Come calcolare la potenza di una caldaia per riscaldamento a gas: formule ed esempio di calcolo

Prima di progettare un sistema di riscaldamento, installare un impianto di riscaldamento, è importante scegliere una caldaia a gas in grado di generare la quantità necessaria di calore per l'ambiente. Pertanto, è importante scegliere un dispositivo di tale potenza che le sue prestazioni siano le più elevate possibili e che la risorsa sia grande.

Parleremo di come calcolare la potenza di una caldaia a gas con elevata precisione e tenendo conto di alcuni parametri. Nell'articolo che abbiamo presentato, tutti i tipi di dispersione di calore attraverso aperture e strutture dell'edificio sono descritti in dettaglio, vengono fornite le formule per il loro calcolo. Un esempio specifico introduce le caratteristiche della produzione di calcoli.

Errori tipici nella scelta di una caldaia

Il corretto calcolo della potenza della caldaia a gas non solo farà risparmiare sui materiali di consumo, ma aumenterà anche l'efficienza del dispositivo. Le apparecchiature il cui trasferimento di calore supera l'effettiva richiesta di calore non funzioneranno in modo efficiente quando, come dispositivo insufficientemente potente, non possono riscaldare correttamente l'ambiente.

Esistono moderne apparecchiature automatizzate che regolano in modo indipendente la fornitura di gas, il che elimina le spese irragionevoli. Ma se una tale caldaia fa il suo lavoro al limite, la sua vita si riduce.

Di conseguenza, l'efficienza dell'attrezzatura diminuisce, le parti si consumano più velocemente e si formano delle condense. Pertanto, diventa necessario calcolare la potenza ottimale.

Si ritiene che la potenza della caldaia dipenda esclusivamente dalla superficie della stanza e che per ogni casa il calcolo di 100 W per 1 mq sarà ottimale. Pertanto, al fine di selezionare la capacità della caldaia, ad esempio, per una casa di 100 metri quadrati. m, avrai bisogno di apparecchiature che generano 100 * 10 = 10.000 watt o 10 kW.

Tali calcoli sono fondamentalmente errati in relazione alla comparsa di nuovi materiali di finitura, al miglioramento dell'isolamento, che riducono la necessità di acquistare apparecchiature ad alta potenza.

La potenza della caldaia a gas viene selezionata tenendo conto delle caratteristiche individuali della casa. Le apparecchiature correttamente selezionate funzioneranno nel modo più efficiente possibile con un consumo minimo di carburante

Eseguire il calcolo della potenza caldaia a gas Esistono due modi per riscaldare: manualmente o utilizzando lo speciale programma Valtec, progettato per calcoli professionali di alta precisione.

La potenza richiesta dell'apparecchiatura dipende direttamente dalla perdita di calore della stanza. Dopo aver appreso il tasso di perdita di calore, è possibile calcolare la potenza di una caldaia a gas o di qualsiasi altro dispositivo di riscaldamento.

Che cos'è la perdita di calore nella stanza?

Ogni stanza ha alcune perdite di calore. Il calore lascia pareti, finestre, pavimenti, porte e soffitti, quindi il compito di una caldaia a gas è di compensare la quantità di calore rilasciato e fornire una certa temperatura nella stanza. Ciò richiede una certa potenza termica.

È stato stabilito sperimentalmente che la maggior quantità di calore lascia attraverso le pareti (fino al 70%). Fino al 30% di energia termica può fuoriuscire attraverso il tetto e le finestre e fino al 40% attraverso il sistema di ventilazione. La minima perdita di calore alla porta (fino al 6%) e al pavimento (fino al 15%)

I seguenti fattori influenzano la perdita di calore di una casa.

