Càlcul del sistema de calefacció d’una casa privada: normes i exemples de càlcul

Escalfar una casa privada és un element necessari per a un allotjament confortable. D’acord que cal abordar amb deteniment l’arranjament del complex de calefacció els errors són cars. Però mai heu fet aquest tipus de càlculs i no sabeu com realitzar-los correctament?

T’ajudarem: en el nostre article considerarem amb detall com es fa el càlcul del sistema de calefacció d’una casa privada per compensar eficaçment la pèrdua de calor durant els mesos d’hivern.

Donem exemples concrets, complementant el material de l’article amb fotos visuals i consells de vídeo útils, i també taules rellevants amb indicadors i coeficients necessaris per als càlculs.

Pèrdua de calor d’una casa particular

L’edifici perd calor a causa de la diferència de temperatura de l’aire dins i fora de la casa. La pèrdua de calor és més gran, més significativa és la superfície de l’embolcall de l’edifici (finestres, terrats, parets, fonaments).

També pèrdua de calor connectats amb els materials de les estructures de tancament i les seves mides. Per exemple, la pèrdua de calor de les parets primes és major que la gruixuda.

Efectiu càlcul de calefacció per a una casa particular s’han de tenir en compte els materials emprats en la construcció de sobres d’edificació.

Per exemple, amb un gruix igual d’una paret de fusta i maó, la calor es realitza amb diferents intensitats: la pèrdua de calor a través de les estructures de fusta és més lenta. Alguns materials permeten que la calor passi millor (metall, maó, formigó), altres pitjor (fusta, llana mineral, escuma de poliestirè).

L’ambient dins d’un edifici residencial està relacionat indirectament amb l’entorn aeri extern. Parets, obertures de finestres i portes, sostre i fonament a l’hivern traslladen la calor de la casa a l’exterior, proporcionant fred a canvi. Ells representen el 70-90% de la pèrdua de calor total de la casa.

Parets, terrats, finestres i portes: tot permet escalfar a l’hivern. La imatge tèrmica mostra clarament fuites de calor

També es produeix una filtració constant d’energia tèrmica durant la temporada de calefacció per ventilació i aigües residuals.

Quan es calcula la pèrdua de calor d’una construcció d’habitatges individual, normalment no es tenen en compte aquestes dades. Però la inclusió de pèrdues de calor a través dels sistemes de clavegueram i ventilació en el càlcul tèrmic general de la casa no deixa de ser la decisió correcta.

Un sistema d’aïllament tèrmic disposat de manera significativa pot reduir significativament les fuites de calor que passen per les estructures de l’edifici, les obertures de portes i finestres

És impossible calcular el circuit autònom de calefacció d’una casa de camp sense valorar la pèrdua de calor de les seves estructures tancants. Més precisament, no funcionarà determinar la potència de la calderasuficient per escalfar la cabana a les glaçades més severes.

L’anàlisi del consum real d’energia tèrmica a través de les parets permetrà comparar els costos dels equips de la caldera i el combustible amb els costos de l’aïllament tèrmic de les parets.

Al cap i a la fi, la casa sigui més eficient energètica, és a dir. com menys calor perd durant els mesos d’hivern, menor serà el cost d’adquisició de combustible.

Per a un càlcul competent del sistema de calefacció, caldrà coeficient de conductivitat tèrmica materials de construcció comuns.

Taula de valors del coeficient de conductivitat tèrmica de diversos materials de construcció, més sovint utilitzats en la construcció de

Càlcul de pèrdues de calor a través de parets

Utilitzant com a exemple la caseta condicional de dos pisos, calculem la pèrdua de calor a través de les seves estructures de paret.

Dades d'origen:

• “caixa” quadrada amb parets frontals de 12 m d’amplada i 7 m d’alçada;
• dins dels murs de 16 obertures, la superfície de cada 2,5 m²;
• material de parets frontals: maó ceràmic amb cos;
• gruix de paret: 2 maons.

A continuació, calcularem el grup d’indicadors a partir dels quals s’afegeix el valor total de pèrdua de calor a les parets.

Resistència a la transferència de calor

Per conèixer l’índex de resistència a la transferència de calor d’una paret de façana, cal dividir el gruix del material de la paret pel seu coeficient de conductivitat de calor.

