Мощность топки — как рассчитать

Мощность топки будущего дровяного камина — как её рассчитать? Очень часто у нас спрашивают: какую мощность каминной топки нужно выбрать, чтобы обогреть дом. За вопросом следует уточнение, например, «два этажа общей площадью 200 квадратных метров». Поэтому мы решили рассказать, как правильно выбрать мощность каминной топки для отопления. Впрочем, этот метод расчёта применим не только для каминных топок, но и для любого другого твердотопливного отопительного оборудования.

Да­вай­те нач­нём с то­го, что раз­бе­рём­ся, как мы мо­жем рас­счи­тать не­об­хо­ди­мую мощ­ность ото­пи­тель­но­го при­бо­ра, в на­шем слу­чае — ка­мин­ной топ­ки.
В чём из­ме­ря­ет­ся мощ­ность ка­мин­ных то­пок?
Как нам всем из­ве­ст­но, мощ­ность ка­мин­ных то­пок из­ме­ря­ет­ся в ки­ло­ват­тах. Прак­ти­че­с­ки все про­из­во­ди­те­ли ка­мин­ных и печных то­пок ука­зы­ва­ют мощ­ность сво­е­го обо­ру­до­ва­ния в кВт. При этом, в за­ви­си­мо­с­ти от про­из­во­ди­те­ля, за­яв­лен­ная мощ­ность то­пок при­мер­но од­но­го раз­ме­ра ра­зи­тель­но от­ли­ча­ет­ся.
Так, при­бли­зи­тель­но оди­на­ко­вые по габаритам ка­мин­ные топ­ки раз­ных про­из­во­ди­те­лей, ес­ли по­смо­т­реть их тех­ни­че­с­кие ха­рак­те­ри­с­ти­ки, мо­гут иметь заявленную мощ­ность от 9 до 20 кВт. Но как такое возможно, что две топ­ки оди­на­ко­во­го раз­ме­ра бол­ее чем в два ра­за от­ли­чают­ся по вы­да­ва­е­мой мощ­но­с­ти?
Что­бы от­ве­тить на этот во­прос, сле­ду­ет вспом­нить о том, от­ку­да во­об­ще бе­рут­ся эти ки­ло­ват­ты.

Откуда берутся киловатты

Ки­ло­ват­ты бе­рут­ся из дров. По су­ти, это энер­гия, ко­то­рая вы­де­ля­ет­ся дро­ва­ми в про­цес­се их го­ре­ния. По­лу­ча­ет­ся, что всё теп­ло, ко­то­рое вы­де­ля­ет ка­мин­ная топ­ка, — это теп­ло, ко­то­рое вы­де­ля­ет­ся при го­ре­нии дров. При этом, боль­ше ки­ло­ватт, чем вы­де­лят дро­ва при сго­ра­нии, топ­ка вы­ра­бо­тать не смо­жет. Я ду­маю, среди наших читателей нет таких, кто ве­рит, что са­ма по се­бе кон­ст­рук­ция топ­ки мо­жет уве­ли­чить ко­ли­че­ст­во энер­гии, по­лу­ча­е­мое при сго­ра­нии дров.
А что та­кое этот са­мый ки­ло­ватт?
Чтобы получить ответ на этот вопрос, мы об­ра­тились к специалисту компании «Камины и печи Almod» Вла­ди­ми­ру Шар­ко­ву, который обу­чал­ся на фи­зи­ко-ме­ха­ни­че­с­ком фа­куль­те­те СПбГПУ по спе­ци­аль­но­с­ти «Теп­ло­фи­зи­ка».