• La posizione della casa. Ogni città ha le sue caratteristiche climatiche. Nei calcoli della perdita di calore, è necessario tenere conto della caratteristica critica della temperatura negativa della regione, nonché della temperatura e della durata media della stagione di riscaldamento (per calcoli accurati utilizzando il programma).
• La posizione delle pareti rispetto ai punti cardinali. È noto che una rosa dei venti si trova sul lato nord, quindi la perdita di calore del muro situato in questa zona sarà maggiore. In inverno, un vento freddo soffia con grande forza dai lati occidentale, settentrionale e orientale, quindi la perdita di calore di queste pareti sarà maggiore.
• L'area della stanza riscaldata. La quantità di calore residuo dipende dalle dimensioni della stanza, dall'area delle pareti, dei soffitti, delle finestre, delle porte.
• Ingegneria termica delle costruzioni edili. Ogni materiale ha il suo coefficiente di resistenza termica e coefficiente di trasferimento del calore - la capacità di passare attraverso una certa quantità di calore.Per scoprirlo, è necessario utilizzare i dati tabulari e applicare alcune formule. Le informazioni sulla composizione di pareti, soffitti, pavimenti, il loro spessore sono disponibili nel piano tecnico degli alloggi.
• Finestre e porte. Dimensioni, modifica della porta e finestre con doppi vetri. Maggiore è l'area della finestra e delle aperture delle porte, maggiore è la perdita di calore. È importante considerare le caratteristiche delle porte installate e delle finestre con doppi vetri nei calcoli.
• Contabilità della ventilazione. La ventilazione esiste sempre in casa, indipendentemente dalla presenza di cappe artificiali. Attraverso le finestre aperte, la stanza è ventilata, il movimento dell'aria viene creato quando le porte d'ingresso sono chiuse e aperte, le persone si spostano da una stanza all'altra, il che contribuisce alla partenza dell'aria calda dalla stanza, alla sua circolazione.

Conoscendo i parametri di cui sopra, non puoi solo calcolare perdita di calore a casa e determinare la potenza della caldaia, ma anche per identificare i luoghi che necessitano di ulteriore isolamento.

Formule per il calcolo della perdita di calore

Queste formule possono essere utilizzate per calcolare la perdita di calore non solo di una casa privata, ma anche di un appartamento. Prima di iniziare i calcoli, è necessario rappresentare la pianta del pavimento, contrassegnare la posizione delle pareti rispetto ai punti cardinali, designare finestre, porte e anche calcolare le dimensioni di ciascuna parete, finestra e porte.

Per determinare la perdita di calore, è necessario conoscere la struttura del muro e lo spessore dei materiali utilizzati. I calcoli tengono conto della muratura e dell'isolamento

Quando si calcola la perdita di calore, vengono utilizzate due formule: utilizzando la prima, viene determinato il valore di resistenza al calore dell'involucro dell'edificio e la seconda viene utilizzata per la perdita di calore.

Per determinare la resistenza al calore, utilizzare l'espressione:

R = B / K

qui:

• R - il valore della resistenza termica degli involucri edilizi, misurato in (m²* K) / W.
• K - il coefficiente di conducibilità termica del materiale di cui è realizzata la struttura di chiusura, è misurato in W / (m * K).
• il - lo spessore del materiale registrato in metri.

Il coefficiente di conducibilità termica K è un parametro tabulare, lo spessore B è preso dal piano tecnico della casa.

Il coefficiente di conducibilità termica è un valore tabulare, dipende dalla densità e dalla composizione del materiale, può differire dalla tabella, quindi è importante familiarizzare con la documentazione tecnica per il materiale (+)

Viene utilizzata anche la formula di base per il calcolo della perdita di calore:

Q = L × S × dT / R

Nell'espressione:

• Q - perdita di calore, misurata in watt.
• S - area di muratura (pareti, pavimenti, soffitti).
• dT - la differenza tra la temperatura desiderata per interno ed esterno, misurata e registrata in C.
• R - valore della resistenza termica della struttura, m²• C / W, che si trova nella formula sopra.
• L - coefficiente dipendente dall'orientamento delle pareti rispetto ai punti cardinali.

Avendo a portata di mano le informazioni necessarie, è possibile calcolare manualmente la perdita di calore di un edificio.

Esempio di calcolo della perdita di calore

Ad esempio, calcoliamo la perdita di calore di una casa con caratteristiche specifiche.

