Cálculo do sistema de aquecimento de uma casa particular: regras e exemplos de cálculo
O aquecimento de uma casa particular é um elemento necessário para uma habitação confortável. Concorda que a organização do complexo de aquecimento deve ser abordada com cuidado, erros são caros. Mas você nunca fez esses cálculos e não sabe como executá-los corretamente?
Ajudaremos você - em nosso artigo, consideraremos detalhadamente como o cálculo do sistema de aquecimento de uma casa particular é feito para compensar efetivamente a perda de calor nos meses de inverno.
Fornecemos exemplos específicos, complementando o material do artigo com fotos visuais e dicas úteis em vídeo, além de tabelas relevantes com indicadores e coeficientes necessários para os cálculos.
O conteúdo do artigo:
Perda de calor de uma casa particular
O edifício perde calor devido à diferença de temperatura do ar dentro e fora da casa. A perda de calor é maior, mais significativa é a área do invólucro do edifício (janelas, telhados, paredes, fundações).
Também perda de calor conectado com os materiais das estruturas anexas e seus tamanhos. Por exemplo, a perda de calor de paredes finas é maior que espessa.
Eficaz cálculo de aquecimento para uma casa particular deve levar em conta os materiais utilizados na construção de envelopes de construção.
Por exemplo, com uma espessura igual de uma parede feita de madeira e tijolo, o calor é realizado com diferentes intensidades - a perda de calor através de estruturas de madeira é mais lenta. Alguns materiais deixam o calor passar melhor (metal, tijolo, concreto), outros piores (madeira, lã mineral, espuma de poliestireno).
A atmosfera dentro de um edifício residencial está indiretamente relacionada ao ambiente aéreo externo. Paredes, aberturas de janelas e portas, teto e fundação no inverno transferem calor da casa para o exterior, fornecendo frio em troca. Eles representam 70-90% da perda total de calor da casa.
Um vazamento constante de energia térmica durante a estação de aquecimento também ocorre através da ventilação e esgoto.
Ao calcular a perda de calor de uma construção de caixa individual, esses dados geralmente não são levados em consideração. Mas a inclusão de perdas de calor através dos sistemas de esgoto e ventilação no cálculo térmico geral da casa ainda é a decisão certa.
É impossível calcular o circuito de aquecimento autônomo de uma casa de campo sem avaliar a perda de calor de suas estruturas anexas. Mais precisamente, não vai funcionar determinar a potência da caldeirasuficiente para aquecer a casa nas geadas mais severas.
A análise do consumo real de energia térmica através das paredes permitirá comparar os custos do equipamento e do combustível da caldeira com os custos do isolamento térmico das paredes.
Afinal, quanto mais eficiente for a casa, ou seja, quanto menos calor ele perde durante os meses de inverno, menor o custo de aquisição de combustível.
Para um cálculo competente do sistema de aquecimento, você precisará coeficiente de condutividade térmica materiais de construção comuns.
Cálculo da perda de calor através das paredes
Usando o chalé condicional de dois andares como exemplo, calculamos a perda de calor através de suas estruturas de parede.
Dados de origem:
- “caixa” quadrada com paredes frontais de 12 m de largura e 7 m de altura;
- dentro das paredes de 16 aberturas, a área de cada 2,5 m2;
- material das paredes da frente - tijolo cerâmico encorpado;
- espessura da parede - 2 tijolos.
A seguir, calcularemos o grupo de indicadores a partir dos quais é adicionado o valor total da perda de calor através das paredes.
Resistência à transferência térmica
Para descobrir o índice de resistência à transferência de calor de uma parede de fachada, é necessário dividir a espessura do material da parede pelo seu coeficiente de condutividade térmica.
Para vários materiais estruturais, os dados sobre o coeficiente de condutividade térmica são apresentados nas imagens acima e abaixo.
Nossa parede condicional é construída em tijolo cerâmico sólido, cuja condutividade térmica é de 0,56 W / msobreC. Sua espessura, considerando a alvenaria no centro de distribuição central, é de 0,51 M. Dividindo a espessura da parede pelo coeficiente de condutividade térmica do tijolo, obtemos a resistência à transferência de calor da parede:
0,51: 0,56 = 0,91 W / m2 × oCom
Arredondamos o resultado da divisão para duas casas decimais; não há necessidade de dados mais precisos sobre a resistência à transferência de calor.
Área de parede externa
Como um edifício quadrado foi escolhido como exemplo, a área de suas paredes é determinada multiplicando a largura pela altura de uma parede e depois pelo número de paredes externas:
12 · 7 · 4 = 336 m2
Então, conhecemos a área das paredes da frente. Mas e as aberturas de janelas e portas, ocupando juntas 40 m2 (2,5 · 16 = 40 m2) da parede frontal, eles devem ser levados em consideração?