Per a diversos materials estructurals, es presenten dades sobre el coeficient de conductivitat tèrmica a les imatges de dalt i de baix.

Per a càlculs precisos, caldrà el coeficient de conductivitat tèrmica indicat a la taula de materials d’aïllament tèrmic utilitzats en la construcció.

La nostra paret condicional està construïda amb maó ceràmic sòlid, la conductivitat tèrmica de 0,56 W / m^sobreC. El seu gruix, tenint en compte la maçoneria del centre de distribució central, és de 0,51 m. Dividint el gruix de la paret pel coeficient de conductivitat tèrmica del maó, obtenim la resistència de transferència de calor de la paret:

0,51: 0,56 = 0,51 W / m^{2 × o}Amb

Arrodonim el resultat de la divisió a dos decimals; no cal que hi hagi dades més precises sobre la resistència a la transferència de calor.

Zona externa de la paret

Com que es va triar un edifici quadrat com a exemple, l'àrea dels seus murs es determina multiplicant l'amplada per l'alçada d'un mur, i després pel nombre de parets externes:

12 · 7 · 4 = 336 m²

Així doncs, coneixem la zona de les parets frontals. Però, i les obertures de finestres i portes, ocupant 40 m2 (2,5 · 16 = 40 m)²) de la paret frontal, s’han de tenir en compte?

De fet, com calcular correctament Calefacció autònoma en una casa de fusta excloent la resistència a la transferència de calor de les estructures de les finestres i les portes.

Coeficient de conductivitat tèrmica dels materials aïllants a la calor utilitzats per a l'aïllament de parets portants

Si cal calcular la pèrdua de calor d’un edifici de gran superfície o d’una casa càlida (eficient energèticament) - sí, tenint en compte els coeficients de transferència de calor dels marcs de les finestres i les portes d’entrada serà correcte en el càlcul.

Tot i això, per a edificis de poca alçada construïts a partir de materials tradicionals, es poden descuidar les obertures de portes i finestres. I.e. No traieu la seva zona de la superfície total de les parets frontals.

Pèrdua de calor habitual a la paret

Esbrinem la pèrdua de calor de la paret des del seu metre quadrat quan la diferència de temperatura entre l’aire dins i fora de la casa és d’un grau.

Per fer-ho, dividiu la unitat per la resistència de transferència de calor de la paret, calculada anteriorment:

1: 0,91 = 1,09 W / m²·^sobreAmb

Si coneixeu la pèrdua de calor per metre quadrat del perímetre de les parets externes, podeu determinar la pèrdua de calor a determinades temperatures del carrer.

Per exemple, si la temperatura de la cabana és de +20 ^sobreC, i al carrer -17 ^sobreC, la diferència de temperatura serà de 20 + 17 = 37 ^sobreC. En aquesta situació, la pèrdua de calor total de les parets de la nostra llar condicional serà:

0,91 · 336 · 37 = 11313 W,

On: 0,91 - resistència a la transferència de calor per metre quadrat de la paret; 336 - zona dels murs frontals; 37 - diferència de temperatura entre l’ambient interior i exterior.

Coeficient de conductivitat tèrmica dels materials aïllants a la calor que s’utilitzen per a l’aïllament del sòl / paret, per al cargol de terra seca i l’alineació de parets

Recalculem la pèrdua de calor resultant en quilowatts hores, són més convenients per a la percepció i els càlculs posteriors de la potència del sistema de calefacció.

Pèrdua de calor de la paret en quilowatts

Primer, esbrineu quina energia tèrmica recorrerà les parets en una hora amb una diferència de temperatura de 37 º ^sobreC.

El recordem que el càlcul es realitza per a una casa amb característiques estructurals, seleccionada de forma condicional per a càlculs de demostració i demostració:

113131: 1000 = 11.313 kWh,

On: 11313 - la quantitat de pèrdua de calor obtinguda anteriorment; 1 hora; 1000 és el nombre de vats per quilowatt.