La figura mostra un piano casa per il quale calcoleremo la perdita di calore. Quando si elabora un piano individuale, è importante determinare correttamente l'orientamento delle pareti rispetto ai punti cardinali, calcolare l'altezza, la larghezza e la lunghezza della struttura, nonché notare la posizione delle finestre e delle aperture delle porte, le loro dimensioni (+)

Sulla base del piano, la larghezza della struttura è di 10 m, la lunghezza è di 12 m, l'altezza dei soffitti è di 2,7 m, le pareti sono orientate a nord, sud, est e ovest. Tre finestre sono integrate nella parete occidentale, due delle quali hanno dimensioni 1,5x1,7 m, una - 0,6x0,3 m.

Nel calcolare il tetto, vengono presi in considerazione lo strato isolante, il materiale di finitura e il tetto. I film di vapore e impermeabilizzazione che non influiscono sull'isolamento termico non vengono presi in considerazione

Le porte con dimensioni di 1,3 × 2 m sono integrate nella parete meridionale, c'è anche una piccola finestra di 0,5 × 0,3 m. Sul lato orientale ci sono due finestre 2,1 × 1,5 me una 1,5 × 1,7 m.

Le pareti sono composte da tre strati:

• il rivestimento delle pareti del pannello di fibra (isoplite) all'esterno e all'interno è di 1,2 cm ciascuna, il coefficiente è 0,05.
• lana di vetro situata tra le pareti, il suo spessore è di 10 cm e il coefficiente è 0,043.

La resistenza termica di ogni parete viene calcolata separatamente, perché prende in considerazione la posizione della struttura rispetto ai punti cardinali, il numero e l'area delle aperture. I risultati del calcolo del muro sono riepilogati.

Il pavimento è multistrato, l'intera area è realizzata secondo una tecnologia, comprende:

• il tagliere è scanalato, il suo spessore è di 3,2 cm, il coefficiente di conducibilità termica è di 0,15.
• Strato di livellamento a secco truciolare di spessore 10 cm con un coefficiente di 0,15.
• isolamento - lana minerale spessore 5 cm, coefficiente 0,039.

Supponiamo che il pavimento non abbia portelli che peggiorano l'ingegneria del calore. Pertanto, il calcolo viene effettuato per l'area di tutte le stanze secondo una singola formula.

I soffitti sono composti da:

• Scudi in legno da 4 cm con un coefficiente di 0,15.
• lana minerale 15 cm, il suo coefficiente è 0,039.
• vapore, strato impermeabilizzante.

Supponiamo che anche il soffitto non abbia accesso al sottotetto sopra un locale residenziale o di servizio.

La casa si trova nella regione di Bryansk, nella città di Bryansk, dove la temperatura critica negativa è di -26 gradi. È stato stabilito sperimentalmente che la temperatura della terra è di +8 gradi. Temperatura ambiente desiderata + 22 gradi.

Calcolo della perdita di calore della parete

Per trovare la resistenza termica totale di una parete, è innanzitutto necessario calcolare la resistenza termica di ciascuno dei suoi strati.

Lo strato di lana di vetro ha uno spessore di 10 cm. Questo valore deve essere convertito in metri, ovvero:

B = 10 × 0,01 = 0,1

Ricevuto un valore di B = 0,1. Il coefficiente di conduttività termica dell'isolamento termico è 0,043. Sostituisci i dati nella formula della resistenza termica e ottieni:

R_vetro=0.1/0.043=2.32

Con un esempio simile, calcoliamo la resistenza al calore dell'isoplite:

R_Izoplit=0.012/0.05=0.24

La resistenza termica totale del muro sarà uguale alla somma della resistenza termica di ogni strato, dato che abbiamo due strati di fibra.

R = R_vetro+ 2 × R_Izoplit=2.32+2×0.24=2.8

Determinando la resistenza termica totale del muro, si può trovare la perdita di calore. Per ogni parete sono calcolati separatamente. Calcola Q per la parete nord.

Coefficienti aggiuntivi consentono di tenere conto nei calcoli della perdita di calore delle pareti situate in diverse parti del mondo

Sulla base del piano, la parete nord non ha aperture per finestre, la sua lunghezza è di 10 m, la sua altezza è di 2,7 m, quindi l'area della parete S viene calcolata con la formula:

S_{parete nord}=10×2.7=27

Calcoliamo il parametro dT. È noto che la temperatura ambiente critica per Bryansk è di -26 gradi e la temperatura ambiente desiderata è di +22 gradi. poi

dT = 22 - (- 26) = 48

Per il lato nord, viene preso in considerazione un coefficiente aggiuntivo L = 1.1.