Владимир Шарков: Ки­ло­ватт (он же од­на ты­ся­ча ватт) — это еди­ни­ца из­ме­ре­ния мощ­но­с­ти, ко­то­рая, в на­шем слу­чае, при­ме­ня­ет­ся к из­ме­ре­нию теп­ло­во­го по­то­ка и ха­рак­те­ри­зу­ет спо­соб­ность вы­пол­нить или ин­тен­сив­ность вы­пол­не­ния оп­ре­де­лён­ной ра­бо­ты в еди­ни­цу вре­ме­ни. На­зва­на еди­ни­ца в честь шот­ланд­ско­го изо­б­ре­та­те­ля Джейм­са Ват­та, су­мев­ше­го эко­но­ми­че­с­ки обос­но­вать при­ме­не­ние па­ро­во­го дви­га­те­ля, до­ве­дя его до уров­ня уни­вер­саль­ной па­ро­вой ма­ши­ны и за­па­тен­то­вав её. Один Ватт оп­ре­де­ля­ет­ся как мощ­ность, при ко­то­рой за 1 се­кун­ду со­вер­ша­ет­ся ра­бо­та в 1 Джо­уль. Джо­уль, в свою оче­редь, яв­ля­ет­ся еди­ни­цей из­ме­ре­ния ра­бо­ты, энер­гии и ко­ли­че­ст­ва теп­ло­ты, ко­то­рую тер­мо­ди­на­ми­че­с­кая си­с­те­ма по­лу­ча­ет или те­ря­ет в про­цес­се теп­ло­об­ме­на с ок­ру­жа­ю­щей сре­дой.

Как производители измеряют мощность

Итак, как же про­из­во­ди­тель из­ме­ря­ет мощ­ность топ­ки и по­лу­ча­ет ки­ло­ват­ты, ко­то­рые ука­зы­ва­ет в тех­ни­че­с­ком па­с­пор­те топ­ки?
По-раз­но­му. Под­го­тав­ли­вая эту ста­тью, мы об­ща­лись с не­сколь­ки­ми про­из­во­ди­те­ля­ми ка­мин­ных то­пок. И все они по-сво­е­му опи­сы­ва­ли про­цесс ис­пы­та­ния своей продукции.

• Одни пре­сле­ду­ют цель по­лу­чить дан­ные, позволяющие со­от­вет­ст­во­вать боль­ше­му ко­ли­че­ст­ву про­ек­тов, в ко­то­рых ис­поль­зу­ют­ся ка­мин­ные топ­ки.
• Другие ука­зы­ва­ют мощ­ность, при ко­то­рой ко­ли­че­ст­во про­дук­тов сго­ра­ния в ды­мо­вых га­зах со­от­вет­ст­ву­ет нор­мам стран, в ко­то­рых эти топ­ки про­да­ют­ся.
• Третьи ука­зы­ва­ют мощ­ность, при ко­то­рой топ­ка до­сти­га­ет мак­си­маль­но­го КПД.

При этом важ­но знать, что не­мец­кие про­из­во­ди­те­ли ис­пы­ты­ва­ют своё обо­ру­до­ва­ние с учё­том са­мых вы­со­ких тре­бо­ва­ний Ав­ст­рии и Гер­ма­нии. А, к примеру, фран­цуз­ские про­из­во­ди­те­ли ори­ен­ти­ру­ют­ся на фран­цуз­ские нор­мы, но не на немецкие и австрийские. У поль­ских про­из­во­ди­те­лей в тех­ни­че­с­ких дан­ных зачастую ука­зы­ва­ет­ся мак­си­маль­ная мощ­ность, ко­то­рую спо­соб­на вы­да­вать ка­мин­ная топ­ка за один час.

В лю­бом слу­чае, преж­де чем го­во­рить о реальной мощ­но­с­ти каминной топки в кВт, для на­ча­ла нуж­но знать ме­то­до­ло­гию про­ве­де­ния ис­пы­та­ния.