De fato, como calcular corretamente aquecimento autônomo em uma casa de madeira excluindo a resistência à transferência térmica das estruturas de janelas e portas.
Se for necessário calcular a perda de calor de um prédio de área grande ou de uma casa quente (com eficiência energética) - sim, levando em consideração os coeficientes de transferência de calor dos caixilhos das janelas e portas de entrada, o cálculo será correto.
No entanto, para edifícios baixos, IZHS construídos com materiais tradicionais, as aberturas de portas e janelas podem ser negligenciadas. I.e. Não retire sua área da área total das paredes da frente.
Perda de calor na parede comum
Descobrimos a perda de calor da parede a partir de um metro quadrado quando a diferença de temperatura entre o ar dentro e fora da casa é de um grau.
Para fazer isso, divida a unidade pela resistência à transferência de calor da parede, calculada anteriormente:
1: 0,91 = 1,09 W / m2·sobreCom
Conhecendo a perda de calor por metro quadrado do perímetro das paredes externas, você pode determinar a perda de calor em determinadas temperaturas da rua.
Por exemplo, se a temperatura na casa de campo for +20 sobreC, e na rua -17 sobreC, a diferença de temperatura será 20 + 17 = 37 sobreC. Nesta situação, a perda total de calor das paredes de nossa casa condicional será:
0,91 · 336 · 37 = 11313 W,
Onde: 0,91 - resistência à transferência de calor por metro quadrado da parede; 336 - área das paredes da frente; 37 - diferença de temperatura entre a atmosfera interna e externa.
Recalculamos a perda de calor resultante em kilowatt-hora, elas são mais convenientes para a percepção e cálculos subsequentes da potência do sistema de aquecimento.
Perda de calor na parede em kilowatt-hora
Primeiro, descubra quanta energia térmica passará pelas paredes em uma hora com uma diferença de temperatura de 37 sobreC.
Lembramos que o cálculo é realizado para uma casa com características estruturais, selecionada condicionalmente para cálculos de demonstração e demonstração:
113131: 1000 = 11,313 kWh,
Onde: 11313 - a quantidade de perda de calor obtida anteriormente; 1 hora; 1000 é o número de watts por quilowatt.
Para calcular a perda de calor por dia, a perda de calor obtida por hora é multiplicada por 24 horas:
11,31324 = 271,512 kWh
Para maior clareza, descobrimos a perda de energia térmica para toda a estação de aquecimento:
7 · 30 · 271.512 = 57017,52 kWh,
Onde: 7 - o número de meses na estação de aquecimento; 30 - o número de dias em um mês; 271.512 - perda diária de calor das paredes.
Assim, a perda de calor estimada da casa com as características acima mencionadas na envolvente do edifício será de 57017,52 kWh por sete meses da estação de aquecimento.
Tendo em conta os efeitos da ventilação em residências particulares
Como exemplo, calcularemos a perda de calor da ventilação durante a estação de aquecimento de um chalé condicional de forma quadrada, com uma parede de 12 metros de largura e 7 metros de altura.
Excluindo móveis e paredes interiores, o volume interno da atmosfera neste edifício será:
12 · 12 · 7 = 1008 m3
À temperatura do ar +20 sobreC (norma na estação de aquecimento) sua densidade é de 1,2047 kg / m3e o calor específico é de 1,005 kJ / (kgsobreC)
Calculamos a massa da atmosfera na casa:
10081.2047 = 1214.34 kg,
Onde: 1008 - o volume da atmosfera doméstica; 1.2047 - densidade do ar em t +20 sobreS
Suponha uma mudança de cinco vezes no volume de ar nas dependências da casa. Observe que o exato requisito de volume de suprimento o ar fresco depende do número de moradores da casa.
Com uma diferença de temperatura média entre a casa e a rua na estação de aquecimento, igual a 27 sobreC (20 sobreC em casa, -7 sobreCom a atmosfera externa) por dia, para aquecer o suprimento de ar frio, você precisa de energia térmica:
5,271214,34-1,005 = 164755,58 kJ,
Onde: 5 - o número de mudanças de ar nas instalações; 27 - diferença de temperatura entre a atmosfera interna e externa; 1214.34 - densidade do ar em t + 20 sobreC; 1.005 - calor específico do ar.