Coeficient de conductivitat tèrmica dels materials de construcció emprats per aïllar parets i terres

Per calcular la pèrdua de calor al dia, la pèrdua de calor obtinguda es multiplica per 24 hores:

11.31324 = 271.512 kWh

Per obtenir més claredat, esbrina la pèrdua d’energia tèrmica durant la temporada de calefacció completa:

7 · 30 · 271.512 = 57017,52 kWh,

On: 7: el nombre de mesos de la temporada de calefacció; 30 - el nombre de dies d’un mes; 271.512: pèrdua de calor diària de les parets.

Així doncs, la pèrdua de calor estimada de l’habitatge amb les característiques anteriors del sobre de l’edifici ascendirà a 57017,52 kWh durant set mesos de la temporada de calefacció.

Tenint en compte els efectes de la ventilació de l’habitatge privat

A tall d’exemple, calcularem la pèrdua de calor de la ventilació durant la temporada de calefacció per una cabana condicional de forma quadrada, amb una paret de 12 metres d’amplada i 7 d’alçada.

Exclosos els mobles i les parets interiors, el volum interior de l’ambient en aquest edifici serà:

12 · 12 · 7 = 1008 m³

A temperatura de l'aire +20 ^sobreC (norma a la temporada de calefacció) la seva densitat és de 1.2047 kg / m³i la calor específica és de 1.005 kJ / (kg^sobreC)

Calculem la massa de l’ambient a la casa:

10081.2047 = 1214,34 kg,

On: 1008 - el volum de l’ambient domèstic; 1.2047 - densitat d'aire a t +20 ^sobreS

Una taula amb el valor del coeficient de conductivitat tèrmica dels materials que pot ser requerida per a càlculs precisos

Suposem un canvi de cinc vegades en el volum d’aire a les instal·lacions de la casa. Tingueu en compte que exacte volum de subministrament requerit l’aire fresc depèn del nombre de residents de la casa.

Amb una diferència de temperatura mitjana entre la casa i el carrer en època de calefacció, és igual a 27 ^sobreC (20 ^sobreC a casa, -7 ^sobreAmb l’ambient extern) al dia per escalfar el subministrament d’aire fred, necessiteu energia tèrmica:

5.271214.34-1.005 = 164755,58 kJ,

On: 5 - el nombre de canvis d’aire als locals; 27 - diferència de temperatura entre atmosfera interior i exterior; 1214,34 - densitat d'aire a t +20 ^sobreC; 1.005 - calor d'aire específic.

Convertim quilojoules en quilowatts hores, dividint el valor pel nombre de quilojoules en un quilowatt hora (3600):

164755,58: 3600 = 45,76 kWh

Després d’haver sabut el cost de l’energia tèrmica per escalfar l’aire a la casa durant la seva substitució de cinc vegades per la ventilació del subministrament, podem calcular la pèrdua de calor “d’aire” per a la temporada de calefacció de set mesos:

7 · 30 · 45,76 = 9609,6 kWh,

On: 7: el nombre de mesos "escalfats"; 30 - el nombre mitjà de dies d’un mes; 45,76 - costos diaris de l’energia tèrmica per escalfar l’aire de subministrament.

El consum d’energia per ventilació (infiltració) és inevitable, ja que la renovació d’aire a la cabana és vital.

Cal calcular les necessitats de calefacció de l’atmosfera d’aire substituïble a la casa, sumar-se a les pèrdues de calor a través del sobre de l’edifici i tenir en compte a l’hora d’escollir una caldera de calefacció. Hi ha un altre tipus de consum d’energia tèrmica, aquest darrer: la pèrdua de calor de les clavegueres.

Costos d’energia per a la preparació de l’aigua calenta

Si durant els mesos més càlids l’aigua freda flueix de l’aixeta a la cabana, aleshores a la temporada de calefacció és glaçada, amb una temperatura no superior a +5 ^sobreC. No es pot banyar, rentar plats i rentar-se sense escalfar l’aigua.

L’aigua que s’introdueix al recipient del vàter entra en contacte amb l’ambient de la casa a través de les parets, prenent una mica de calor. Què passa amb l’aigua escalfada cremant combustible no lliure i gastat en les necessitats de la llar? S'aboca a la claveguera.