КПД каминной топки

Как же пра­виль­но по­до­брать обо­ру­до­ва­ние, ес­ли но­ми­наль­ная мощ­ность ка­мин­ных то­пок не от­ра­жа­ет ре­аль­ных ото­пи­тель­ных воз­мож­но­с­тей обо­ру­до­ва­ния? Пред­ла­гаю опи­рать­ся на дру­гой по­ка­за­тель, за­яв­ля­е­мый про­из­во­ди­те­лем, ко­то­рый, на наш взгляд, бо­лее «про­зра­чен» — КПД топ­ки. Вне за­ви­си­мо­с­ти от количества теп­ла, КПД — это ве­ли­чи­на по­сто­ян­ная. Ес­ли мы со­жг­ли 1 кг дров, ко­то­рый вы­де­лил 4,0 кВт теп­ла, при КПД 73,2% мы по­лу­чим 2,93 кВт. Ес­ли мы по­лу­чи­ли 12 кВт от 3 кг сго­рев­ших дров, при всё том же КПД 73,2% мы по­лу­чим 8,78 кВт.

Срав­ним топ­ку одной марки, у ко­то­рой ука­зан КПД >78%, и ана­ло­гич­ную топ­ку другой марки с КПД 73,2%.
По­ло­жим в каж­дую из них по 3 кг дров (а имен­но та­кое ко­ли­че­ст­во ре­ко­мен­ду­ют оба про­из­во­ди­те­ля) и со­жжём всю охап­ку. От первой топки получим:

(3кг х 4кВт) х 78% = 9,36 кВт

…а про­де­лав всё то ­же са­мое со второй топ­кой, мы по­лу­чим 8,78 кВт.

Со­гла­си­тесь, что та­кая раз­ни­ца вы­гля­дит бо­лее прав­до­по­доб­но, чем раз­ни­ца мощ­но­с­ти в 10,7 кВт (а это боль­ше чем в два ра­за!) при оди­на­ко­вых га­ба­ри­тах ка­мин­ной топ­ки.
Ис­хо­дя из вы­шеиз­ло­жен­но­го, мож­но сде­лать вы­вод, что фак­ти­че­с­кая мощ­ность ка­мин­ных то­пок оди­на­ко­вых раз­ме­ров весь­ма близ­ка по по­ка­за­те­лям кВт друг к дру­гу.
На что реально вли­я­ет кон­ст­рук­ция топ­ки — это на КПД. То есть на то, сколь­ко энер­гии от сго­рев­шей дре­ве­си­ны смо­жет пе­ре­дать топ­ка в по­ме­ще­ние.

На что реально вли­я­ет кон­ст­рук­ция топ­ки — это на КПД, то есть на то, сколь­ко энер­гии от сго­рев­шей дре­ве­си­ны смо­жет пе­ре­дать топ­ка в по­ме­ще­ние.

Мощность каминной топки — как рассчитать

Как подобрать каминную топку по КПД

Как же пра­виль­но по­до­брать ка­мин­ную топ­ку для обо­гре­ва до­ма? На­ше мне­ние. Для отоп­ле­ния до­ма при по­мо­щи ка­ми­на или пе­чи не­об­хо­ди­мо под­би­рать и рас­счи­ты­вать всю кон­ст­рук­цию в со­во­куп­но­с­ти. От си­с­те­мы ды­мо­уда­ле­ния до ма­те­ри­а­лов, из ко­то­рых вы бу­де­те де­лать кор­пус ка­ми­на.

Да­вай­те пред­ста­вим две си­ту­а­ции:

1. Ка­мин­ная то­пка с КПД >78%, под­клю­че­на к ке­ра­ми­че­с­ко­му ды­мо­хо­ду. Установлена в по­ме­ще­нии 60 кв.м., с вы­со­той по­тол­ков 2,7 м и естественной вентиляцией. Мы сжи­га­ем 3 кг дров и по­лу­ча­ем 9,36 кВт энер­гии, выделяемой в на­ше по­ме­ще­ние.
2. Та же си­ту­а­ция, но во­круг топ­ки у нас из­го­тов­лен теп­ло­ак­ку­му­ли­ру­ю­щий кор­пус об­щим ве­сом 300 кг.

