Необходимая мощность отопительного котла

Сколько киловатт энергии надо на отопление конкретного здания? А я откуда знаю? Потому честно запишу так:

Дальше чуть подумаю. Пусть мне надо поддерживать в курятнике постоянные 13 градусов. Наверное, чем холоднее на улице, тем больше надо топить. Т.е расход пропорционален разнице температур внутри и снаружи, что можно записать так:

Дальше думаю. Наверное, чем толще стенка, сопротивляющаяся оттоку тепла, тем меньше этот отток. Значит, так можно записать:

На толщину H я делю. Если бы умножила, то получилось бы, что чем толще стенка, тем больше отток тепла (что явно не так).
А ещё явно площадь поверхности стенки имеет значение. Чем она больше, тем больше поверхность оттока тепла. Через бОльшую поверхность вытечет больше тепла (как через большую трубу вытечет больше воды). Так можно переписать:

[неизвестно что] у меня сильно упростилось. Явно это какая-то константа материала стенки. Назову её буквой k:

Примерно так рассуждал Фурье, когда придумывал свой закон теплопроводности. Потом он это все проверил экспериментально и убедился, что так оно и есть.
А теперь пусть у меня есть какое-то здание с какими-то размерами. И с разными по толщине и размеру стенками. Измерять всех их мне лень. Я знаю, что они у меня всё равно не меняются. Меняются у меня только температура на улице и расход электричества на отопление. В какой-то момент я могу посмотреть на градуснике уличную температуру и зафиксировать показания счётчика. А через час посмотреть по тому же счётчику, сколько электричества у меня ушло на отопление.  
Я могу записать так, спрятав в K все особенности здания:

При этом, здесь я знаю все, кроме самого K. Его я могу просто вычислить, поделив расход электричества на разность температур.
Записывать что-то каждый час и даже каждый день довольно хлопотно. В данном случае важно то, что получен ответ на вопрос «Сколько тепла вытекло через стенки?». Раз температура внутри не изменилась, то, сколько залили обогревателем, столько и вытекло. Т.е отток через стенки был равен расходу на отопление.
Для курятника у меня есть конкретная цифра, правда за 14 холодных ночных часов:

За час расход был порядка 0.3 кВт (=4/14) при разнице температур 33 градуса.
Утверждать, что все стенки курятника имеют толщину 40 см (0.4 метра) нельзя. У меня там все сложно. И 5 см на полу и 20 см на стенке в пристройку. Но лучших экспериментальных данных у меня нет. Потому буду считать что потолок и крыша по 40 см, а через пол теплоотдачи почему-то нет (хотя это самое хилое место сооружения).
Поскольку у меня тут везде плюс минус полвагона, буду считать что площадь теплоотдачи курятника (S), т.е площадь стенок и потолка – 19 м2.
Площадь внешней стенки жилого помещения этого дома:
https://akostina76.ucoz.ru/blog/2021-11-24-7360

=(20+30)*2*9 = 900 метров (3 этажа по 3 метра = 9 метров)

Площадь крыши = 20*30 = 600 метров.
Итого площадь поверхности теплоотдачи = 1500 м2.
Толщина стенки у меня везде нарисована 40 см. Почему-то буду считать, что утеплитель там тот же, что и у курятника. Тогда простой пропорцией получаю, что для сохранения той же разницы температур внутри и снаружи в 33 градуса (т.е +25 внутри и  -8 снаружи, например) мне потребуется 0.3 кВт * (1500 м2/ 19 м2) = 24 кВт.
Столько тепла будет вытекать через эту стенку (с 40 см толщиной и 1500 м2 площадью). Столько же должен постоянно выдавать котёл для поддержания внутри тех самых постоянных 25 градусов.
В прошлый раз я про всё это писала в прошлом году:
https://akostina76.ucoz.ru/blog/2020-09-18-6755

Данные за прошедшую зиму получились с одной стороны очень странными, а с другой очень поучительными:

Напомню, что по горизонтальной оси – суммы разностей температур внутри и снаружи за месяц, а по вертикальный – расход на отопление за месяц. Вообще-то цифрам полагается лежать на одной прямой, символизируя рост расходов на отопление при снижении температуры наружи.
А тут явно не так. Более того, даже по цифрам видно, что расход за февраль меньше чем за январь. При том, что в феврале было холоднее. Дело, скорее всего в том, что при первом серьезном похолодании в январе:

… я додумалась дополнительно закрыть фанерой лаз из курятника в пристройку. Его размер 30 на 40 см. Толщина стенки 20 см. До этого там была только дверь с толщиной 10 см. Фанера добавила ещё 10 см прослойки воздуха.
Известно, что даже небольшая по размерам форточка вполне может довольно быстро выморозить помещение. Ведь выходу тепла вообще ничего не сопротивляется. В случае лаза явной дырки не было, было только снижение толщины стенки.
Это к разговору о теплоотдаче через стандартные окна с подоконником.  Чем тоньше, тем больше. Вот как, похоже, поменял общую картину всего лишь лаз 30*40 см толщиной 10 см, ведущий даже не на улицу, а в соседнее неотапливаемое помещение.
Возвращаюсь к дому. -10 на улицы это несерьёзно. Значит, мощность котла даже в теории должна быть в два раза больше, т.е 50 кВт.
Вот котёл:
https://www.citilink.ru/product/kotel-gazovyi-bosch-wbn6000-35h-rn-s5700-7736900669ru-1478588/properties/

… Его мощность 35 кВт, рассчитан на площадь 350 м2. Таких два надо.
У меня площадь основных помещений 20м*30м*3 этажа = 1800м2.
Площади разные бывают. Теплоотдача всё равно идёт через площадь поверхности здания. Потому оптимальный вариант – минимальная поверхность и максимальный объем. Так у куба или (лучше) шара. Здесь у меня ни то и не другое, но форма близка кубу. Потому на отопление может требоваться меньше, чем написано на этом котле.
Я пока никак не учитывала защитные стекляшки:

Если забыть про то, что это – теплозащитный контур, увеличивающий толщину стенки (и уменьшающий теплоотдачу) и отапливать и его тоже, то почти ничего не меняется. Только площадь поверхности теплоотдачи становится чуть больше. А если всё-таки видеть в стекляшках теплозащиту, то сразу видна «дырка-форточка» в утеплении третьего этажа. Там только 40 см стенки.  Ниже стекло, выше трёхметровый чердак (дополнительно к 40 см утеплителя). А через «щель» третьего этажа тепло будет вытекать как через закрытый лаз курятника. Немного. Ровно столько сколько должно вытекать через стенку в 40 см. Но, с учетом всего остального, выглядит нелогично. С моёй точки зрения в таком здании там должны быть застёклённая лоджии (хоть ещё метр воздушной прослойки) с возможностью летом открывать эти «окна».

p/s
Естественно, никакие солнечные коллекторы ночью не будут давать тепло. В особо суровом варианте можно рассчитывать на то, что здание не успеет промёрзнуть за ночь. Именно для этого и «кубическая» форма с минимальной теплоотдающей стенкой и толщина этой стенки. Нужен, конечно, стабильно работающий днём и ночью котёл. Но днём солнечные коллекторы могут снижать на него нагрузку. Он ведь тоже включается, когда снизилась температура теплоносителя. Если ещё что-то будет нагревать воду, температура будет снижаться реже.

.