Com calcular la potència d’una caldera de calefacció de gas: fórmules i exemple de càlcul

Abans de dissenyar un sistema de calefacció, instal·lar equips de calefacció, és important escollir una caldera de gas que pugui generar la quantitat de calor necessària per a l’habitació. Per tant, és important triar un dispositiu de tal potència que el seu rendiment sigui el més alt possible i el recurs sigui gran.

Parlarem de com calcular la potència d’una caldera de gas amb alta precisió i tenint en compte determinats paràmetres. A l’article que vam presentar, es descriuen amb detall tot tipus de pèrdues de calor mitjançant obertures i estructures de construcció, es donen fórmules per al seu càlcul. Un exemple específic introdueix les característiques de la producció de càlculs.

Errors típics a l’hora d’escollir una caldera

El correcte càlcul de la potència de la caldera de gas no només estalviarà en els consumibles, sinó que també augmentarà l'eficiència del dispositiu. Els equips que la transferència de calor superi la demanda de calor real no funcionarà de manera eficaç quan, com un dispositiu poc potent, no pot escalfar adequadament la sala.

Hi ha equips automatitzats moderns que regulen independentment el subministrament de gas, cosa que elimina les despeses raonables. Però si aquesta caldera fa el seu treball fins al límit, la seva vida es redueix.

Com a resultat, l’eficiència de l’equip disminueix, les peces es desgasten més ràpidament i es formen condensacions. Per tant, es fa necessari calcular la potència òptima.

Hi ha una opinió que la potència de la caldera depèn exclusivament de la superfície de l’habitació i, per a qualsevol habitatge, el càlcul de 100 W per 1 m² serà òptim. Per tant, per tal de seleccionar la capacitat de la caldera, per exemple, per a una casa de 100 metres quadrats. m necessitareu equip que generi 100 * 10 = 10.000 watts o 10 kW.

Aquests càlculs són fonamentalment equivocats en relació amb l'aparició de nous materials d'acabat, un aïllament millorat que redueix la necessitat de comprar equips d'alta potència.

La potència de la caldera de gas es selecciona tenint en compte les característiques individuals de l’habitatge. Els equips correctament seleccionats funcionen de la manera més eficient possible amb un consum mínim de combustible

Feu càlcul de potència caldera de gas Hi ha dues maneres d’escalfar: manualment o mitjançant el programa especial Valtec, dissenyat per a càlculs professionals d’alta precisió.

La potència necessària de l'equip depèn directament de la pèrdua de calor de l'habitació. Després d'haver après la taxa de pèrdua de calor, podeu calcular la potència d'una caldera de gas o de qualsevol altre dispositiu de calefacció.

Què és la pèrdua de calor ambient?

Qualsevol habitació té certes pèrdues de calor. La calor deixa parets, finestres, terres, portes i sostres, de manera que la tasca d’una caldera de gas és compensar la quantitat de calor que s’allibera i proporcionar una certa temperatura a l’habitació. Això requereix una certa potència tèrmica.

S’ha establert experimentalment que la major quantitat de calor surt per les parets (fins a un 70%). Fins al 30% de l’energia tèrmica pot sortir pel terrat i les finestres i fins al 40% pel sistema de ventilació. La menor pèrdua de calor a la porta (fins al 6%) i al pis (fins a un 15%)

Els següents factors afecten la pèrdua de calor d’una casa.