Convertemos kilojoules em kilowatt-hora, dividindo o valor pelo número de quilojoules em um quilowatt-hora (3600):
164755.58: 3600 = 45.76 kWh
Após descobrir o custo da energia térmica para aquecer o ar da casa durante a sua substituição cinco vezes através da ventilação de fornecimento, podemos calcular a perda de calor do “ar” para a estação de aquecimento de sete meses:
7 · 30 · 45,76 = 9609,6 kWh,
Onde: 7 - o número de meses "aquecidos"; 30 - o número médio de dias em um mês; 45.76 - custos diários de energia térmica para aquecer o ar de suprimento.
O consumo de energia da ventilação (infiltração) é inevitável, pois a renovação do ar na casa de campo é vital.
As necessidades de aquecimento da atmosfera de ar substituível da casa devem ser calculadas, somadas às perdas de calor através do invólucro do edifício e levadas em consideração ao escolher uma caldeira de aquecimento. Há outro tipo de consumo de energia térmica, o último - a perda de calor no esgoto.
Custos de energia para a preparação de AQS
Se nos meses mais quentes a água fria flui da torneira para a casa de campo, na estação de aquecimento é gelada, com uma temperatura não superior a +5 sobreC. Não é possível tomar banho, lavar a louça e lavar sem aquecer a água.
A água retirada para o vaso sanitário entra em contato com a atmosfera doméstica através das paredes, levando um pouco de calor. O que acontece com a água aquecida pela queima de combustível não-livre e gasta nas necessidades domésticas? É derramado no esgoto.
Vejamos um exemplo. Uma família de três, suponha gastar 17 m3 água mensalmente. 1000 kg / m3 - a densidade da água e 4,183 kJ / kgsobreC é o seu calor específico.
A temperatura média da água de aquecimento destinada às necessidades domésticas, seja +40 sobreC. Consequentemente, a diferença de temperatura média entre a entrada de água fria na casa (+5 sobreC) e aquecido em uma caldeira (+30 sobreC) acontece 25 sobreC.
Para calcular a perda de calor no esgoto, consideramos:
17 · 1000 · 25 · 4,183 = 1777775 kJ,
Onde: 17 - volume mensal de consumo de água; 1000 é a densidade da água; 25 - diferença de temperatura entre água fria e água aquecida; 4.183 - calor específico da água;
Para converter quilojoules em kilowatt-hora mais compreensíveis:
1777775: 3600 = 493,82 kWh
Assim, durante um período de sete meses da estação de aquecimento, a energia térmica entra no esgoto na quantidade de:
493,827 = 3456,74 kWh
O consumo de energia térmica para aquecer a água para necessidades de higiene é pequeno, em comparação com a perda de calor através de paredes e ventilação. Mas isso também é consumo de energia, carregando a caldeira ou caldeira e causando consumo de combustível.
Cálculo da potência da caldeira
A caldeira no sistema de aquecimento foi projetada para compensar a perda de calor do edifício. E também, no caso de sistema de circuito duplo ou ao equipar a caldeira com uma caldeira de aquecimento indireto, para aquecer a água para necessidades higiênicas.
Ao calcular a perda diária de calor e o consumo de água quente "para esgoto", é possível determinar com precisão a capacidade necessária da caldeira para um chalé de uma determinada área e as características das estruturas anexas.
Para determinar a potência da caldeira de aquecimento, é necessário calcular o custo da energia térmica da casa através das paredes da fachada e o aquecimento da atmosfera de ar substituível do interior.
Dados sobre perdas de calor em quilowatt-hora por dia são necessários - no caso de uma casa condicional, calculada como exemplo, é:
271,512 + 45,76 = 317.272 kWh,
Onde: 271.512 - perda diária de calor por paredes externas; 45,76 - perda de calor diária para aquecer o ar de suprimento.
Por conseguinte, a capacidade de aquecimento necessária da caldeira será:
317,272: 24 (horas) = 13,22 kW
No entanto, essa caldeira estará sob carga constantemente alta, reduzindo sua vida útil. E em dias especialmente gelados, a capacidade nominal da caldeira não será suficiente, pois com uma alta diferença de temperatura entre a atmosfera interna e externa, a perda de calor do edifício aumentará acentuadamente.
Portanto, escolha uma caldeira de acordo com um cálculo médio do custo da energia térmica, não vale a pena - ele pode não lidar com fortes geadas.
Será racional aumentar em 20% a capacidade necessária do equipamento da caldeira:
13,22,2 + 13,22 = 15,86 kW
Para calcular a potência necessária do segundo circuito da caldeira, aquecer a água para lavar a louça, tomar banho etc., é necessário dividir o consumo mensal de calor das perdas de calor do “esgoto” pelo número de dias no mês e por 24 horas:
493,82: 30: 24 = 0,68 kW
De acordo com os resultados do cálculo, a potência ideal da caldeira para o exemplo da casa de campo é 15,86 kW para o circuito de aquecimento e 0,68 kW para o circuito de aquecimento.
