГВС. Найденную цифру 31,5 кВт умножаем на 1,2 и получаем 37,8 кВт. Разница солидная. Обратите внимание, что запас на подогрев воды берется уже после учета в расчетах местоположения — температура воды от местоположения тоже зависит.
Особенности расчета производительности котла для квартир
Расчет мощности котла для отопления квартир высчитывается по той же норме: на 10 квадратных метров 1 кВт тепла. Но коррекция идет по другим параметрам. Первое, что требует учета — наличие или отсутствие неотапливаемого помещения сверху и снизу.
Стоит также при расчетах учесть количество стен, выходящих на улицу. В угловых квартирах требуется большее количество тепла:
Это основные зоны, через которые уходит тепло. Их учитывать обязательно. Можно еще принять во вминание качество окон. Если это стеклопакеты, корректировки можно не вносить. Если стоят старые деревянные окна, найденную цифру надо умножить на 1,2.
Также можно учесть такой фактор, как месторасположение квартиры. Точно также требуется увеличивать мощность, если хотите покупать двухконтурный котел (для подогрева горячей воды).
Расчет по объему
В случае с определением мощности котла отопления для квартиры можно использовать другую методику, которая основывается на нормах СНиПа. В них прописаны нормы на отопление зданий:
Чтобы использовать этот способ, надо знать общий объем помещений. В принципе, этот подход более правильный, так как он сразу учитывает высоту потолков. Тут может возникнуть небольшая сложность: обычно мы знаем площадь свой квартиры. Объем придется высчитывать. Для этого общую отапливаемую площадь умножаем на высоту потолков. Получаем искомый объем.
Расчет котла отопления для квартир можно сделать по нормативам
Пример расчета мощности котла для отопления квартиры. Пусть квартира находится на третьем этаже пятиэтажного кирпичного дома. Ее общая площадь 87 кв. м, высота потолков 2,8 м.
В общем, вот вам эта методика. В принципе, ее можно использовать и для расчета мощности котла для кирпичного дома. Для других типов стройматериалов нормы не прописаны, а панельный частный дом — большая редкость.