• La ubicació de la casa. Cada ciutat té les seves característiques climàtiques. En els càlculs de pèrdua de calor, cal tenir en compte la temperatura crítica negativa crítica de la regió, així com la temperatura i la durada mitjanes de la temporada de calefacció (per a càlculs precisos mitjançant el programa).
• La ubicació de les parets respecte als punts cardinals. Se sap que una rosa de vent està situada al costat nord, de manera que la pèrdua de calor de la paret ubicada en aquesta zona serà més gran. A l’hivern, un vent fred bufa amb molta força des dels costats oest, nord i est, de manera que la pèrdua de calor d’aquestes parets serà més elevada.
• La zona de l’habitació climatitzada. La quantitat de calor residual depèn de la mida de l’habitació, de la zona de parets, sostres, finestres, portes.
• Enginyeria tèrmica de les construccions. Qualsevol material té el seu propi coeficient de resistència tèrmica i de transferència de calor: la capacitat de passar per una certa quantitat de calor.Per esbrinar-lo, heu d’utilitzar dades tabulars i aplicar determinades fórmules. Podeu trobar informació sobre la composició de parets, sostres, terres i el seu gruix al pla tècnic de l’habitatge.
• Finestra i portes. Mida, modificació de la porta i finestres de doble vidre. Com més gran sigui la superfície de les obertures de les finestres i portes, més gran serà la pèrdua de calor. És important tenir en compte les característiques de les portes instal·lades i les finestres de doble vidre en els càlculs.
• Comptabilitat de la ventilació. La ventilació sempre existeix a la casa, independentment de la presència de caputxes artificials. A través de les finestres obertes, l’habitació es ventila, es crea el moviment de l’aire quan es tanquen i s’obren les portes d’entrada, les persones es mouen d’una habitació a l’altra, cosa que contribueix a la sortida d’aire càlid de la sala, a la seva circulació.

Coneguts els paràmetres anteriors, no només podeu calcular pèrdua de calor a casa i determinar la potència de la caldera, però també identificar llocs que necessiten un aïllament addicional.

Fórmules per calcular la pèrdua de calor

Aquestes fórmules es poden utilitzar per calcular la pèrdua de calor no només d’una casa privada, sinó també d’un apartament. Abans d’iniciar els càlculs, cal descriure el plànol, marcar la ubicació de les parets respecte als punts cardinals, designar les finestres, les portes i també calcular les dimensions de cada paret, finestra i portes.

Per determinar la pèrdua de calor, és necessari conèixer l'estructura de la paret, així com el gruix dels materials emprats. Els càlculs tenen en compte la maçoneria i l’aïllament

Quan es calcula la pèrdua de calor, s’utilitzen dues fórmules: la primera es determina el valor de resistència a la calor de l’embolcall de l’edifici i la segona s’utilitza per a la pèrdua de calor.

Per determinar la resistència a la calor, utilitzeu l’expressió:

R = B / K

Aquí:

• R - el valor de resistència tèrmica de sobres de construcció, mesurat en (m²* K) / W
• K - el coeficient de conductivitat tèrmica del material del qual està feta l'estructura de tancament es mesura en W / (m * K).
• AT - el gruix del material registrat en metres.

El coeficient de conductivitat tèrmica K és un paràmetre tabular, el gruix B es pren del pla tècnic de la casa.

El coeficient de conductivitat tèrmica és un valor tabular, depèn de la densitat i composició del material, pot diferir de la taula, per la qual cosa és important familiaritzar-se amb la documentació tècnica del material (+)

La fórmula bàsica per calcular la pèrdua de calor també s’utilitza:

Q = L × S × dT / R

En l'expressió:

• P - pèrdua de calor, mesurada en watts.
• S - zona de parets (parets, terres, sostres).
• dT - la diferència entre la temperatura desitjada de l’interior i exterior, mesurada i registrada en C.
• R - valor de resistència tèrmica de l'estructura, m²• C / W, que es troba amb la fórmula anterior.
• L - coeficient en funció de l’orientació de les parets respecte als punts cardinals.

Tenint a mà la informació necessària, podeu calcular manualment la pèrdua de calor d’un edifici.

Exemple de càlcul de pèrdues de calor

A tall d’exemple, calculem la pèrdua de calor d’una casa amb característiques especificades.

La figura mostra un pla de casa per al qual calcularem la pèrdua de calor. A l’hora d’elaborar un pla individual, és important determinar correctament l’orientació de les parets respecte als punts cardinals, calcular l’alçada, l’amplada i la longitud de l’estructura, així com notar la ubicació de les obertures de les finestres i les portes, les seves mides (+)

Segons el pla, l'amplada de l'estructura és de 10 m, la longitud és de 12 m, l'alçada dels sostres de 2,7 m, les parets estan orientades al nord, sud, est i oest. Al mur oest hi ha incorporades tres finestres, dues d’elles de 1,5x1,7 m, una - 0,6x0,3 m.