В ка­ком слу­чае на­ша топ­ка бу­дет бо­лее эф­фек­тив­на с точ­ки зре­ния отоп­ле­ния на­ше­го по­ме­ще­ния? Мы считаем, что во вто­ром. По­то­му что у нас 9,36 кВт по­сту­пят не толь­ко в воз­дух, но и ча­с­тич­но со­хра­нят­ся в кор­пу­се. Корпус бу­дет мед­лен­но ос­ты­вать и от­да­вать теп­ло в на­ше по­ме­ще­ние.

Эффективность камина — мнение архитектора

Бо­лее по­дроб­но об эф­фек­тив­но­с­ти кон­ст­рук­ций ка­ми­нов и пе­чей мы по­про­си­ли рас­ска­зать ар­хи­тек­то­ра Сер­гея Сер­ге­е­ва.

Сергей Сергеев, архитектор:

Итак, дру­зья, от че­го же за­ви­сит эф­фек­тив­ность ка­ми­на или пе­чи с точ­ки зре­ния отоп­ле­ния до­ма? Для на­ча­ла вспом­ним, ка­кие су­ще­ст­ву­ют пу­ти пе­ре­да­чи теп­ла от ис­точ­ни­ка в по­ме­ще­ние:

• Из­лу­че­ние от фрон­таль­ной по­верх­но­с­ти (пли­ты или ос­тек­ле­ния) в про­цес­се го­ре­ния дров (т.н. «лу­чи­с­тое теп­ло»).
• Из­лу­че­ние теп­ла ак­тив­ной (на­гре­той) по­верх­но­с­тью.
• Кон­век­ци­он­ная цир­ку­ля­ция воз­ду­ха вну­т­ри по­ме­ще­ния.

Опи­ра­ясь на эти про­цес­сы пе­ре­да­чи теп­ла, мож­но вы­де­лить не­сколь­ко кон­ст­рук­тив­ных ре­ше­ний, поз­во­ля­ю­щих уве­ли­чить эф­фек­тив­ность на­ше­го ис­точ­ни­ка.
Все эти ре­ше­ния, так или ина­че, свя­за­ны с уве­ли­че­ни­ем теп­ло­ак­ку­му­ли­ру­ю­щей мас­сы и пло­ща­ди ак­тив­ной по­верх­но­с­ти, че­рез ко­то­рую про­ис­хо­дит теп­ло­об­мен. А так же ор­га­ни­за­цией транс­пор­ти­ров­ки теп­ла и рас­пре­де­ле­нием его по по­ме­ще­ни­ям.

1. Ус­та­нов­ка кор­пу­са из теп­ло­ак­ку­му­ли­ру­ю­ще­го ма­те­ри­а­ла, та­ко­го как печ­ной ша­мот.
2. Ус­та­нов­ка до­пол­ни­тель­но­го ды­мо­обо­ро­та — си­с­те­мы ке­ра­ми­че­с­ких ка­на­лов про­дук­тов сго­ра­ния, для сня­тия теп­ла с от­хо­дя­щих ды­мо­вых га­зов.
3. Для этих же це­лей мо­гут при­ме­нять­ся теп­ло­съём­ные коль­ца, ус­та­нав­ли­ва­е­мые на па­т­ру­бок ка­мин­ной или печ­ной топ­ки.
4. Ус­та­нов­ка за­мк­ну­то­го вод­но­го кон­ту­ра, поз­во­ля­ю­ще­го ис­поль­зо­вать во­ду в ка­че­ст­ве ак­тив­но­го теп­ло­но­си­те­ля и транс­пор­ти­ров­щи­ка теп­ла.
5. Ус­та­нов­ка кон­век­ци­он­ных ка­на­лов с це­лью рас­пре­де­ле­ния на­гре­тых воз­душ­ных по­то­ков по по­ме­ще­ни­ям.
6. Умень­ше­ние теп­ло­по­терь че­рез фрон­таль­ное ос­тек­ле­ние топ­ки пу­тём умень­ше­ния её пло­ща­ди или ис­поль­зо­ва­ни­я ка­мин­ных и печ­ных то­пок с двой­ным стек­лом.