La tabella mostra i coefficienti di conducibilità termica di alcuni materiali che vengono utilizzati nella costruzione di pareti. Come puoi vedere, la lana minerale passa attraverso la quantità minima di calore attraverso se stessa, il cemento armato - il massimo

Dopo aver effettuato calcoli preliminari, è possibile utilizzare la formula per calcolare la perdita di calore:

Q_{pareti nord}= 27 × 48 × 1.1 / 2.8 = 509 (O)

Calcoliamo la perdita di calore per il muro occidentale. Sulla base dei dati, sono integrate 3 finestre, due delle quali hanno dimensioni 1,5x1,7 me una - 0,6x0,3 m. Calcoliamo l'area.

S_{parete ovest 1}=12×2.7=32.4.

Dall'area totale del muro occidentale, è necessario escludere l'area delle finestre, poiché la loro perdita di calore sarà diversa. Per fare ciò, è necessario calcolare l'area.

S_okn1=1.5×1.7=2.55

S_okn2=0.6×0.4=0.24

Per i calcoli della perdita di calore, utilizzeremo l'area del muro senza tener conto dell'area delle finestre, ovvero:

S_{parete ovest}=32.4-2.55×2-0.24=25.6

Per il lato occidentale, il coefficiente incrementale è 1,05. Sostituire i dati ottenuti nella formula principale per il calcolo della perdita di calore.

Q_{parete ovest}=25.6×1.05×48/2.8=461.

Facciamo calcoli simili per il lato est. Ci sono 3 finestre qui, una ha dimensioni 1,5x1,7 m, le altre due - 2,1x1,5 m. Calcoliamo la loro area.

S_okn3=1.5×1.7=2.55

S_okn4=2.1×1.5=3.15

L'area del muro orientale è:

S_{parete est 1}=12×2.7=32.4

Dall'area totale del muro sottraggiamo i valori dell'area delle finestre:

S_{parete est}=32.4-2.55-2×3.15=23.55

Il coefficiente aggiuntivo per la parete orientale è -1,05. Sulla base dei dati, calcoliamo la perdita di calore della parete orientale.

Q_{parete est}=1.05×23.55×48/2.8=424

Sulla parete meridionale c'è una porta con parametri 1,3x2 me una finestra 0,5x0,3 m. Calcoliamo la loro area.

S_okn5=0.5×0.3=0.15

S_{la porta}=1.3×2=2.6

L'area del muro meridionale sarà uguale a:

S_{parete sud 1}=10×2.7=27

Determiniamo l'area del muro escludendo finestre e porte.

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

Calcoliamo la perdita di calore della parete sud, tenendo conto del coefficiente L = 1.

Q_{pareti sud}=1×24.25×48/2.80=416

Dopo aver determinato la perdita di calore di ogni parete, puoi trovare la loro perdita di calore totale con la formula:

Q_{le pareti}= Q_{pareti sud}+ Q_{parete est}+ Q_{parete ovest}+ Q_{pareti nord}

Sostituendo i valori, otteniamo:

Q_{le pareti}= 509 + 461 + 424 + 416 = 1810 O.

Di conseguenza, la perdita di calore delle pareti ammontava a 1810 watt all'ora.

Calcolo delle perdite di calore delle finestre

Ci sono 7 finestre nella casa, tre delle quali hanno dimensioni 1,5 × 1,7 m, due - 2,1 × 1,5 m, una - 0,6 × 0,3 me una in più - 0,5 × 0,3 m.

Le finestre con dimensioni di 1,5 × 1,7 m sono un profilo in PVC a due camere con vetro I. Dalla documentazione tecnica puoi scoprire che è R = 0,53. Le finestre con dimensioni di 2,1 × 1,5 m sono bicamerali con argon e vetro I; hanno resistenza termica R = 0,75, finestre 0,6x0,3 me 0,5 × 0,3 - R = 0,53.

L'area delle finestre è stata calcolata sopra.