A l’hora de calcular el sostre, es té en compte la capa d’aïllament, l’acabat i el material de la coberta. No es tenen en compte les pel·lícules de vapor i impermeabilització que no afectin l’aïllament tèrmic

Les portes amb dimensions de 1,3 × 2 m s’integren al mur sud, també hi ha una petita finestra 0,5 × 0,3 m. Al costat est hi ha dues finestres 2,1 × 1,5 m i una 1,5 × 1,7 m.

Les parets es componen de tres capes:

• el revestiment de les parets del tauler de fibra (isoplita) a fora i a l’interior és d’1,2 cm cadascuna, el coeficient és de 0,05.
• llana de vidre situada entre les parets, el seu gruix és de 10 cm i el coeficient de 0,043.

La resistència tèrmica de cada paret es calcula per separat, perquè té en compte la ubicació de l'estructura respecte dels punts cardinals, el nombre i l'àrea d'obertures. Es resumeixen els resultats de càlcul de paret.

El sòl és de múltiples capes; tota la zona està feta segons una tecnologia i inclou:

• el tauler de tall és ranurat, el seu gruix és de 3,2 cm, el coeficient de conductivitat tèrmica és de 0,15.
• Capa d'anivellat en sec de 10 cm de gruix amb un coeficient de 0,15.
• aïllament: llana mineral de 5 cm de gruix, coeficient 0,039.

Suposem que el sòl no té escotilles que empitjoren l’enginyeria tèrmica. Per tant, el càlcul es fa per a l’àrea de totes les habitacions segons una fórmula única.

Els sostres estan fets de:

• Escuts de fusta de 4 cm amb un coeficient de 0,15.
• llana mineral de 15 cm, el seu coeficient és de 0,039.
• capa d’impermeabilització del vapor.

Suposem que el sostre tampoc té accés a les golfes situades a sobre d’un pis residencial o d’un safareig.

La casa està situada a la regió de Bryansk, a la ciutat de Bryansk, on la temperatura negativa crítica és de -26 graus. S’ha establert experimentalment que la temperatura de la terra és de +8 graus. Temperatura ambient desitjada + 22º.

Càlcul de pèrdues de calor de la paret

Per trobar la resistència tèrmica total d’una paret, primer cal calcular la resistència tèrmica de cadascuna de les seves capes.

La capa de llana de vidre té un gruix de 10 cm. Aquest valor s'ha de convertir en metres, és a dir:

B = 10 × 0,01 = 0,1

S'ha rebut un valor de B = 0,1. El coeficient de conductivitat tèrmica de l’aïllament tèrmic és de 0,043. Substituïu les dades en la fórmula de resistència tèrmica i obteniu:

R_vidre=0.1/0.043=2.32

A través d’un exemple similar, calculem la resistència a la calor de l’isoplita:

R_isopl=0.012/0.05=0.24

La resistència tèrmica total de la paret serà igual a la suma de la resistència tèrmica de cada capa, atès que tenim dues capes de fibra.

R = R_vidre+ 2 × R_isopl=2.32+2×0.24=2.8

Determinant la resistència tèrmica total de la paret, es pot trobar la pèrdua de calor. Per a cada paret es calculen per separat. Calculeu Q per a la paret nord.

Els coeficients addicionals permeten tenir en compte en els càlculs la pèrdua de calor de les parets situades a diferents parts del món

Basant-se en el pla, el mur nord no té obertures de finestres, la seva longitud és de 10 m, la seva alçada és de 2,7 m. Llavors la superfície de paret S es calcula mitjançant la fórmula:

S_{mur nord}=10×2.7=27

Calculem el paràmetre dT. Se sap que la temperatura ambiental crítica per a Bryansk és de -26 º i la temperatura ambient desitjada és de +22 º. Aleshores

dT = 22 - (- 26) = 48

Per la banda nord, es té en compte un coeficient addicional L = 1,1.