A escolha dos radiadores
Tradicionalmente potência do radiador de aquecimento Recomenda-se escolher a área da sala aquecida, com um exagero de 15 a 20% nos requisitos de energia, apenas por precaução.
Como exemplo, consideramos o quão correto o método de escolha de um radiador é "10 m2 de área - 1,2 kW".
Dados iniciais: sala de esquina no primeiro nível de uma casa de dois andares IZHS; parede externa de alvenaria de tijolos cerâmicos de fila dupla; largura do quarto 3 m, comprimento 4 m, altura do teto 3 m.
De acordo com o esquema de seleção simplificado, propõe-se calcular a área da sala, consideramos:
3 (largura) · 4 (comprimento) = 12 m2
I.e. a potência necessária do radiador de aquecimento com um prêmio de 20% é de 14,4 kW. Agora vamos calcular os parâmetros de potência do radiador de aquecimento com base na perda de calor da sala.
De fato, a área de uma sala afeta a perda de energia térmica menor que a área de suas paredes que se estendem em um lado do edifício (frente).
Portanto, consideraremos exatamente a área das paredes "de rua" disponíveis na sala:
3 (largura) · 3 (altura) + 4 (comprimento) · 3 (altura) = 21 m2
Conhecendo a área das paredes que transferem o calor “para a rua”, calculamos a perda de calor com uma diferença na temperatura ambiente e da rua de 30sobre (na casa +18 sobreC, fora de -12 sobreC) e imediatamente em kilowatt-hora:
0,91 · 21 · 30: 1000 = 0,57 kW,
Onde: 0,91 - resistência à transferência de calor m2 de paredes dos quartos voltadas para "a rua"; 21 - a área dos muros da "rua"; 30 - diferença de temperatura dentro e fora da casa; 1000 é o número de watts por quilowatt.
Acontece que, para compensar a perda de calor através das paredes da fachada deste projeto, a 30sobre a diferença de temperatura na casa e na rua é suficiente para aquecer com uma capacidade de 0,57 kWh. Aumentamos a potência necessária em 20, mesmo em 30% - obtemos 0,74 kWh.
Assim, os requisitos reais de energia do aquecimento podem ser significativamente menores do que o esquema comercial "1,2 kW por metro quadrado de área útil".
Além disso, o cálculo correto da potência necessária dos radiadores de aquecimento reduzirá o volume líquido de arrefecimento no sistema de aquecimento, o que reduzirá a carga nos custos da caldeira e de combustível.
Conclusões e vídeo útil sobre o tema
Onde o calor sai de casa - o vídeo fornece as respostas:
No vídeo, é considerado o procedimento para calcular a perda de calor de uma casa através do envelope do edifício.Conhecendo a perda de calor, será possível calcular com precisão a potência do sistema de aquecimento:
Para um vídeo detalhado sobre os princípios de seleção das características de potência de uma caldeira de aquecimento, veja abaixo:
A produção de calor aumenta anualmente - os preços dos combustíveis estão subindo. E o calor constantemente não é suficiente. Você não pode ser indiferente ao consumo de energia da casa de campo - é completamente inútil.
Por um lado, cada nova estação de aquecimento custa ao proprietário cada vez mais caro. Por outro lado, o isolamento de paredes, fundações e telhados suburbanos custa um bom dinheiro. No entanto, quanto menos calor sair do edifício, mais barato será aquecê-lo..
A preservação do calor nas instalações da casa é a principal tarefa do sistema de aquecimento nos meses de inverno. A escolha da potência da caldeira de aquecimento depende das condições da casa e da qualidade do isolamento de suas estruturas anexas. O princípio de “quilowatts por 10 quadrados de área” funciona em uma casa de campo com um estado médio de fachadas, telhados e fundações.
Você calculou independentemente um sistema de aquecimento para sua casa? Ou você notou uma incompatibilidade nos cálculos fornecidos no artigo? Compartilhe sua experiência prática ou o volume de conhecimento teórico, deixando um comentário no bloco abaixo deste artigo.
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É bom que agora haja a oportunidade de calcular corretamente o sistema de aquecimento de uma casa particular. Evitando erros, mesmo na fase de planejamento, economizamos muito dinheiro, tempo e nervos, enquanto obtemos condições de vida confortáveis. Anteriormente, tudo era feito a olho nu, com um palpite, e muitas vezes tinha que ser finalizado ou alterado completamente. É notável que a ciência encontre aplicação aplicada.
Se você quer uma casa aconchegante e confortável, precisa contar com um sistema de aquecimento. Felizmente, existem inúmeras calculadoras on-line na Internet que simplificam a tarefa.