Мощность топки — как рассчитать - Fireplaces&Stoves

Мощность топки — как рассчитать

22

Очень ча­с­то нам при­хо­дит­ся слы­шать от на­ших кли­ен­тов во­прос: «Ка­кую мощ­ность ка­мин­ной топ­ки нам нуж­но вы­брать, что­бы обо­греть наш дом?», затем сле­ду­ет уточ­не­ние, на­при­мер, «два эта­жа об­щей пло­ща­дью 200 метров квадратных». Поэтому мы решили на­пи­сать ста­тью о том, ка­к правильно выбрать мощ­ность топ­ки для отоп­ле­ния дома. Всё, о чём мы будем говорить ни­же, оди­на­ко­во при­ме­ни­мо как для ка­мин­ных то­пок, так и для лю­бо­го дру­го­го твер­до­топ­лив­но­го ото­пи­тель­но­го обо­ру­до­ва­ния.

43

Игорь Петрушихин, руководитель компании «Камины и печи Almod», Санкт-Петербург

Да­вай­те нач­нём с то­го, что раз­бе­рём­ся, как мы мо­жем рас­счи­тать не­об­хо­ди­мую мощ­ность ото­пи­тель­но­го при­бо­ра, в на­шем слу­чае ка­мин­ной топ­ки,
В чем 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.
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 ру­ко­во­ди­те­лю проекта TAPANI.RU Вла­ди­ми­ру Шар­ко­ву, который обу­чал­ся на фи­зи­ко-ме­ха­ни­че­с­ком фа­куль­те­те СПбГПУ по спе­ци­аль­но­с­ти «Теп­ло­фи­зи­ка».

Владимир Шарков, руководитель TAPANI.RU: 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.

Итак, как же про­из­во­ди­тель из­ме­ря­ет мощ­ность из­го­тав­ли­ва­е­мой 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.
Кто-то пре­сле­ду­ет цель по­лу­чить дан­ные, позволяющие со­от­вет­ст­во­вать боль­ше­му ко­ли­че­ст­ву про­ек­тов, в ко­то­рых ис­поль­зу­ют­ся ка­мин­ные топ­ки.
Кто-то ука­зы­ва­ет мощ­ность, при ко­то­рой ко­ли­че­ст­во про­дук­тов сго­ра­ния в ды­мо­вых га­зах со­от­вет­ст­ву­ет нор­мам стран, в ко­то­рых эти топ­ки про­да­ют­ся.
Кто-то ука­зы­ва­ет 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. Что же ка­са­ет­ся поль­ских про­из­во­ди­те­лей, ска­зать ни­че­го не мо­гу, так как лич­но по­ка ни с кем из них не об­щал­ся. Пред­по­ла­гаю, что у поль­ских про­из­во­ди­те­лей в тех­ни­че­с­ких дан­ных 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.
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 не­мец­кую топ­ку, у ко­то­рой ука­зан КПД >78%, и ана­ло­гич­ную чеш­скую топ­ку 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 немецкой топки получим:

(3кг х 4кВт) х 78% = 9,36 кВт

…а про­де­лав всё то ­же са­мое с чешской 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.
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 ма­те­ри­а­лы из ко­то­ро­го вы бу­де­те де­лать кор­пус ка­ми­на.
Да­вай­те пред­ста­вим две си­ту­а­ции:
1. Ка­мин­ная то­пка не­мец­ко­го про­из­во­ди­те­ля 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 со­хра­нять­ся в кор­пу­се, ко­то­рый бу­дет мед­лен­но ос­ты­вать и от­да­вать теп­ло в на­ше по­ме­ще­ние.
Бо­лее по­дроб­но об эф­фек­тив­но­с­ти кон­ст­рук­ций ка­ми­нов и пе­чей мы по­про­си­ли рас­ска­зать на­ше­го глав­но­го ар­хи­тек­то­ра Сер­гея Сер­ге­е­ва.

Сергей Сергеев, гл. архитектор «Камины и печи Almod»: 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.

23

Дымооборот и каминная топка в теплоаккумулирующем корпусе из шамота

И вот мы готовы дать подробный от­вет на во­прос «Ка­кую мощ­ность ка­мин­ной топ­ки вы­брать для обо­гре­ва до­ма?»
➪ Но­ми­наль­ная мощ­ность ка­мин­ной топ­ки яв­ля­ет­ся ус­лов­ным по­ка­за­те­лем, на ко­то­рый мож­но ори­ен­ти­ро­вать­ся лишь с точ­ки зре­ния вы­бо­ра топ­ки в рам­ках од­но­го мо­дель­но­го ря­да.
➪ 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.
➪ Для пра­виль­но­го рас­чё­та нам по­тре­бу­ют­ся:
1. Ин­фор­ма­ция о рас­чёт­ных теп­ло­по­те­рях до­ма;
2. Ин­фор­ма­ция об ис­точ­ни­ках теп­ла, ко­то­рые уже за­ло­же­ны в про­ект;
3. Оп­ре­де­ле­ние ос­нов­ных теп­ло­но­си­те­лей и си­с­тем теп­ло­об­ме­на, ко­то­рые пла­ни­ру­ют­ся в кон­ст­рук­ции пе­чи (ды­мо­обо­ро­ты, коль­ца, кор­пус, кон­век­ция, вод­ный кон­тур);
4. 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.

Смотрите видео «Как выбрать мощность топки для камина или печи»

Оставить комментарий