La taula mostra els coeficients de conductivitat tèrmica d'alguns materials que s'utilitzen en la construcció de parets. Com podeu veure, la llana mineral passa la quantitat mínima de calor per si mateixa, formigó armat, el màxim

Després de fer càlculs previs, podeu fer servir la fórmula per calcular la pèrdua de calor:

P_{parets nord}= 27 × 48 × 1,1 / 2,8 = 509 (W)

Calculem la pèrdua de calor de la paret occidental. A partir de les dades, s’hi incorporen 3 finestres, dues d’elles de 1,5x1,7 m i una de - 0,6x0,3 m. Calculem l’àrea.

S_{mur oest1}=12×2.7=32.4.

De la superfície total del mur oest, cal excloure la zona de les finestres, ja que la seva pèrdua de calor serà diferent. Per fer-ho, cal calcular l’àrea.

S_{finestra 1}=1.5×1.7=2.55

S_finestra2=0.6×0.4=0.24

Per als càlculs de pèrdua de calor, utilitzarem la zona de la paret sense tenir en compte l’àrea de les finestres, és a dir:

S_{mur de ponent}=32.4-2.55×2-0.24=25.6

Per al costat oest, el coeficient incremental és de 1,05. Substituïu les dades obtingudes en la fórmula principal per calcular la pèrdua de calor.

P_{mur de ponent}=25.6×1.05×48/2.8=461.

Fem càlculs similars per al costat est. Hi ha 3 finestres aquí, una té unes dimensions 1,5x1.7 m, les altres dues - 2.1x1.5 m. Calculem la seva àrea.

S_finestra3=1.5×1.7=2.55

S_{finestra 4}=2.1×1.5=3.15

L’àrea de la paret oriental és:

S_{mur est1}=12×2.7=32.4

De l’àrea total de la paret restem els valors de l’àrea de les finestres:

S_{mur est}=32.4-2.55-2×3.15=23.55

El coeficient addicional per a la paret oriental és -1,05. A partir de les dades, calculem la pèrdua de calor de la paret oriental.

P_{mur est}=1.05×23.55×48/2.8=424

Al mur sud hi ha una porta amb paràmetres 1,3x2 m i una finestra 0,5x0,3 m. Calculem la seva àrea.

S_{finestra 5}=0.5×0.3=0.15

S_{la porta}=1.3×2=2.6

L’àrea del mur sud serà igual a:

S_{mur sud1}=10×2.7=27

Determinem l’àrea de la paret excloent les finestres i portes.

S_{parets sud}=27-2.6-0.15=24.25

Calculem la pèrdua de calor de la paret sud, tenint en compte el coeficient L = 1.

P_{parets sud}=1×24.25×48/2.80=416

Després d'haver determinat la pèrdua de calor de cada paret, podeu trobar la seva pèrdua de calor total mitjançant la fórmula:

P_{Els murs}= Q_{parets sud}+ Q_{mur est}+ Q_{mur de ponent}+ Q_{parets nord}

Substituint els valors, obtenim:

P_{Els murs}= 509 + 461 + 424 + 416 = 1810 W

Com a resultat, les pèrdues de calor de les parets van ascendir a 1810 watts per hora.

Càlcul de pèrdues de calor de les finestres

Hi ha 7 finestres a la casa, tres d’elles tenen dimensions 1,5 × 1,7 m, dues - 2,1 × 1,5 m, una - 0,6 × 0,3 m i una altra - 0,5 × 0,3 m.

Finestres amb dimensions de 1,5 × 1,7 m és un perfil de PVC de dues cambres amb vidre I. A la documentació tècnica podeu esbrinar que la seva R = 0,53. Les finestres de 2,1 × 1,5 m són de dues cambres amb vidre argó i I, tenen resistència tèrmica R = 0,75, finestres 0,6x0,3 m i 0,5 × 0,3 - R = 0,53.

L’àrea de les finestres es calculava més amunt.

S_{finestra 1}=1.5×1.7=2.55

S_finestra2=0.6×0.4=0.24

S_finestra3=2.1×1.5=3.15

S_{finestra 4}=0.5×0.3=0.15

També és important considerar l’orientació de les finestres respecte als punts cardinals.