Una caldera de doble circuit amb una caldera de calefacció indirecta, utilitzada tant per escalfar el refrigerant com per subministrar aigua calenta al circuit construït per a ell

Mirem un exemple. Una família de tres persones, suposem passar-hi 17 m³ aigua mensualment. 1000 kg / m³ - la densitat de l'aigua, i 4,183 kJ / kg^sobreC és la seva calor específica.

La temperatura mitjana de l’aigua de calefacció destinada a necessitats domèstiques, sigui de +40 ^sobreC. D’acord, la diferència de temperatura mitjana entre l’aigua freda que entra a la casa (+5) ^sobreC) i escalfat en una caldera (+30) ^sobreC) resulta 25 ^sobreC.

Per calcular la pèrdua de calor de les clavegueres, considerem:

17 · 1000 · 25 · 4.183 = 1777775 kJ,

On: 17 - volum mensual de consum d’aigua; 1000 és la densitat de l'aigua; 25 - diferència de temperatura entre aigua freda i calefacció; 4.183 - calor específica d’aigua;

Per convertir quilojoules en quilowatts més comprensibles:

1777775: 3600 = 493,82 kWh

Així, durant un període de set mesos de la temporada de calefacció, l’energia tèrmica entra a la claveguera per quantitat de:

493.827 = 3456,74 kWh

El consum d’energia tèrmica per escalfar aigua per necessitats d’higiene és reduït, en comparació amb la pèrdua de calor a través de parets i ventilació. Però això també és el consum d’energia, carregar la caldera o la caldera i provocar el consum de combustible.

Càlcul de la potència de la caldera

La caldera del sistema de calefacció està dissenyada per compensar la pèrdua de calor de l’edifici. I també, en el cas de sistema de doble circuit o en equipar la caldera amb una caldera de calefacció indirecta, per escalfar aigua per a necessitats higièniques.

Calculant la pèrdua de calor diària i el consum d’aigua tèbia “per a aigües residuals”, és possible determinar amb precisió la capacitat de la caldera necessària per a una cabana d’una determinada zona i les característiques de les estructures de tancament.

Una caldera d’un sol circuit només produeix un medi de calefacció per al sistema de calefacció

Per determinar la potència de la caldera de calefacció, cal calcular el cost de l’energia tèrmica de la casa a través de les parets de la façana i la calefacció de l’atmosfera d’aire substituïble de l’interior.

Les dades sobre pèrdues de calor en quilowatts hores al dia són necessàries; en el cas d'una casa condicional, calculada com a exemple, es tracta:

271.512 + 45,76 = 317.272 kWh,

On: 271.512: pèrdua de calor diària per parets externes; 45,76: pèrdua de calor diària per escalfar l’aire de subministrament.

Per tant, la capacitat de calefacció de la caldera serà:

317.272: 24 (hores) = 13,22 kW

Tanmateix, aquesta caldera estarà sota una càrrega constantment elevada, reduint la seva vida útil. I en dies especialment gelats, la capacitat nominal de la caldera no serà suficient, ja que amb una diferència de temperatura alta entre ambients interiors i exteriors, la pèrdua de calor de l’edifici augmentarà notablement.

Per tant triar una caldera segons un càlcul mitjà del cost de l’energia tèrmica no val la pena - pot no fer front a les gelades severes.

Serà racional augmentar el 20% la capacitat requerida dels equips de caldera:

13,22,2 + 13,22 = 15,86 kW

Per calcular la potència necessària del segon circuit de la caldera, escalfar aigua per rentar plats, banyar-se, etc., cal dividir el consum de calor mensual de les pèrdues de calor “clavegueram” pel nombre de dies del mes i per 24 hores:

493,82: 30: 24 = 0,68 kW

Segons els resultats del càlcul, la potència òptima de la caldera per a l’exemple de la cabana és de 15,86 kW per al circuit de calefacció i 0,68 kW per al circuit de calefacció.

L’elecció dels radiadors

Tradicionalment potència del radiador de calefacció Es recomana triar l’àrea de l’habitació climatitzada, amb una superació del 15-20% de requeriments d’energia, per si de cas.

A tall d’exemple, analitzem com de correcte el mètode d’elecció d’un radiador és “10 m2 de superfície - 1,2 kW”.