S_okn1=1.5×1.7=2.55

S_okn2=0.6×0.4=0.24

S_okn3=2.1×1.5=3.15

S_okn4=0.5×0.3=0.15

È anche importante considerare l'orientamento delle finestre rispetto ai punti cardinali.

In genere, non è necessario calcolare la resistenza termica per Windows, questo parametro è indicato nella documentazione tecnica del prodotto

Calcoliamo la perdita di calore delle finestre occidentali, tenendo conto del coefficiente L = 1,05. Sul lato ci sono 2 finestre con dimensioni di 1,5 × 1,7 me una con 0,6 × 0,3 m.

Q_okn1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_okn2=0.24×1.05×48/0.53=23

Le perdite totali totali delle finestre occidentali sono

Q_{finestra secondaria}=243×2+23=509

Nel lato sud c'è una finestra 0,5 × 0,3, la sua R = 0,53. Calcoliamo la sua perdita di calore tenendo conto del coefficiente di 1.

Q_{finestra a sud}=0.15*48×1/0.53=14

Sul lato orientale ci sono 2 finestre con dimensioni 2,1 × 1,5 e una finestra 1,5 × 1,7. Calcoliamo la perdita di calore tenendo conto del coefficiente L = 1,05.

Q_okn1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_okn3=3.15×1.05×48/075=212

Riassumiamo la perdita di calore delle finestre orientali.

Q_{finestra est}=243+212×2=667.

La perdita di calore totale delle finestre sarà pari a:

Q_finestra= Q_{finestra est}+ Q_{finestra a sud}+ Q_{finestra secondaria}=667+14+509=1190

Il totale attraverso le finestre esce 1190 watt di energia termica.

Determinazione della perdita di calore della porta

La casa ha una porta, è costruita nella parete sud, ha dimensioni di 1,3 × 2 m. Sulla base dei dati del passaporto, la conduttività termica del materiale della porta è 0,14, il suo spessore è 0,05 m. Grazie a questi indicatori, è possibile calcolare la resistenza termica della porta.

R_{la porta}=0.05/0.14=0.36

Per i calcoli, è necessario calcolare la sua area.

S_{la porta}=1.3×2=2.6

Dopo aver calcolato la resistenza termica e l'area, è possibile trovare la perdita di calore. La porta si trova sul lato sud, quindi utilizziamo un fattore aggiuntivo di 1.

Q_{la porta}=2.6×48×1/0.36=347.

In totale, 347 watt di calore fuoriescono dalla porta.

Calcolo della resistenza termica del pavimento

Secondo la documentazione tecnica, il pavimento è multistrato, è fatto ugualmente in tutta l'area, ha dimensioni di 10x12 m. Calcoliamo la sua area.

S_genere=10×12=210.

La composizione del pavimento comprende pannelli, truciolare e isolamento.

Dalla tabella puoi trovare i coefficienti di conducibilità termica di alcuni materiali usati per coprire il pavimento. Questo parametro può anche essere specificato nella documentazione tecnica dei materiali e può differire dalla tabella

La resistenza termica deve essere calcolata per ogni strato del pavimento separatamente.

R_tavole=0.032/0.15=0.21

R_Truciolare=0.01/0.15= 0.07

R_isolerà=0.05/0.039=1.28

La resistenza al calore totale del pavimento è:

R_genere= R_tavole+ R_Truciolare+ R_isolerà=0.21+0.07+1.28=1.56

Dato che in inverno la temperatura della terra è mantenuta a +8 gradi, la differenza di temperatura sarà pari a:

dT = 22-8 = 14

Utilizzando calcoli preliminari, puoi trovare la perdita di calore a casa attraverso il pavimento.

Nel calcolare la perdita di calore dei materiali del pavimento vengono presi in considerazione gli effetti sull'isolamento termico (+)

Nel calcolare la perdita di calore del pavimento, prendiamo in considerazione il coefficiente L = 1.

Q_genere=210×14×1/1.56=1885

La perdita di calore totale del pavimento è di 1885 watt.