Típicament, no cal calcular la resistència tèrmica de les finestres, aquest paràmetre està indicat a la documentació tècnica del producte

Calculem la pèrdua de calor de les finestres occidentals, tenint en compte el coeficient L = 1,05. Al costat hi ha 2 finestres de 1,5 × 1,7 m i una de 0,6 × 0,3 m.

P_{finestra 1}=2.55×1.05×48/0.53=243

P_finestra2=0.24×1.05×48/0.53=23

Les pèrdues totals de les finestres occidentals són

P_{finestra secundària}=243×2+23=509

Al costat sud hi ha una finestra 0,5 × 0,3, la seva R = 0,53. Calculem la seva pèrdua de calor tenint en compte el coeficient de 1.

P_{finestra del sud}=0.15*48×1/0.53=14

Al costat est hi ha 2 finestres de 2,1 × 1,5 i una finestra 1,5 × 1,7. Calculem la pèrdua de calor tenint en compte el coeficient L = 1,05.

P_{finestra 1}=2.55×1.05×48/0.53=243

P_finestra3=3.15×1.05×48/075=212

Resumim la pèrdua de calor de les finestres orientals.

P_{finestra de llevant}=243+212×2=667.

La pèrdua de calor total de les finestres serà igual a:

P_finestres= Q_{finestra de llevant}+ Q_{finestra del sud}+ Q_{finestra secundària}=667+14+509=1190

A través de les finestres surt 1190 watts d’energia tèrmica.

Determinació de la pèrdua de calor de la porta

La casa té una porta, està integrada al mur sud, té unes dimensions d’1,3 × 2 m. A partir de les dades del passaport, la conductivitat tèrmica del material de la porta és de 0,14, el seu gruix és de 0,05 m. Gràcies a aquests indicadors, podeu calcular la resistència tèrmica de la porta.

R_{la porta}=0.05/0.14=0.36

Per a càlculs, cal calcular la seva àrea.

S_{la porta}=1.3×2=2.6

Després de calcular la resistència tèrmica i l’àrea, es pot trobar la pèrdua de calor. La porta està situada al costat sud, de manera que utilitzem un factor addicional d'1.

P_{la porta}=2.6×48×1/0.36=347.

Total, 347 watts de calor surt per la porta.

Càlcul de resistència tèrmica del sòl

Segons la documentació tècnica, el sòl és de diverses capes, està fet a tota la zona, té unes dimensions de 10x12 m. Calculem la seva àrea.

S_gènere=10×12=210.

La composició del sòl inclou taules, aglomerat i aïllament.

A la taula podeu trobar els coeficients de conductivitat tèrmica d'alguns materials utilitzats per cobrir el sòl. Aquest paràmetre també es pot especificar a la documentació tècnica dels materials i pot diferir de la taula

La resistència tèrmica s’ha de calcular per separat per a cada capa del sòl.

R_taulers=0.032/0.15=0.21

R_aglomerat=0.01/0.15= 0.07

R_{s’aïllarà}=0.05/0.039=1.28

La resistència a la calor total del sòl és:

R_gènere= R_taulers+ R_aglomerat+ R_{s’aïllarà}=0.21+0.07+1.28=1.56

Tenint en compte que a l’hivern la temperatura de la terra es manté a +8 graus, la diferència de temperatura serà igual a:

dT = 22-8 = 14

Mitjançant càlculs previs, es pot trobar la pèrdua de calor a casa a través del sòl.

Quan es calcula la pèrdua de calor dels sòls es tenen en compte els materials que afecten l’aïllament tèrmic (+)

Quan es calcula la pèrdua de calor del sòl, es té en compte el coeficient L = 1.

P_gènere=210×14×1/1.56=1885

La pèrdua de calor total del sòl és de 1885 watts.

Càlcul de pèrdues de calor a través del sostre

Quan es calcula la pèrdua de calor del sostre es té en compte una capa de llana mineral i panells de fusta. La impermeabilització de vapor i impermeabilització no participa en el procés d’aïllament tèrmic, per tant no el tenim en compte. Per fer càlculs, hem de trobar la resistència tèrmica de taules de fusta i una capa de llana mineral. Utilitzem els seus coeficients i gruix de conductivitat tèrmica.