La producció de calor dels radiadors depèn de com estiguin connectats, cosa que cal tenir en compte a l’hora de calcular el sistema de calefacció

Dades inicials: sala de racons al primer nivell d’una casa de dues plantes IZHS; paret exterior de maçoneria de maó ceràmic de doble fila; amplada habitació 3 m, longitud 4 m, alçada del sostre 3 m.

Segons l’esquema de selecció simplificat, es proposa calcular l’àrea de l’habitació, considerem:

3 (amplada) · 4 (llargada) = 12 m²

I.e. la potència necessària del radiador de calefacció amb una prima del 20% és de 14,4 kW. Ara calculem els paràmetres de potència del radiador de calefacció en funció de la pèrdua de calor de l’habitació.

De fet, la zona d’una habitació afecta la pèrdua d’energia tèrmica inferior a la de les seves parets que s’estenen per un costat de l’edifici (frontal).

Per tant, considerarem exactament la zona de les parets del carrer disponibles a la sala:

3 (amplada) · 3 (alçada) + 4 (llargada) · 3 (alçada) = 21 m²

Coneixent l’àrea de les parets que transfereixen la calor “al carrer”, calculem la pèrdua de calor amb una diferència de temperatura de l’habitació i del carrer de 30.^sobre (a la casa +18 ^sobreC, fora del -12 ^sobreC) i immediatament en quilowatts hores:

0,91 · 21 · 30: ​​1000 = 0,57 kW,

On: 0,91 - resistència a la transferència de calor m2 de parets de l’habitació que donen a "el carrer"; 21 - la zona dels murs del "carrer"; 30: diferència de temperatura dins i fora de la casa; 1000 és el nombre de vats per quilowatt.

D’acord amb els estàndards d’edificació, els aparells de calefacció es troben en llocs de pèrdues màximes de calor. Per exemple, els radiadors s’instal·len sota les obertures de les finestres, canons de calor, a sobre de l’entrada de la casa. A les sales cantonades, les bateries s’instal·len en parets opaces sotmeses al màxim vent.

Resulta que per compensar la pèrdua de calor a les parets de la façana d’aquest disseny, a 30^sobre la diferència de temperatura a la casa i al carrer és suficient calefacció amb una capacitat de 0,57 kWh. Augmentem la potència necessària fins a 20, fins i tot en un 30%; obtenim 0,74 kWh.

Així, els requisits reals de potència de la calefacció poden ser significativament inferiors a l’esquema comercial “1,2 kW per metre quadrat de superfície”.

A més, el càlcul correcte de la potència necessària dels radiadors de calefacció reduirà el volum refrigerant al sistema de calefacció, que reduirà la càrrega a la caldera i els costos de combustible.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

El calor de casa: el vídeo proporciona les respostes:

Al vídeo, es considera el procediment per calcular la pèrdua de calor d’una casa a través del sobre de l’edifici.Sabent la pèrdua de calor, serà possible calcular amb precisió la potència del sistema de calefacció:

Per a un vídeo detallat sobre els principis de selecció de les característiques de potència d’una caldera de calefacció, vegeu a continuació:

La producció de calor augmenta anualment, i augmenten els preus del combustible. I la calor constantment no és suficient. No pot ser indiferent al consum d'energia de la casa rural, no és rendible.

D'una banda, cada nova temporada de calefacció costa cada cop més el propietari de l'habitatge. D’altra banda, l’aïllament de parets, fonaments i cobertes de suburbis costa molts diners. Tot i així, com menys calor surti de l’edifici, més barat serà escalfar-lo..

La preservació de la calor a les instal·lacions de la casa és la tasca principal del sistema de calefacció durant els mesos d’hivern. L'elecció de la potència de la caldera de calefacció depèn de l'estat de la casa i de la qualitat de l'aïllament de les seves estructures de tancament. El principi de "quilowatts per 10 quadrats de superfície" funciona en una cabana d'un estat mitjà de façanes, cobertes i fonaments.

Heu calculat independentment un sistema de calefacció per a la vostra llar? O heu notat un desajust en els càlculs indicats a l'article? Compartiu la vostra experiència pràctica o el volum de coneixements teòrics deixant un comentari al bloc d’aquest article.