Calcolo della perdita di calore attraverso il soffitto

Nel calcolare la perdita di calore del soffitto, viene preso in considerazione uno strato di lana minerale e pannelli di legno. Il vapore e l'impermeabilizzazione non partecipano al processo di isolamento termico, pertanto non ne prendiamo in considerazione. Per i calcoli, dobbiamo trovare la resistenza termica delle assi di legno e uno strato di lana minerale. Usiamo i loro coefficienti di conduttività termica e spessore.

R_{scudo del villaggio}=0.04/0.15=0.27

R_{lana minerale}=0.05/0.039=1.28

La resistenza al calore totale sarà uguale alla somma di R_{scudo del villaggio} e R_{lana minerale}.

R_{il tetto}=0.27+1.28=1.55

L'area del soffitto è uguale al pavimento.

S _{il soffitto} = 120

Successivamente, il calcolo della perdita di calore del soffitto, tenendo conto del coefficiente L = 1.

Q_{il soffitto}=120×1×48/1.55=3717

Il totale attraverso il soffitto passa a 3717 watt.

La tabella mostra i riscaldatori popolari per i soffitti e i loro coefficienti di conducibilità termica. La schiuma di poliuretano è l'isolamento più efficace; la paglia ha il più alto coefficiente di dispersione termica.

Per determinare la perdita di calore totale a casa, è necessario aggiungere la perdita di calore di pareti, finestre, porte, soffitto e pavimento.

Q_società= 1810 + 1190 + 347 + 1885 + 3717 = 8949 O.

Per riscaldare una casa con i parametri specificati, è necessaria una caldaia a gas che supporti una potenza di 8949 W o circa 10 kW.

Determinazione della perdita di calore tenendo conto dell'infiltrazione

L'infiltrazione è un processo naturale di scambio di calore tra l'ambiente esterno, che si verifica quando le persone si spostano all'interno della casa, quando si aprono porte d'ingresso, finestre.

Per calcolare la perdita di calore per ventilazione puoi usare la formula:

Q_inf= 0,33 × K × V × dT

Nell'espressione:

• K - il tasso calcolato di scambio d'aria, per i soggiorni utilizza un coefficiente di 0,3, per i locali con riscaldamento - 0,8, per una cucina e un bagno - 1.
• V - il volume della stanza, calcolato tenendo conto dell'altezza, della lunghezza e della larghezza.
• dT - differenza di temperatura tra ambiente e condominio.

Una formula simile può essere utilizzata se la ventilazione è installata nella stanza.

Se c'è ventilazione artificiale in casa, è necessario utilizzare la stessa formula dell'infiltrazione, basta sostituire i parametri di scarico anziché K e calcolare dT tenendo conto della temperatura dell'aria in ingresso

L'altezza della stanza è di 2,7 m, larghezza - 10 m, lunghezza - 12 m. Conoscendo questi dati, puoi trovare il suo volume.

V = 2,7 × 10 × 12 = 324

La differenza di temperatura sarà uguale a

dT = 48

Come coefficiente K, prendiamo l'indicatore 0.3. poi

Q_inf=0.33×0.3×324×48=1540

Q dovrebbe essere aggiunto al Q totale_inf. Alla fine

Q_società=1540+8949=10489.

In totale, tenendo conto dell'infiltrazione della perdita di calore in casa, sarà di 10489 watt o 10,49 kW.

Calcolo della potenza della caldaia

Nel calcolare la capacità della caldaia, è necessario utilizzare un fattore di sicurezza di 1.2. Cioè, il potere sarà uguale a:

W = Q × k

qui:

• Q - perdita di calore dell'edificio.
• k - fattore di sicurezza.

Nel nostro esempio, sostituire Q = 9237 W e calcolare la potenza della caldaia richiesta.

W = 10489 × 1,2 = 12587 W.

Dato il fattore di sicurezza, la capacità della caldaia necessaria per il riscaldamento di una casa è di 120 m² pari a circa 13 kW.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Istruzioni video: come calcolare la perdita di calore a casa e la potenza della caldaia utilizzando il programma Valtec.

Il corretto calcolo della perdita di calore e della potenza di una caldaia a gas mediante formule o metodi software consente di determinare con elevata precisione i parametri necessari dell'apparecchiatura, il che consente di escludere costi di carburante irragionevoli.

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