Под­во­дя итог, хо­те­лось бы от­ме­тить, что та­кое боль­шое ко­ли­че­ст­во до­пол­ни­тель­но ус­та­нав­ли­ва­е­мо­го обо­ру­до­ва­ния спра­вед­ли­во по­вы­ша­ет тре­бо­ва­ния к са­мо­му ис­точ­ни­ку.
Очень важ­но пра­виль­но под­би­рать под по­став­лен­ные за­да­чи обо­ру­до­ва­ние, тех­ни­че­с­кие и кон­ст­рук­тив­ные осо­бен­но­с­ти ко­то­ро­го спо­соб­ны долж­ным об­ра­зом обес­пе­чить функ­ци­о­ни­ро­ва­ние всех этих си­с­тем.

Мощность топки — какую выбрать?

И вот мы готовы дать подробный от­вет на во­прос «Ка­кую мощ­ность топ­ки вы­брать для обо­гре­ва до­ма?»

1. Но­ми­наль­ная мощ­ность ка­мин­ной топ­ки яв­ля­ет­ся ус­лов­ным по­ка­за­те­лем. На него мож­но ори­ен­ти­ро­вать­ся лишь с точ­ки зре­ния вы­бо­ра топ­ки в рам­ках од­но­го мо­дель­но­го ря­да.
2. Для ре­ше­ния за­дач по ис­поль­зо­ва­нию ка­ми­на или пе­чи в ка­че­ст­ве ос­нов­но­го или до­пол­ни­тель­но­го ото­пи­тель­но­го при­бо­ра не­об­хо­ди­мо рас­счи­ты­вать всю кон­ст­рук­цию ка­ми­на в со­во­куп­но­с­ти с про­ек­том до­ма.
3. Для пра­виль­но­го рас­чё­та нам по­тре­бу­ют­ся:

• Ин­фор­ма­ция о рас­чёт­ных теп­ло­по­те­рях до­ма;
• Ин­фор­ма­ция об ис­точ­ни­ках теп­ла, ко­то­рые уже за­ло­же­ны в про­ект;
• Оп­ре­де­ле­ние ос­нов­ных теп­ло­но­си­те­лей и си­с­тем теп­ло­об­ме­на, ко­то­рые пла­ни­ру­ют­ся в кон­ст­рук­ции пе­чи. Ды­мо­обо­ро­ты, коль­ца, кор­пус, кон­век­ция, вод­ный кон­тур;
• Рас­чёт мощ­но­с­ти каж­до­го теп­ло­но­си­те­ля (кон­век­ци­он­ная мощ­ность, из­лу­че­ние от двер­цы, из­лу­че­ние от об­ли­цов­ки).

Для всех этих рас­чётов не­об­хо­ди­мо:

• во­ору­жить­ся весь­ма се­рь­ёз­ным на­бо­ром дан­ных от про­из­во­ди­те­лей обо­ру­до­ва­ния, стро­и­тель­ных ма­те­ри­а­лов,
• знать пра­ви­ла по про­ек­ти­ро­ва­нию и стро­и­тель­ст­ву ото­пи­тель­ных пе­чей и ка­ми­нов,
• об­ла­дать ба­зо­вы­ми зна­ни­я­ми теп­ло­тех­ни­ки и ин­же­нер­ны­ми на­вы­ка­ми, ко­то­рые поз­во­лят де­лать оп­ре­де­лен­ные рас­чё­ты и вы­во­ды.

Только так.

Вы­бор ка­мин­ной топ­ки по мощ­но­с­ти, за­яв­лен­ной про­из­во­ди­те­лем, — это то­ же са­мое, что вы­бор смарт­фо­на по сте­пе­ни бле­с­ка его ко­ро­боч­ки.