R_{escut del poble}=0.04/0.15=0.27

R_min.=0.05/0.039=1.28

La resistència a la calor total serà igual a la suma de R_{escut del poble} i R_min..

R_{el sostre}=0.27+1.28=1.55

La zona del sostre és la mateixa que la del sòl.

S _{el sostre} = 120

A continuació, el càlcul de la pèrdua de calor del sostre, tenint en compte el coeficient L = 1.

P_{el sostre}=120×1×48/1.55=3717

El sostre total supera els 3717 watts.

La taula mostra els escalfadors populars dels sostres i els seus coeficients de conductivitat tèrmica. L’espuma de poliuretà és l’aïllament més eficaç, la palla té el màxim coeficient de pèrdua de calor.

Per determinar la pèrdua de calor total a casa, cal afegir la pèrdua de calor de les parets, les finestres, les portes, el sostre i el sòl.

P_total= 1810 + 1190 + 347 + 1885 + 3717 = 8949 W

Per escalfar una casa amb els paràmetres especificats, cal una caldera de gas que suporti una potència de 8949 W o uns 10 kW.

Determinació de la pèrdua de calor tenint en compte la infiltració

La infiltració és un procés natural d’intercanvi de calor entre l’entorn extern, que es produeix quan la gent es mou per la casa, en obrir portes d’entrada, finestres.

Per calcular la pèrdua de calor per ventilació podeu utilitzar la fórmula:

P_inf= 0,33 × K × V × dT

En l'expressió:

• K - la taxa calculada d’intercanvi d’aire, per a les sales d’estar utilitzen un coeficient de 0,3, per a habitacions amb calefacció - 0,8, per a una cuina i un bany - 1.
• V - el volum de l’habitació, calculat tenint en compte l’alçada, la longitud i l’amplada.
• dT - diferència de temperatura entre l’entorn i l’edifici d’apartaments.

Es pot utilitzar una fórmula similar si s’instal·la la ventilació a l’habitació.

Si hi ha una ventilació artificial a la casa, cal utilitzar la mateixa fórmula que per a la infiltració, només cal substituir els paràmetres d’escapament en lloc de K i calcular dT tenint en compte la temperatura de l’aire que entra.

L’alçada de l’habitació és de 2,7 m, amplada - 10 m, longitud - 12 m. Conegut aquestes dades, podeu trobar el seu volum.

V = 2,7 × 10 × 12 = 324

La diferència de temperatura serà igual a

dT = 48

Com a coeficient K, es pren l'indicador 0,3. Aleshores

P_inf=0.33×0.3×324×48=1540

S'hauria d'afegir Q a la Q total_inf. Eventualment

P_total=1540+8949=10489.

Total, tenint en compte la infiltració de la pèrdua de calor a casa serà de 10489 watts o de 10,49 kW.

Càlcul de la potència de la caldera

Per calcular la capacitat de la caldera, cal utilitzar un factor de seguretat de 1,2. És a dir, la potència serà igual a:

W = Q × k

Aquí:

• P - pèrdua de calor de l’edifici.
• k - factor de seguretat.

En el nostre exemple, substitueix Q = 9237 W i calcula la potència de la caldera necessària.

W = 10489 × 1,2 = 12587 W

Tenint en compte el factor de seguretat, la capacitat de caldera necessària per escalfar una casa és de 120 m² igual a aproximadament 13 kW.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Instrucció de vídeo: com calcular la pèrdua de calor a casa i la potència de la caldera mitjançant el programa Valtec.

El càlcul adequat de la pèrdua de calor i la potència d’una caldera de gas mitjançant fórmules o mètodes de programari permet determinar amb molta precisió els paràmetres necessaris de l’equip, cosa que permet excloure els costos raonables del combustible.

Escriviu comentaris al formulari següent. Expliqueu-nos com es calculava la pèrdua de calor abans de comprar equips de calefacció per a la vostra casa d’estiueig o casa rural. Fer preguntes, compartir informació i fotos sobre el tema.